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Les propriétés électromagnétiques des matériaux sont définies à partir de deux paramètres constitutifs : la permittivité e, qui traduit la réaction du milieu face à une excitation électrique (champ E de l'onde électromagnétique) et la perméabilité m, qui décrit le comportement du matériau vis à vis d'une excitation magnétique (champ H de l'onde électromagnétique). Une écriture adéquate des équations de Maxwell permet de prendre en compte la conductivité électrique du milieu au travers d'une expression généralisée de la permittivité. La permittivité et la perméabilité doivent être représentées par des valeurs complexes e =e '-je ", m =m '-jm '' afin de tenir compte des effets dissipatifs (pertes) inhérents à tout matériau. La réponse électromagnétique de milieux hétérogènes peut être représentée par une permittivité et une perméabilité moyennes à condition que la taille des hétérogénéités du matériau reste faible devant la longueur d'onde. On parle alors de permittivité et perméabilité effectives. Enfin, dans le cas des milieux aux propriétés électromagnétiques anisotropes la permittivité ou la perméabilité doivent être représentées par des grandeurs tensorielles.
Pour mesurer la permittivité et la perméabilité complexes d'un matériau, on prélève un échantillon de matière et on le place sur le trajet d'une onde électromagnétique progressive, soit dans l'espace libre, soit à l'intérieur d'une structure de propagation (ligne de transmission ou guide d'onde). On peut également positionner l'échantillon à l'emplacement d'un ventre du champ électrique ou du champ magnétique d'une onde stationnaire, par exemple dans une cavité résonante. Les coefficients de réflexion et de transmission du dispositif expérimental dépendent directement des propriétés électromagnétiques du matériau. A partir de la mesure de ces coefficients, réalisée à l'aide d'un analyseur de réseaux, et de l'analyse électromagnétique des discontinuités créées par l'échantillon, on remonte à la permittivité et la perméabilité de l'échantillon. Le choix d'une technique de caractérisation est d'abord déterminé par la bande de fréquence exploitée, puis par les propriétés physiques du matériau : magnétique ou non, transparent ou absorbant, isotrope ou anisotrope, homogène ou hétérogène, dispersif ou non et enfin par la forme et la nature des échantillons de matière disponibles : plaquettes ou films minces, liquides ou solides, élastomères ou granulaires. L'une des spécificités du laboratoire dans le domaine de la caractérisation des matériaux est la mise en oeuvre des premières méthodes de mesure large bande des matériaux magnétiques anisotropes (anisotropie induite par un champ magnétique statique extérieur). Deux cellules spécifiques ont été mises au point pour caractériser sur une large bande de fréquence le tenseur de perméabilité des matériaux aimantés :
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