Tomographie aux rayons X synchrotron appliquée à la science des matériaux

La tomographie aux rayons X consiste, grâce à la combinaison de nombreuses radiographies prises sous des angles différents, en la reconstruction en trois dimensions de la distribution du coefficient d’absorption des rayons X. Ainsi, cette technique permet de générer un volume numérique de la distribution des différentes phases (au sens de leur composition chimique) présentes dans l’échantillon observé.

Dans le cadre de la science des matériaux, la tomographie permet de caractériser en 3D, avec une résolution spatiale de l’ordre du micromètre, la distribution, la morphologie (forme, taille…) et la topologie (connectivité, percolation…) des phases présentes. L’utilisation de cette technique simultanément à une sollicitation (thermique, mécanique, hydrique…) du matériau, que l’on nomme caractérisation in situ, donne accès à l’évolution de ces paramètres au cours de la sollicitation.

La richesse de l’information contenue dans ces images 3D, ainsi que l’aspect non destructif de la technique, font de la tomographie une méthode de caractérisation de choix dans un certain nombre de problématiques en science des matériaux. La tomographie in situ a, par exemple, fait ses preuves pour la caractérisation de l’endommagement, aussi bien pour des conditions de sollicitations à température ambiante qu’à chaud, ou pour le suivi de transformation de phases.

La tomographie aux rayons X est décrite dans ses grands principes dans l’article [P 950]. Le présent article présente les développements liés à l’utilisation du rayonnement synchrotron, qui ont permis des avancées notables récentes dans le domaine de la science des matériaux notamment. Certaines de ces avancées sont prises à titre d’exemples et décrites brièvement, les lecteurs intéressés pourront se rapporter aux publications citées.