Abstract :
[fr] Une solution classique pour blinder un champ électromagnétique haute fréquence consiste à employer des matériaux bons conducteurs qui atténuent le champ grâce à l’effet de peau. Le blindage est d’autant meilleur que l’épaisseur de l’écran est grande devant l’épaisseur de peau. A basse fréquence, ces matériaux continuent à blinder le champ électrique (par le principe de la cage de Faraday), mais deviennent de très mauvais écrans du champ magnétique. En effet, l’épaisseur de peau augmentant quand la fréquence diminue, le blindage par effet de peau devient inefficace.Outre leurs propriétés électriques remarquables, les supraconducteurs présentent également des propriétés magnétiques spécifiques. Par exemple, un supraconducteur refroidi en dessous de sa température critique “expulse” le flux d’induction magnétique de son volume. Cette propriété peut être utilisée pour réaliser des blindages magnétiques par matériaux supraconducteurs.Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche portant sur l’étude du blindage magnétique par supraconducteurs à haute température critique (HTS). Cette recherche est menée dans le groupe SUPRATECS de l’Université de Liège en collaboration avec l’Ecole Royale Militaire de Belgique. Une première partie du projet consiste à réaliser des blindages HTS. Cette étude a été menée par Laurent Dusoulier, un étudiant doctorant du laboratoire de chimie inorganique structurale de l’Université de Liège. Vu que les HTS sont des céramiques cassantes, il a été choisi de déposer un film supraconducteur sur un substrat métallique par la technique de déposition électrophorétique (EPD).La deuxième partie du projet comprend la caractérisation des échantillons réalisés par la technique EPD, ainsi que l’étude de la pénétration du champ magnétique dans des blindages HTS. Ma thèse de doctorat porte sur ces dernières questions. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les propriétés supraconductrices et les propriétés de blindage magnétique des échantillons synthétisés en chimie. Cette étude a parfois nécessité de réaliser des montages expérimentaux spécifiques. Nous avons montré que les niveaux de blindage que l’on peut obtenir avec un échantillon supraconducteur sont généralement supérieurs aux niveaux obtenus avec des écrans magnétiques classiques, si le champ à blinder est inférieur à un seuil caractéristique à l’écran HTS.Ensuite, nous avons étudié de manière détaillée les propriétés de blindage de tubes HTS soumis à un champ magnétique axial. Cette étude a été menée de manière expérimentale et à l’aide de simulations numériques basées sur la méthode de Brandt. Grâce à ces résultats, nous avons déterminé le champ limite qu’un tube HTS peut blinder, nous avons étudié la variation spatiale du facteur de blindage, ainsi que sa dépendance fréquentielle.Finalement, grâce aux simulations numériques, nous avons étudié les propriétés de blindage magnétique d’échantillons HTS axisymétriques présentant des configurations d’un intérêt pratique. Cette étude permet d’évaluer le gain que l’on obtient en fermant un tube par un capuchon, de mesurer l’impact d’un trou dans ce capuchon, d’évaluer l’effet d’une soudure métallique et l’influence de la non-homogénéité des propriétés supraconductrices sur les niveaux de blindage d’un tube HTS.
