Ladjouzi Samia

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITÉ M’HAMED BOUGARA – BOUMERDES
Faculté des Sciences de l’Ingénieur
Mémoire
En vue de l’obtention du Diplôme de
Magister en Sciences et Génie des Matériaux
Option
Physique et Mécanique des Matériaux
Présenté Par
LADJOUZI Samia
Thème
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Soutenue le 09 avril 2006 devant le Jury composé de :
Mr. A. BENAISSA Maître de Conférences U. de Boumerdès Président
Mr. S. SAOUDI Maître de Conférences U. de Béjaia Encadreur
Mr. D. LOUHIBI Maître de Recherche C.D.T.A Co-Encadreur
Mme. A. IRATNI Maître de Conférences U. de Boumerdès Examinatrice
Mr. A. AYADI Maître de Conférences U. de Boumerdès Examinateur
Mr. T. KERDJA Maître de Recherche C.D.T.A Examinateur
2005-2006

DEDICACES
A la mémoire de mon père
A ma mère
A mon mari
A mon fils

REMERCIEMENTS
Ce travail a été réalisé au Centre de Recherche Nucléaire d’Alger (CRNA) au sein de la
Division des Techniques Nucléaires, avec la précieuse collaboration du Centre de
Développement des Technologies Avancées (CDTA) qui a bien mis son potentiel humain et
matériel pour me permettre d’effectuer ce mémoire dans d’excellentes conditions.
Je tiens à remercier vivement Messieurs S. Saoudi, D. Louhibi, respectivement, Maître de
Conférences à l’Université de Bejaia et Maître de Recherche au (CDTA) pour avoir proposé,
dirigé et suivi de près l’exécution de ce travail.
Je remercie également Monsieur A. Benaissa pour avoir bien voulu présider ce jury.
Mes remerciements vont de même à Madame A. Iratni, Messieurs T. Kerdja et A. Ayadi
pour avoir bien voulu faire partie de ce jury.
Je suis très reconnaissante à Mme A. Kermaoui de l’USTHB, pour son orientation judicieuse
et sa collaboration au tout début de ce travail.
Je remercie tout particulièrement Mme A. Iratni, Maître de Conférences à l’Université de
Boumerdès pour ses conseils, sa disponibilité et ses remarques judicieuses qui m’ont
beaucoup servies.
Mes remerciements vont aussi à Messieurs S.Abaydia et K.Boumcheda, Maîtres de
Conférences à l’Université de Boumerdès.
J’exprime ma reconnaissance aussi à toute l’équipe de la Division Milieux Ionisés du CDTA,
en particulier M elle S. Messaoud - Aberkane, Mme Y. Belaroussi, Mer R. Boushaki et Mer A.
Noukaz, ainsi que le laboratoire de caractérisation de l’Unité de Développement de la
Technologie du Silicium (UDTS) qui n’ont ménagé aucun effort pour effectuer les
nombreuses analyses demandées, leur aide m’a été très précieuse, encore une fois merci.
Enfin, je remercie Madame S. Gharbi pour son précieux concours dans la mise en forme de ce
manuscrit ainsi que tous ceux qui m’ont soutenu de près ou de loin durant tout ce travail, plus
particulièrement mon mari H. Mazrou qui m’a beaucoup aidé de par son expérience, ses
conseils et sa présence tout au long de la réalisation de ce mémoire.

SOMMAIRE Page i
SOMMAIRE
LISTE DES FIGURES ------------------------------------------------------------------------iv
LISTE DES TABLES -------------------------------------------------------------------------vi
INTRODUCTION ------------------------------------------------------------------------------1
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LE VERRE
I.1 - Introduction -----------------------------------------------------------------------------------------1
I.2 - Théorie structurale de vitrification ---------------------------------------------------------------2
I.2.1. Réseau formateur et modificateur ------------------------------------------------ 3
I.2.2. Influence des ions formateurs et modificateurs ----------------------------------5
I.2.2.1. Influence de R2O---------------------------------------------------------5
I.2.2.2. Influence de RO----------------------------------------------------------6
I.2.2.3. Influence de R2O3 -------------------------------------------------------7
I.2.3. Particularité de l'état vitreux------------------------------------------------------- 7
I.3- Les verres phosphates--------------------------------------------------------------------------------9
I.3.1. Introduction--------------------------------------------------------------------------- 9
I.3.2. Caractéristiques fondamentales des phosphates--------------------------------- 9
I.3.2.1. Structure d'un phosphate------------------------------------------------9
I.3.2.2. Classification et nomenclature des phosphates---------------------10
I.3.3. Structure et propriétés des verres phosphates-----------------------------------13
I.4 - Propriétés des verres------------------------------ ----- ------------------------------------------16
I.4.1. Introduction -------------------------------------------------------------------------16
I.4.2. Propriétés optiques -----------------------------------------------------------------17
I.4.3. Propriétés thermiques-------------------------------------------------------------- 20
I.4.4. Propriétés mécaniques -------------------------------------------------------------21
CHAPITRE II : ETUDE OPTIQUE DES IONS DE TERRE-RARE
II.1 - Généralités sur les Terres-rares ---------------------------------------------------------------- 24
II.1.1. Propriétés spectroscopiques des terres rares----------------------------------- 25

SOMMAIRE Page ii
II.1.2. Les niveaux d'énergie ------------------------------------------------------------ 26
II.1.3. Influence de la Matrice sur les Multiplets de la Configuration 4f n --- ----28
II.1.4. Règles de sélection---------------------------------------------------------------- 29
II.1.5. Spectroscopie de l'ion Nd +3 ----------------------------------------------------- 29
II.1.5.1.Caractéristiques de l'ion Nd+3--------------------------------------- 31
II.1.5.2. L'ion Nd+3 dans la matrice vitreuse-------------------------------- 31
II.2 - Généralités sur les laser à solides. ------------------------------------------------------------- 32
II.2.1. Introduction ---------------------------------------------------------------------- 32
II.2.2. Principe de l'émission laser------------------------------------------------------ 32
II.2.3. Eléments constitutifs d'une source laser à solide------------------------------33
II.2.4. Propriétés du laser à Néodyme-------------------------------------------------- 34
II.2.5. Les laser à Nd - verres --------------------------------------------------------- 36
CHAPITRE III : ELABORATION DES VERRES PHOSPHATES LASER
Introduction---------------------- ------------------------------------------------------------------------38
III.1 - Principe d'élaboration des verres phosphates Laser------------------------------------------38
III.1.1.Développement de la composition---------------------------------------------- 38
III.1.2. Procédés d'élaboration des verres phosphates Laser ------------------------ 40
III.1.2.1. La fusion discontinue------------------------------------------------40
III.1.2.2. La fusion continue--------------------------------------------------- 41
III.2 - Elaboration de la matrice vitreuse dopée------------------------------------------------------45
III.2.1. Les matières premières ---------------------------------------------------------45
III.2.2. Choix de la composition--------------------------------------------------------- 45
III.2.3. Régime thermique d'élaboration------------------------------------------------46
III.2.3.1.Préparation et fusion de la charge---------------------------------- 46
III.2.3.2. Recuit du matériau élaboré----------------------------------------- 46
III.2.4. Polissage--------------------------------------------------------------------------- 46
III.3 - Résultats du régime thermique d'élaboration-------------------------------------------------47
III.3.1.Contrôle de l’homogénéité du verre dopé--------------------------------------47
III.3.2. Analyse qualitative par fluorescence des rayons x-------------------------- 48
III.3.3. caractérisation structurale par diffraction des rayons x----------------------49