L'objectif de cette étude est le développement et la mise au point d'un procédé de projection de poudres de silicium par plasma thermique inductif, afin d'élaborer des couches minces à finalité photovoltaïque. Les particules sont injectées dans l'écoulement où elles sont fondues, purifiées par évaporation partielle puis déposées à l'état liquide sur un substrat de type céramique. Le processus de purification des poudres dans le plasma ainsi que la pureté des dépôts obtenus ont été observés par des analyses chimiques ICP et EDX... L'hydrogénation des couches de silicium a également été analysée par des mesures d'exodiffusion et corrélée avec les différents paramètres du procédé. L'analyse des propriétés du plasma d'argon faiblement hydrogéné en présence des poudres de silicium a été réalisé par spectroscopie d'émission afin de mettre en évidence les espèces excitées présentes dans la décharge et réaliser un diagnostic énergétique de l'écoulement. Les mesures ont montré la présence d'hydrogènes radicalaires hautement excités, à l'origine de le passivation des dépôts de silicium. De plus, la détection de raies d'émissions du silicium et d'impuretés confirme le processus de purification de la poudre par évaporation. Le diagnostic du plasma a montré que la densité et la température électronique étaient maximales au niveau de la zone d'induction. Les propriétés du plasma ont également été déterminées par modélisation numérique. Les profils obtenus permettent d'interpréter les processus de transfert de masse et de chaleur entre le plasma et la particule de silicium en écoulement. Les interactions plasma - particules ont été analysées expérimentalement par des mesures de vitesse et de diamètre par métrologie laser Doppler. Les résultats indiquent que les particules subissent une perte de masse d'environ 12% pour un temps de séjour de 15 ms dans le plasma.

La concentration des espèces chimiques comme H₂O, CO₂, CO, K, HCl ainsi que les grandeurs thermodynamiques comme la pression et la température sont des paramètres clés pour comprendre les réactions de combustion. Ces données permettent de mieux caractériser la combustion dans les foyers aéronautiques et aussi d’affiner les simulations numériques qui permettent d’aider à la conception de moteurs. L’objectif est d’améliorer leur efficacité avec un meilleur rendement et une diminution du rejet de gaz polluants. L’objectif de la thèse est de développer une méthode de caractérisation optique non-intrusive permettant d’obtenir des cartographies de concentrations d’espèces chimiques, de température et de pression dans ces flammes. Cette méthode consiste à acquérir des spectres d’absorption à plusieurs positions et angles dans l’écoulement réactif. L’inversion spectral de ces données permettra de remonter quantitativement aux concentrations chimiques, à la pression et à la température. Dans la thèse, nous avons choisi de combiner cette inversion spectrale à un algorithme de tomographie permettant d’améliorer la résolution spatiale. La méthode développée est appelée Tunable Diode Laser Absorption Tomography (TDLAT). Deux axes de recherches ont été poursuivis au cours de la thèse. Le premier a consisté à développer plusieurs spectromètres d’absorptions associés à un système mécanique de balayage spatial de la flamme. Dans un second temps, nous avons cherché à développer un algorithme de tomographie non-linéaire permettant d’exploiter les séries de spectres d’absorption pour obtenir la résolution spatiale. Les principaux résultats obtenus en simulation ont permis d’optimiser l’algorithme et aussi d’adapter son fonctionnement aux configurations de mesures représentatives des bancs de combustion. Les principaux résultats de mesures ont été enregistrés dans une flamme de laboratoire et sur un banc de combustion de propergol solide. / Chemical species densities like H₂O, CO₂, CO, K, HCl and thermodynamic data like pressure and temperature are keys parameters to understand combustion. Measurements of these parameters are great help to validate or complement numerical simulations aiming at improving engine design and efficiency. The current thesis presents the development of an optical characterization method leading to two dimensional maps of chemical densities, pressure and temperature in combustion flames. This method consists to acquire absorption spectra at different positions and angles around the reactive flow. The spectral inversion of these data can be used to recover quantitatively chemical densities, pressure and temperature. In this thesis, we have chosen to combine this spectral inversion with a tomographic algorithm in order to obtain results with improved spatial resolution. The developed method is called Tunable Diode Laser Absorption Tomography (TDLAT).Two research directions have been followed during the thesis. The first consisted to develop several absorption spectrometers associated with a mechanical scanning device of the flame. In a second time, we have searched to develop a non-linear tomographic algorithm in order to process absorption spectra series in order to obtain spatial resolution. The main results obtained in simulations have led to an optimization of the tomographic algorithm in order to adapt its functioning to measurements configurations characteristics of combustion benches. The main measurements results have been acquired in a laboratory flame and in a solid propellant combustion bench.

Cette thèse porte sur l'endommagement laser de composants optiques en silice amorphe en régime nanoseconde. Ce matériau diélectrique est l'un des plus couramment utilisés en optique et notamment sur des installations laser de haute énergie telles que le Laser MégaJoule. Afin de garantir le fonctionnement nominal d'une installation, l'endommagement laser des composants optiques doit être compris et maîtrisé. Ce phénomène induit une modification irréversible du matériau modifiant la propagation du faisceau. Dans le régime nanoseconde, l'endommagement laser de la silice est corrélé à la présence de défauts précurseurs qui sont une conséquence de la synthèse et du polissage des composants. L'interaction de ces précurseurs avec le laser va dépendre des caractéristiques de ce dernier. Une première étude est consacrée à la métrologie des impulsions utilisées en laboratoire pour étudier l'endommagement laser. Une seconde étude porte sur les mécanismes d'amorçage des dommages sur la face de sortie des composants optiques faits de silice. Une dernière partie porte sur l'influence de la propagation non linéaire sur l'endommagement surfacique et volumique des composants épais faits de silice. / In this thesis, laser-induced damage phenomenon in fused silica components is investigated in the nanosecond regime. This material is one of the most widely used in optics, particularly on high-energy laser facilities such as the Laser MégaJoule. In order to ensure the nominal operation of this kind of laser facility, laser-induced damage on optical components has to be understood and controlled. This phenomenon consists in an irreversible modification of the material. In the nanosecond regime, laser-induced damage is tightly correlated to the presence of precursor defects which are a consequence of the synthesis and the polishing of the components. The interaction between these precursor defects and the laser pulses strongly depends on the laser characteristics. The first study focuses on the metrology of the laser beam used in laboratory to study laser-induced damage. The second one consists in a parametric study of the initiation mechanism on the rear surface of fused silica components. The last part deals with the influence of nonlinear propagation on laser induced damage on the surface and in the volume of thick fused silica samples.