Dissertationen zum Thema „Localisation de la température maximale“

Le présent travail est une contribution au développement de la sécurité dans les réacteurs chimiques tubulaires. L’objectif de ce travail est de déterminer la température maximale et de la localiser en régime stationnaire, puis en régime instationnaire dans un réacteur tubulaire où se déroule une réaction chimique exothermique. Dans un premier temps, cette étude est basée sur l’influence de différents paramètres tels que les débits du milieu réactionnel et du fluide réfrigérant, les concentrations des réactifs et les températures d’entrée des deux fluides. Ces paramètres influencent fortement la valeur maximale de la température du milieu réactionnel et décalent sa position axiale. Ensuite, une méthode basée sur l’estimation dynamique d’état par un observateur de type Luenberger dans le réacteur chimique a été développée. Le gain de correction de cet estimateur est fonction de la position dans le réacteur chimique. L’étude paramétrique a conduit à réduire la matrice du gain à deux éléments. De plus, le profil du gain correspond au profil conjugué de la température du milieu réactionnel normalisée en régime stationnaire. Cette méthode a permis l’estimation de la température maximale ainsi que sa localisation dans le réacteur chimique
This work is a contribution to the development of safety in the tubular chemical reactor. The objective of this work is to determine the maximum temperature and its localization in stationary regime, then in transient regime in tubular reactor where flows an exothermic chemical reaction. Initially, this study is based on the influence of the various parameters such as the flows of the reactional fluid and the cooling fluid, the concentrations of the reactants and the inlet temperatures of the two fluids. These parameters strongly influence the maximum temperature value of the reactional fluid and shift its axial position. Then, a method was developed based on the dynamic state estimation by a Luenberger-like observer in the chemical reactor. The gain of correction of this estimator is a function of the position in the chemical reactor. Parametric study resulted in reducing the matrix of the gain to two elements. Moreover, the profite of the gain corresponds to the combined profile of the temperature of the reactional medium standardized in stationary regime. This method allowed the estimate of the maximum temperature and its localization in the chemical reactor

Dans cette thèse, ma contribution se concentre sur le développement d’une méthodologie pour le contrôle intelligent de la température maximale dans un réacteur tubulaire. Ces expressions sont dérivées d'un modèle analytique précédemment publié par (Vernières-Hassimi et al., 2016) et ont été adaptées et simplifiées pour leur application dans ce contexte. La première expression analytique développée concerne le calcul de la position de la température maximale de réaction, un paramètre fondamental pour la sécurité dans les réacteurs tubulaires. Cette expression permet d'analyser le comportement du point chaud à l'intérieur du réacteur et comment sa position varie en fonction des changements dans les paramètres d'entrée, ce qui facilite une sélection plus appropriée des configurations opérationnelles. De plus, cette expression s'intègre avec la formule précédemment développée par (Vernières-Hassimi et al., 2016). La deuxième expression est le résultat d'une résolution de l'équation originale, par laquelle on calcule la température de refroidissement du réacteur. Cette expression est particulièrement utile pour déterminer la température de refroidissement face à des variations des conditions opérationnelles, fournissant ainsi un outil efficace pour la gestion thermique du système
In this thesis, my contribution focuses on the development of a methodology for intelligent control of the maximum temperature in a tubular reactor. These expressions are derived from an analytical model previously published by (Vernières-Hassimi et al., 2016) and have been adapted and simplified for their application in this context. The first analytical expression developed concerns the calculation of the position of the maximum reaction temperature, a fundamental parameter for safety in tubular reactors. This expression allows for the analysis of the behaviour of the hot spot inside the reactor and how its position varies according to changes in input parameters, which facilitates a more appropriate selection of operational configurations. Furthermore, this expression integrates with the formula previously developed by (Vernières-Hassimi et al., 2016). The second expression results from a resolution of the original equation, through which the reactor's cooling temperature is calculated. This expression is particularly useful for determining the cooling temperature in response to variations in operational conditions, thus providing an effective tool for the thermal management of the system

Mesures de resistance continue sur gaas effectuees sous champ magnetique, champ electrique continu, en impulsions, en hyperfrequences. Quelques effets lies aux longueurs de coupures sont analyses : basse dimensionnalite, cross-over dimensionnels, taille finie du desordre. Ce dernier effet apparait dans la magnetoresistance a la limite "haute temperature" et il provoque une non-linearite en champ electriqu liee a la diffusion elastique sous champ electrique. A basse temperature, l'attenuation de la localisation par le champ electrique est essentiellement un effet thermodynamique : les electrons sont chauffes au dessus de la temperature des phonons

La thèse propose l'étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l'antenne de l'émetteur et l'antenne du récepteur. L'éblouissement entre les signaux, phénomène d'interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d'utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l'ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l'éblouissement, nous avons développé trois approches. L'une d'elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d'émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s'appliquer à un émetteur fixe en présence d'une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence.

Depuis le début des années 1960, avec les travaux de Coble, le frittage de l’alumine a fait et continue à faire l’objet de très nombreux travaux de recherche et de développement avec des attentions toutes particulières sur le rôle des éléments de dopage sur les mécanismes de densification et d’évolution microstructurale de ce matériau céramique à la fois modèle et industriel. Leurs efficacités respectives ne se manifestent pas dans les mêmes stades de densification ; il est donc possible de penser que leurs actions soient complémentaires en cas d’un codopage. C’est dans ce contexte que se situe ce travail de recherche qui s’est donné pour objectif l’étude de l’influence de la présence d’impuretés dans les poudres d’alumine sur la densification et la microstructure des pièces frittées. Pour se faire, trois types d’impuretés ont été étudiés : les dopants, codopants et impuretés résiduelles provenant du processus d’élaboration de la poudre ou lors de la mise en œuvre (broyage). Il a été montré que le codopage conduit à un taux de densification toujours plus faible par rapport aux poudres d’alumines monodopées. En utilisant le modèle de la « Master Sintering Curve (MSC) », il a été montré que le chemin de diffusion choisi durant le stade intermédiaire évolue selon le type de dopant ou codopant présent dans la poudre initiale. Il a été montré également que la présence d’impuretés inter et/ou intragranulaires dans l’alumine est néfaste à la densification lors d’un frittage sous un gradient thermique. De plus, la combinaison d’un gradient thermique et les impuretés inter et intragranulaires conduit à un facettage des grains ce qui diminuera par conséquent la potentialité du frittage du système et permettra l’obtention de matériaux poreux avec des grains fins
Since the beginning of the 1960’s Years, with the works of Coble, the sintering of alumina was and continues to be the subject of very many research tasks with a special attention on the role of the doping agents on the mechanisms of densification and the microstructural evolution of this model and industrial ceramic material. Their respective effectiveness does not appear in the same stages of densification; it is thus possible to think that their actions could be complementary in the case of a codoping. The objective of the present work is the study of the influence of the presence of impurities in the alumina powders on the densification and the microstructure of the sintered pieces. To be done, three types of impurities were studied: doping agents, codoping agents and residual impurities coming from the elaboration process of the powder or during the processing (crushing). It was shown that the codoping leads to a rate of densification always weaker compared to the monodoped alumina powders. By using the model of “Master Sintering Curve (MSC)”, it was shown that the way of diffusion chosen during the intermediate stage evolves according to the type of doping or codoping agent present in the initial powder. It was also shown that the presence of inter and/or intragranular impurities in alumina is harmful to the densification during a sintering under a heat gradient. Moreover, the combination of a heat gradient and the inter and intragranular impurities lead to a faceting of the grains which will decrease consequently the potentiality of the sintering of the system and will allow obtaining porous materials with fine grains

Les mécanismes d’exhumation des roches de haute-pression basse-température (HP-BT) au sein des zones de subduction sont nombreux, complexes et toujours activement débattus. L’étude des zones de subduction fossiles permet alors de mieux comprendre ces mécanismes, montrant notamment que l’exhumation des roches métamorphiques HP-BT est en grande partie accommodée le long de zones de cisaillement ductiles d’échelle crustale. Ce travail de thèse vise à contraindre la géométrie, la cinématique et la durée de l’histoire tectono-métamorphique des roches de HP-BT du complexe de subduction des Schistes Bleus Cycladiques située en Grèce. Un des objectifs est de contraindre, à différentes échelles, le calendrier de la localisation de la déformation au cours de l’exhumation dans le but de mieux comprendre le comportement mécanique des zones de subduction. Trois méthodes principales d’investigation ont été utilisées : i) une étude de terrain permettant de caractériser la géométrie, la cinématique et la distribution de la déformation, montrant notamment une localisation progressive de la déformation vers la base de l’unité des Schistes Bleus Cycladiques au cours de l’exhumation et le long de zones de cisaillement, ii) des outils de pétrologie métamorphique permettant de contraindre l’évolution P-T des roches métamorphiques au sein de la zone de subduction, et iii) des datations ⁴⁰AR/³⁹AR afin de déterminer le calendrier de l’histoire tectono-métamorphique des Schistes Bleus Cycladiques et de la localisation de la déformation au sein de zones de cisaillement d’échelle kilométrique à millimétrique associées à des degrés de rétromorphose variés. Une corrélation nette est clairement observée entre l’intensité de la déformation, le degré de rétromorphose et les âges les plus jeunes. Un des résultats de ce travail est que la préservation à l’affleurement d’éclogites et schistes bleus n’implique pas forcément une exhumation rapide. En effet, nos résultats suggèrent que l’unité des Schistes Bleus Cycladiques a enregistré une histoire d’exhumation longue d’environ 30 Ma. Le taux d’exhumation n’est donc pas le seul paramètre contrôlant le degré de rétromorphose des unités HP-BT, la remontée le long d’un gradient métamorphique froid dans le canal de subduction et la localisation progressive de la déformation ductile au cours de l’exhumation étant également des facteurs majeurs
Exhumation mechanisms of high-pressure low-temperature (HP-LT) metamorphic rocks in subduction zones are complex and actively discussed. The study of fossilized subduction zones allows a better comprehension of these mechanisms, showing that exhumation of HP-LT rocks is mainly accommodated along crustal-scale ductile shear zones. This study aims at constraining the geometry, the kinematic and the timing of the tectonometamorphic history of the HP-LT Cycladic Blueschist Unit (CBU) cropping out in Greece. A main objective is to constrain the timing of strain localization at different scales during exhumation to better understand the mechanical behaviour of subduction zones. Three principal methods of investigation have been used, including i) a structural fieldwork that allows to characterize the geometry, the kinematic and the distribution of deformations, highlighting progressive strain localization during exhumation toward the base of the CBU and along shear zones, ii) a metamorphic petrology study aiming at determining the P-T evolution of the CBU, and iii) ⁴⁰AR/³⁹AR dating used to constrain the timing of the tectonometamorphic evolution of the CBU and the timing of strain localization within kilometre- to millimetre-scale shear zones showing different degrees of retrogression. We observe an obvious correlation between the intensity of finite deformation, the degree of retrogression and youngest mica ages. A major result of this thesis work is that the preservation of eclogite and blueschist-facies rocks does not necessarily imply fast exhumation rates. Our results instead suggest that the exhumation history of the CBU is relatively long, spanning over ca. 30 Ma. Consequently, it appears that the exhumation rate is not the main parameter controlling the degree of retrogression of HP-LT metamorphic rocks in the CBU compared to progressive strain localization during exhumation along a cold retrograde P-T evolution within the subduction channel

Cette thèse présente une étude associant des mesures de spectroscopie tunnel, de spectroscopie d'Andreev en mode point-contact et de transport électronique sur des échantillons supraconducteurs désordonnés d'oxyde d'indium. Les mesures de transport révèlent une divergence de la résistivité depuis la température ambiante court-circuitée par la supraconductivité à basse température. Ce comportement traduit la proximité des échantillons avec la transition métal-isolant d'Anderson. La spectroscopie tunnel met en évidence un état supraconducteur inhabituel présentant un régime de pseudogap au-dessus de la température critique. Celui-ci évolue à basse température en un système inhomogène composé de paires de Cooper supraconductrices et de paires de Cooper localisées par le désordre, sans cohérence de phase. La comparaison entre plusieurs échantillons montre que ces paires de Cooper incohérentes prolifèrent avec l'augmentation du désordre et indique ainsi que la transition supraconducteur-isolant dans l'oxyde d'indium est gouvernée par la localisation progressive des paires de Cooper. Par ailleurs, en utilisant notre STM, nous avons décrit continûment l'évolution de la conductance locale entre le régime tunnel et le régime de contact. La spectroscopie d'Andreev révèle une nouvelle échelle d'énergie liée à la cohérence de phase supraconductrice et indépendante des fluctuations spatiales de la densité d'états mesurées en régime tunnel. Ceci montre que le désordre provoque une dichotomie entre l'énergie de liaison caractérisant l'appariement électronique et l'énergie de cohérence propre à l'état supraconducteur macroscopique
This thesis presents a study combining tunneling spectroscopy, point-contact Andreev spectroscopy and electronic transport on disordered superconducting indium oxide samples. Transport measurements reveal a diverging resistivity from room temperature shortcut by superconductivity at low temperature. This behavior shows that our samples are in the vicinity of the metal-insulator Anderson transition. Tunneling spectroscopy highlights a rather unusual superconducting state with a pseudogap regime above the critical temperature. It evolves at low temperature into an inhomogeneous system composed of both superconducting Cooper pairs and Cooper pairs without phase coherence, localized by the disorder. Comparison between different samples shows that incoherent Cooper pairs proliferate with increasing level of disorder, what indicates that superconductor-insulator transition in indium oxide is governed by the progressive localization of Cooper pairs. Besides, using our STM, we have continuously analyzed the local conductance between tunneling regime and contact regime. Andreev spectroscopy thus reveals a new energy scale related to the superconducting phase coherence and independent from spatial fluctuations of the density of states measured in tunneling regime. This shows that disorder induces a dichotomy between the pairing energy characterizing the binding of electrons into pairs and the coherence energy specific to macroscopic superconductivity

Cette thèse présente une étude associant des mesures de spectroscopie tunnel, de spectroscopie d'Andreev en mode point-contact et de transport électronique sur des échantillons supraconducteurs désordonnés d'oxyde d'indium. Les mesures de transport révèlent une divergence de la résistivité depuis la température ambiante court-circuitée par la supraconductivité à basse température. Ce comportement traduit la proximité des échantillons avec la transition métal-isolant d'Anderson. La spectroscopie tunnel met en évidence un état supraconducteur inhabituel présentant un régime de pseudogap au-dessus de la température critique. Celui-ci évolue à basse température en un système inhomogène composé de paires de Cooper supraconductrices et de paires de Cooper localisées par le désordre, sans cohérence de phase. La comparaison entre plusieurs échantillons montre que ces paires de Cooper incohérentes prolifèrent avec l'augmentation du désordre et indique ainsi que la transition supraconducteur-isolant dans l'oxyde d'indium est gouvernée par la localisation progressive des paires de Cooper. Par ailleurs, en utilisant notre STM, nous avons décrit continûment l'évolution de la conductance locale entre le régime tunnel et le régime de contact. La spectroscopie d'Andreev révèle une nouvelle échelle d'énergie liée à la cohérence de phase supraconductrice et indépendante des fluctuations spatiales de la densité d'états mesurées en régime tunnel. Ceci montre que le désordre provoque une dichotomie entre l'énergie de liaison caractérisant l'appariement électronique et l'énergie de cohérence propre à l'état supraconducteur macroscopique.

Ce travail concerne la synthèse et l'étude cristallochimique avancée de nouveaux oxydes Ruddlesden-Popper n=1, présentant un intérêt comme matériaux d'électrodes pour des piles à combustibles SOFC. La synthèse sol-gel de deux nouvelles familles de composés a été menée ainsi que leur caractérisation thermogravimétrique, magnétique, structurale et microstructurale par diffraction des rayons X, des neutrons sur poudre (NPD) et des électrons. Une cellule de réactivité originale dédiée à l'étude in situ du comportement rédox sous différents flux gazeux par thermodiffractométrie des neutrons a été conçue. L'évolution structurale, notamment le désordre des atomes d'oxygène, a été suivi in situ et en temps réel en conditions de fonctionnement d'anode SOFC sous hydrogène par thermodiffraction des neutrons (instrument D20, ILL / Grenoble) en fonction de la valeur de δ. Des affinements Rietveld séquentiels ont démontré une désintercalation de l'oxygène en site équatorial contrôlée par la réduction du cation Μ. Ces matériaux sont prometteurs au niveau technologique du fait de leur excellente stabilité chimique, structurale et dimensionnelle en conditions d'opération, assurée par la présence d'ions Cr³⁺. Ce suivi in situ, appliqué aux composés homologues synthétisés en Grande-Bretagne (Université de Birmingham) et analysé en combinant les affinements de Rietveld et la méthode du maximum d'entropie a clarifié les détails de la densité nucléaire moyenne des oxygènes pour certaines valeurs de δ et de Τ, allant jusqu'à esquisser à haute T les chemins de diffusion anisotropes des ions O²⁻ dans ces composés
This study is concerned with the synthesis and crystal chemistry of new Ruddlesden-Popper n=1, oxides which are of interest because of their potential as electrode materials in SOFC batteries. The sol-gel synthesis of two new families having the compositions has been undertaken, along with their characterisation by thermogravimetric analysis, magnetometry, and X-ray, neutron and electron diffraction. A novel reaction cell for in situ neutron thermodiffraction studies of a redox behaviour under different gas flows has been designed. The evolution of the structure, particularly the disorder of the oxygen atoms, has been followed in situ and in real time under the working conditions of a SOFC anode under hydrogen by neutron thermodiffraction (instrument D20, ILL / Grenoble) as a function of the value of δ. Sequential Rietveld refinements showed a deintercalation of oxygen from the equatorial site controlled by the reduction of the cation M. These materials are promising at the technological level given their excellent chemical and structural stability under operating conditions, which is likely attributable to the presence of Cr³⁺ ions. This in situ monitoring was also applied to the similar compositions synthezised at the University of Birmingham, U. K. Data anlysis by a combination of Rietveld refinements and maximum entropy clarified the details of the average nuclear density of the oxygens for certain values of δ and T, and suggested possible anisotropic diffusion pathways of the oxide ions in these compositions

Étude de la conductivité électrique en fonction de la composition et caractérisation des transitions supraconductrices ; observation d'une double transition supraconductrice dans les systèmes granulaires d'étain lorsque la conductivité a 4,2k est supérieure à 40 omega **(-1)cm**(-1) et d'une "forte" localisation, avec conductivité minimale de mott près de la transition métal-isolant, dans le cas contraire. Observation d'états fortement localises dans les cermets lorsque la fraction métallique est inférieure au seuil de percolation et d'une anomalie de la conductivité pour les valeurs supérieures

Cette thèse concerne l'étude du Retournement Temporel (RT) en milieu réverbérant, appliqué d'une part à la focalisation d'ondes acoustiques audibles longues de plusieurs secondes à caractère aléatoire dans une chambre réverbérante, et d'autre par à la localisation d'impacts à la surface de plaques minces réverbérantes.
Concernant cette première application, une focalisation spatiale des signaux est observée tant numériquement qu'expérimentalement. Il est montré à la fois théoriquement et expérimentalement que le contraste ne dépend que du nombre d'éléments du Miroir à Retournement Temporel. Enfin, la robustesse de la focalisation lorsque la réciprocité du milieu est brisée entre les deux étapes du RT est étudiée.
D'autre part, afin de localiser des impacts à la surface de plaques réverbérantes, une technique reposant sur la comparaison des signatures acoustiques par corrélation est développée. L'analogie avec le RT, ainsi qu'une étude de la nature des ondes excitées par un impact à la surface de plaques, permettent de comprendre les capacités de cette techniques en terme de résolution et contraste. L'interaction de l'onde majoritaire (onde de Lamb A0) avec les bords de la plaque est également étudiée. En outre, un code de simulation numérique de la propagation de ce mode par différences finies dans l'approximation faible produit fréquence par épaisseur est développé. Enfin, l'influence des variations de température sur la technique de localisation par corrélation est étudiée numériquement, théoriquement et expérimentalement, dans plusieurs matériaux. Un changement de température entraîne une simple dilatation des réponses impulsionnelles, et est aisément compensé.

La thèse propose l’étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l’antenne de l’émetteur et l’antenne du récepteur. L’éblouissement entre les signaux, phénomène d’interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d’utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l’ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l’éblouissement, nous avons développé trois approches. L’une d’elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d’émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s’appliquer à un émetteur fixe en présence d’une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence
The thesis proposes the study of systems of local constellations for positioning indoors.In this context, it appears that indirect paths disturb the measurement of time delay between the transmitter antenna and receiver antenna. The Near-Far problem between signals, a CDMA interference phenomenon, is exacerbated because of the short distances and variations in received power. The thesis provides answers to these two issues.For indirect multipath we propose to use carrier phase measurements. It must then solve the problem of ambiguity on these measurements. A method without carrying out a differential technique is proposed: a tracking loop insensitive to indirect routes: the SMICL. For the Near-Far problem, we have developed three approaches. One approach uses sequences of maximum length and significantly reduces its influence. A second method, called the Double Transmission Technique (DTT), can completely remove the interference for a pair of transmitters when their respective Doppler are equal. We have studied the case where different Doppler and developed an improved version of the DTT, the DTT extended to the carrier, which eliminates the influence of the Doppler. We also showed that this may also be applied to a fixed transmitter in the presence of a constellation of satellites. A third method, called DTT maximum, again uses a maximum length sequence to extend the method to the case DTT in the presence of several transmitters

Ce travail de thèse se situe dans la thématique des oxydes dérivés de la pérovskite ayant des propriétés de conduction mixte tels que les structures de type K2NiF4, les pérovskites doubles et la brownmillérite. Cette aptitude à conduire à la fois l'oxygène et les électrons présente un intérêt pour des dispositifs électrochimiques fonctionnant à haute température et notamment en tant qu'électrode pour les piles à combustible à oxyde solide. Plus précisément, cette thèse concerne la synthèse et l'étude cristallochimique avancée de la réactivité de ces matériaux essentiellement par les grands instruments par le biais de la diffraction de neutrons (NPD) et des rayons X synchrotron. Le travail préliminaire à ces études implique de la synthèse inorganique par voie solide ou par voie sol-gel, l'analyse thermogravimétrique et la titration iodométrique. Des cellules de réactivité originales ont été développées spécialement à l'ISCR pour l'étude in situ du comportement redox sous différents flux gazeux et en fonction de la température à la fois dans le cadre de la diffraction des neutrons et rayons X synchrotron. L'étude in situ par NPD des composés La2-xSrxMnO4±δ où x = 2,0 et x = 0,8 qui dérivent du composé de cathode de référence La1-xSrxMnO3 a permis de suivre l'évolution structurale en fonction du δ en conditions réductrices pour x = 2,0 et en conditions oxydantes pour x = 0,8. L'étude DRX synchrotron de Pr2NiO4,22 a permis de mettre en évidence la symétrie monoclinique à température ambiante alors que les études précédentes annonçaient une symétrie orthorhombique. Les variations structurales notamment la transition vers la phase HTT sont accompagnées d'une modulation incommensurable qui persiste jusqu'à au moins 900 °C. L'étude des pérovskites doubles NdBaCo2−xMnxO5+δ où 0 ≤ x ≤ 2 a permis de montrer que ces matériaux présentent des conductivités électriques totales très prometteuses pour des applications en tant que cathode de SOFC. De plus, la confrontation de la dynamique moléculaire et de la NPD combinée à la MEM pour le composé x = 0 a permis d'élucider le mécanisme de diffusion de l'oxygène dans cette famille de composés. L'étude par NPD de la réduction de LaSrFeCoO6 vers LaSrFeCoO5 de structure brownmillérite a permis de mettre en évidence que la structure réduite persiste à haute température et l'évolution de la mise en ordre des moments magnétiques lors du refroidissement de LaSrFeCoO5
This thesis is focused on oxides related to perovskite such as K2NiF4 structure-type, double perovskite and brownmillerite with mixed conduction properties. This ability to conduct both oxygen ions and electrons is relevant for electrochemical devices operating at high temperature, particularly as an electrode for solid oxide fuel cell. Specifically, this thesis deals with the synthesis and advanced crystal structure characterization of the reactivity of these materials mainly through large scale facilities by means of neutron powder diffraction (NPD) and X-ray synchrotron. Preliminary work in these studies involves inorganic synthesis by solid-state or by sol-gel route, thermogravimetric analysis and the iodometric titration. Original reactivity cells have been developed at the ISCR to study redox behavior under different gas flow and as a function of temperature for both neutron diffraction and X-ray synchrotron experiment. In situ study by NPD of La2-xSrxMnO4 ± δ compounds where x = 2.0 and x = 0.8 which derived from the compound cathode reference La1-xSrxMnO3 allowed to follow the structural evolution as a function of δ in reducing conditions for x = 2.0 and oxidizing conditions for x = 0.8. The synchrotron study of Pr2NiO4.22 helped to highlight the monoclinic symmetry at room temperature while previous studies announced an orthorhombic symmetry. Besides, structural changes including the transition to the HTT phase are accompanied by an incommensurable modulation that persists at least up to 900 °C. The study of double perovskites NdBaCo2-xMnxO5+δ where 0 ≤ x ≤ 2 showed that these materials exhibit a promising electrical conductivities for SOFC applications as cathode. In addition, the comparison of the molecular dynamics and NDP combined with MEM for x = 0 compound has elucidated the oxygen diffusion mechanism in these compounds. The study by NPD in reducing condition of LaSrFeCoO6 to the brownmillerite LaSrFeCoO5 has showed that the reduced structure persists at high temperatures and allowed to follow the evolution in the ordering of the magnetic moments while cooling LaSrFeCoO5

Les sels conducteurs organiques basés sur la molécule BEDT-TTF présentent une gamme de comportements dont la diversité s'exprime par application de contraintes de température et de pression. La connaissance des prorpriétés structurales de ces sels en tout point du diagramme de phase s'avère indispensable à la compréhension de leurs propriétés physiques. La diffraction X à très basse température et haute pression demeure encore une voie d'investigation pionnière. Nous avons étudié les comportements structuraux et électroniques de plusieurs sels de BEDT-TTF aux conditions ambiantes mais aussi en variation de température (de 340K à 10K) et en variation de pression (de 1bar à 16kbar). En particulier, les structures cristallines sont déterminées en différents points du diagramme de phase et reliées aux changements de propriétés physiques.

L'étude a pour but de caractériser et d'analyser le comportement mécanique du Ti 6242-Si dans un large domaine de températures, de vitesses de sollicitation et de trajets de chargement. En effet une viscoplasticité plus marquée au voisinage de l'ambiante qu'à plus haute température caractérise de nombreux alliages de titane et de zirconium. Ce comportement inhabituel est à relier à des phénomènes d'interactions entre dislocations et atomes interstitiels (O, C, N, H), généralement décrits par les termes de " vieillissement dynamique " ou " vieillissement statique ". Les microstructures de déformation observées en microscopie électronique en transmission sur certains de ces états de déformation particuliers choisis au travers de tout le domaine de températures exploré, apportent des éclairages ponctuels sur les bases physiques possibles d'une interprétation à l'échelle microscopique des phénomènes observés et mesurés à l'échelle macroscopique. Les résultats obtenus sont alors interprétés à partir de la mobilité relative des dislocations ou groupements de dislocations, de leur interaction avec des solutés en sursaturation dans ce matériau, ou de la structure de cœur particulière de ces dislocations à basse température. L'essai de relaxation, grâce à la large gamme de vitesses de déformation qu'il couvre, a permis d'évaluer dans quelles proportions les différents régimes de déformation se mélangent à chaque température. En effet, deux modes plastiques profondément différents, en se combinant, régissent la viscoplasticité macroscopique : - dans le domaine des hautes températures (ou des faibles vitesses de déformation), le mode traînage est dominant : les dislocations coins traînent des atmosphères de solutés. - dans le domaine des basses températures (ou des vitesses élevées), c'est au contraire le mode friction qui prévaut : les dislocations se déplacent rapidement, les atomes de solutés restant quasi immobiles et ne jouant qu'un rôle de durcissement de solution solide. Dans le domaine de recouvrement de ces deux modes plastiques propres - domaine d'existence du phénomène PLC - de brusques changements de comportement peuvent donc apparaître, car la plasticité en mode friction a tendance à se rassembler localement sous forme de " bandes de vitesse ", alors que le reste de la structure ou de l'éprouvette continue à se déformer beaucoup plus lentement en mode traînage, jusqu'à atteindre le " blocage " aux plus basses températures. La plasticité du matériau est intrinsèquement hétérogène. L'étude fine des données de relaxation met en évidence la présence de " bouffées de plasticité " (strain bursts) très localisées dans le temps et dans l'espace (échelle mésoscopique). Le taux de corrélation de ces événements élémentaires détermine l'amplitude et la forme des manifestations macroscopiques (bandes de vitesse, serrations, crochets de traction,...). Les essais mécaniques ont donc permis de déterminer les frontières des différents domaines de comportement de l'alliage étudié et d'y mesurer certains paramètres macroscopiques caractéristiques tels que les énergies et les volumes d'activation apparents de ces modes plastiques. Aux températures élevées (600°C - 450°C), le mode traînage est omniprésent. Le régime de vieillissement dynamique domine au pic du domaine de l'anomalie de comportement, vers 400°C. À cette température, les capacités de restauration du matériau sont très limitées : la faible amplitude de relaxation qu'il présente est suivie d'un blocage strict de la plasticité. Le domaine des températures intermédiaires, entre 300°C et 200°C, est caractérisé par le blocage quasi-instantané de la plasticité. Dans le domaine des basses températures de l'anomalie (autour de 150°C), la plasticité est rétablie grâce à la prédominance du mode friction, et les durcissements de vieillissement et d'écrouissage s'additionnent. Enfin, à température ambiante, c'est-à-dire au voisinage de la limite basse du domaine, le vieillissement statique se manifeste.

Cette thèse porte sur l’étude des systèmes de mesure répartie de la rétrodiffusion Brillouin dans une fibre optique, que l’on nomme B-OTDR et qui sont sensibles à la température et à la déformation de la fibre. Les solutions d'interrogateurs actuelles permettent l'instrumentation de grandes infrastructures. Cependant, il existe des limites, inhérentes au phénomène physique utilisé, qui ne permettent pas d'adresser certaines applications spécifiques. Ces limites portent sur la distance de mesure maximale accessible par ces interrogateurs mais également sur la décorrélation de la mesure des paramètres de température et de déformation. Nous avons donc cherché, au cours de cette thèse, à adresser des solutions à ces problématiques. Un nouveau système de ré-amplification optique, basé sur les technologies EDFA, a été mis au point. Associé à un système B-OTDR, cette solution nous a permis de réaliser une mesure distribuée de température sur 150 km de fibre avec une répétabilité de 1,5 °C. Cette avancée propose, à notre connaissance, les meilleurs résultats obtenus avec un tel système et nous permet d’envisager son déploiement pour la surveillance d’infrastructures du transport de l’énergie sur de longues distances. Nous avons dans un second temps conçu un nouvel interrogateur, utilisant la rétrodiffusion Brillouin, et permettant la décorrélation des mesures de température et de déformation sur une seule et unique fibre optique. Ce nouvel interrogateur, caractérisé et breveté durant cette thèse, a permis de réaliser une mesure indépendante de température et de déformation sur un câble spécifique inséré dans un puits de forage. Les résultats de ces mesures ont montré à la fois des variations de température et de déformation sur le câble, donnant des informations précieuses à l’opérateur du puits. Le nouvel interrogateur mis au point, permet une séparation de ces deux paramètres avec une répétabilité inférieure à 1 °C et 20 μm/m pour une distance de l’ordre du kilomètre. Pour des distances de l’ordre de la dizaine de kilomètres, la répétabilité de mesure est de 3 °C et 75 μm/m. Ce résultat fait l'état de l'art dans la séparation température/déformation par B-OTDR. Enfin, les différents travaux réalisés pour répondre à ces deux problématiques ont abouti au développement d’un prototype d’interrogateur qui laisse envisager une mesure simultanée de la température, de la déformation, des vibrations acoustiques et de la pression hydrostatique. Ce prototype conduit à des perspectives intéressantes pour une solution complète de surveillance d’infrastructures
This thesis deals with distributed optical fiber sensors, especially Brillouin sensors called B-OTDR that are sensitive both to temperature and strain. Some actual limitations due to the scattering phenomenon avoid deployment of this technology for some specific applications. These limitations are about the maximum length measured by the sensor but also the double sensitivity to strain and temperature. From our current B-OTDR sensor, we propose solutions to address these issues.A new re-amplification module using EDFA has been developed and characterized associated to a B-OTDR system. A 150 km distributed temperature measurement with 1,5 °C repeatability has been reached. This record performance let us consider a deployment for very long infrastructure monitoring for the energy transport. In another hand, we developed a new sensing device using Brillouin scattering and able to separate temperature and strain. This patented device has been characterized and used on a specific cable inserted in a well drilling. Results have shown a combination of strain and temperature variations on the cable that give very useful information to the well operator. We have reached a temperature repeatability of 1 °C and a strain repeatability of 20 μm/m for 1 km fiber. At 10 km, temperature repeatability has been evaluated to be 3 °C and strain to 75 μm/m. These results are to the state of art for temperature/strain separation using B-OTDR.These works have led to a new distributed measurement prototype that could address simultaneously temperature, strain, acoustic vibrations, and pressure sensing. Some interesting perspectives could result from these works to address a complete infrastructure monitoring using fiber optic sensing

Les travaux menés pendant cette thèse se concentrent sur l'étude de technologies avancées de MOSFET, plus précisément de FinFET à triple-grille et de nanofils à grille enrobante. Ils ont été fabriqués pour le nœud technologique 10 nm, suivant le même procédé de fabrication à l'exception de la fabrication d'une quatrième grille pour les nanofils. Ces composants sont étudiés en régime statique afin de déterminer les principaux paramètres de leur modèle électrique. Des études à très faible température (< 10 K) et faible tension de drain (< 1 mV) montrent la présence de transport quantique dû aux niveaux d'énergie discrets dans les bandes de conduction et de valence. L'étude du bruit électrique en 1/f montre une bonne maîtrise du procédé d'oxydation de la grille ainsi que le changement de mécanisme de bruit sous l'effet de transport quantique. Différentes spectroscopies de bruit basse fréquence (i.e. étude du bruit de génération-recombinaison en fonction de la température) ont permis d'identifier les pièges contenus dans le film de silicium, donnant ainsi la possibilité d'incriminer les étapes de fabrications les plus critiques
The work led within this thesis focuses on the study of advanced MOSFET technologies, more precisely of triple-gate FinFETs and Gate-All-Around nanowire FETs. They were fabricated for the 10-nm technological node, following the same recipe except for the build of a fourth gate in nanowire devices.The devices have been studied in static regime in order to determine the main parameters of their electrical model. Low temperature (<10 K) and low drain voltage (1mV) studies highlighted the existence of quantum transport that is due to discrete energy levels within the conduction and valence bands. The study of the 1/f noise testifies the good control of the gate oxidation process and evidences a change in the noise mecanism under quantum transport.Numerous low frequency noise spectroscopies (i.e. study of the generation-recombination noise as a function of the temperature) let us identify silicon film traps, thus giving indication of the critical process steps that are responsible for the generation-recombination noise

La polarisation dynamique nucléaire (DNP pour son acronyme en anglais) est une des techniques les plus prometteuses d’amélioration de l’IRM. En pratique, on voudrait utiliser la résonance magnétique nucléaire (RMN) sur d’autres noyaux que ceux d’hydrogène, par exemple le carbone. Pour pouvoir détecter le carbone, sa polarisation de spin doit être augmentée. À l’équilibre thermodynamique — à basse température et forts champs magnétiques — les électrons sont bien plus polarisés que tout système de spin nucléaires, ce qui est dû à leur plus petite masse. La technique de DNP consiste à amener le système hors d’équilibre avec une irradiation par des microondes. Cette irradiation va induire le transfer de polarisation des spins électroniques vers les spins nucléaires. Pendant ma thèse, j’ai étudié, par des méthodes analytiques et numériques, la compétition entre les interactions dipolaires présentes entre les spins électroniques (qui peuvent se régler expérimentalement) et le désordre naturellement présent dans l’échantillon. Pour ce faire, j’ai proposé deux modèles : une chaîne de spins d’Heisenberg et un système de fermions libres dans le modèle d’Anderson. J’ai trouvé l’existence de deux régimes : Pour le régime de fortes interactions, l’état stationnaire a des traces d’un comportement thermodynamique, étant caractérisé par une température effective. Dans le régime de faibles interactions, il n’est pas possible de définir une température effective, et l'on peut le relier à une phase de many-body localization (ou localisation d'Anderson). Mes recherches portent sur l’étude des propriétés deux phases en relation avec la performance de la DNP et j’ai trouvé qu’elle est optimale à la transition entre les deux phases. Ce résultat intéressant a récemment été confirmé par des expériences menées à l’École Normale Supérieure de Paris
Dynamic nuclear polarization (DNP) is one of the most promising techniques towards a new generation of Magnetic Resonance Imaging (MRI). The idea is to use the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in other nuclei rather than the traditional hydrogen, such as carbon. For the carbon signal to be detected, one needs to enhance its spin polarization. In thermal equilibrium — at low temperature and high magnetic field — electron spins are far more polarized than any system of nuclear spins, which is due to their smaller mass. With the DNP technique we bring the system out-of-equilibrium irradiating it with microwaves. This triggers polarization transfer from the electron spins to the nuclear ones. During my Ph.D, I have studied both analytically and numerically the competition between the dipolar interactions among electron spins (which can be tuned experimentally) and the disorder naturally present in the sample. I proposed two models to study DNP: a Heisenberg spin-chain and a system free-fermions in the Anderson model. Two different regimes were found : For strongly interacting electron spins, the out-of-equilibrium steady state displays an effective thermodynamic behavior characterised by a very low spin temperature. In the weakly interacting regime, it is not possible to define a spin temperature, and it is associated to a many-body localized phase (or an Anderson-localized phase). My research was focused on the properties of the two phases with respect to the performance of DNP, and I found it to be optimal at the transition between the two. This is a very important result that has been verified by recent experiments carried in École Normale Supérieure de Paris

Self-consolidating concrete (SCC) is widely used for several types of structural applications. The high workability of such concrete has been turned into tangible benefits in precast, prestress manufactories in terms of enhancement of the overall quality of the final product and high productivity. The range of benefits offered by SCC goes beyond fundamental aspects of concrete quality and productivity; it includes a major improvement in the health and safety of workers and the reduction of noise level on construction sites. Furthermore, to improve the productivity in the precast manufacturing plants, steam-curing is often used to expedite strength gain and shorten the construction cycle. It is well established that mechanical properties of steam-cured SCC are affected by mixture composition and can vary widely with the steam-curing parameters. The research project presented here aims to address the significance of mixture parameters governing the performance of SCC for precast applications. Two classes of SCC with design compressive strengths of 60 and 80 MPa at 56 days were investigated. The examined mixture parameters include the w/cm, binder content and type, and the type of superplasticizer. In addition, this research seeks to assess the effect of steam-curing parameters on early-mechanical properties of SCC and to optimize a steam-curing regime to meet fabrication requirements with efficiency and economy. The studied steam-curing parameters include the maximum curing temperature, the preset period prior to heat treatment, and the rate of heating. The employed mixtures proportioning and steam-curing regimes to achieve the anticipated early-strength were proposed by an experimental factorial design to cover a wide scope of SCC mix designs and steam-curing regimes. Among the modeled mixture parameters, the w/cm and binder content were shown to play key roles on the majority of steam-cured mechanical properties and workability criteria. Among the steam-curing parameters, the maximum steam-curing temperature was shown to have a dominant effect on early-age strength. The preset period exhibited a major influence on mechanical properties as well. SCC cured under a maximum chamber temperature of 65ÀC and a longer preset period of 5 hours was found to develop higher early-compressive strength. Beyond limits, increasing maximum curing temperature can adversely affect the strength development leading to a lower early-compressive strength. The early heat treatment was found to decrease early-age strength. Longer preset period of 5 hours is then recommended in terms of fuel and time saving in manufacturing plants.

L'Alliage 718 est un superalliage base nickel de référence, largement utilisé dans la fabrication de composants structurels, parfois critiques, tels que les disques de turbine des turboréacteurs. Cet alliage est connu pour fortement localiser la déformation. Cette localisation peut être responsable d'un endommagement précoce en service. Pour le secteur aéronautique, les contraintes écologiques imposent une augmentation des températures de service. Il est alors essentiel d'identifier le rôle que joue le paysage de déformation à l'échelle de la microstructure sur l'endommagement assisté ou non par l'oxydation à ces températures. L'objectif premier de cette thèse est de comprendre comment la microstructure et les vitesses de chargement mécanique affectent le paysage de déformation à haute température. Le second est de lier ce paysage de déformation au comportement mécanique et aux caractéristiques de rupture observées lors d'essais de tractions à 650°C. Les travaux expérimentaux présentés dans ce manuscrit reposent principalement sur la technique de corrélation d'images numériques haute résolution qui permet de capter la réponse mécanique locale de la microstructure sur des régions statistiquement représentatives de la microstructure ; en opposition à des techniques micromécaniques plus locales. Ces travaux ont permis de montrer qu'à 650°C dans l'Alliage 718, la déformation est répartie entre les joints de grains et des bandes de glissement à l'intérieur des grains. Cette répartition dépend à la fois de la sollicitation mécanique et de la microstructure. Une taille de grains grossière favorise le glissement intragranulaire alors qu'une microstructure plus fine favorise la localisation de la déformation aux joints de grains. De même, en traction à faible vitesse de déformation, la localisation aux joints de grains est privilégiée alors qu'à plus haute vitesse de déformation et lorsque le phénomène de Portevin-Le-Chatelier a lieu, le glissement intragranulaire est majoritaire. Lors d'essais de traction sous air à 650°C, seule la localisation aux joints de grains entraine un abattement conséquent de la ductilité. Cependant, plus que l'activité plastique des joints de grains, il est montré que c'est la répartition des événements et leurs interactions qui sont responsables de la rupture intergranulaire assistée par oxydation et la perte de ductilité associée. Cette approche micromécanique associée à l'endommagement local de la matière amène un regard nouveau et intéressant sur le couplage oxydation-mécanique opérant à l'échelle de la microstructure dans cet alliage
Alloy 718 is a benchmark nickel-base superalloy, widely used in the manufacture of sometimes critical structural components, such as turbine disks in jet engines. This alloy is known to strongly localize deformation. This localization can be responsible for early damage in service. In the aeronautics sector, environmental constraints mean that service temperatures have to be increased. It is therefore essential to identify the role played by the microstructure-scale deformation landscape on oxidation-assisted or non-assisted damage at these temperatures. The primary objective of this thesis is to understand how microstructure and mechanical loading rates affect the deformation landscape at high temperatures. The second is to link this deformation landscape to the mechanical behavior and fracture characteristics observed in tensile tests at 650°C. The experimental work presented in this manuscript is based mainly on the high-resolution digital image correlation technique, which captures the local mechanical response of the microstructure over statistically representative regions of the microstructure; as opposed to more local micromechanical techniques. This work has shown that at 650°C in Alloy 718, deformation is distributed between grain boundaries and slip bands within the grains. This distribution depends on both mechanical stress and microstructure. A coarse grain size favors intragranular slip, while a finer microstructure favors localization of deformation at grain boundaries. Similarly, at low strain rates, localization at grain boundaries is favored, whereas at higher strain rates and when the Portevin-Le-Chatelier phenomenon occurs, intragranular slip is predominant. In tensile tests in air at 650°C, only localization at grain boundaries results in a significant reduction in ductility. However, more than the plastic activity of grain boundaries, it has been shown that it is the distribution of events and their interactions that are responsible for oxidation-assisted intergranular fracture and the associated loss of ductility. This micromechanical approach, combined with local material damage, provides an interesting new insight into the oxidation-mechanical coupling operating at the microstructural scale in this alloy

Les propriétés optiques de nanotubes de carbone sont décrites idéalement parla physique d’un objet unidimensionnel, donnant lieu notamment à l’apparition des excitons pour décrire les transitions optiques de ces objets. Les expériences d’optique(émission, absorption) réalisées sur ces objets à température ambiante et sur des ensemble d’objets ont permis de confirmer les prédictions théoriques basées sur la physique des objets 1D. Mais à température cryogénique et à l’échelle de l’objet unique,les propriétés optiques observées expérimentalement sont systématiquement très éloignées de celles d’un objet 1D. On peut notamment citer l’apparition de propriétés comme l’émission de photons uniques, qui a largement contribué à l’intensification de la recherche sur ces objets pour des applications en photonique quantique. Ces propriétés sont attribuées à la localisation des excitons le long de l’axe des nanotubes dans des puits de potentiel créés aléatoirement par l’interaction des nanotubes avec leur environnement. Les propriétés optiques sont alors proches de celles des objets0D, et sont fortement modulées par l’environnement. Les mécanismes et l’origine de la localisation et la connaissance physique de ces puits sont encore très limités. Ce travail montre d’une part le développement d’une technique d’absorption sur objet individuel et la caractérisation de sa sensibilité, et d’autre part l’étude statistique de l’émission de nanotubes à température cryogénique. Les résultats obtenus par une technique de super-résolution couplée à une imagerie hyper-spectrale montrent les grandeurs caractéristiques des puits de potentiels au sein de nanotubes individuels.Un dispositif expérimental de photoluminescence résolue en excitation implémenté au cours de ce travail a également montré une modification de l’état excitonique fondamental par l’environnement, avec l’apparition d’une discrétisation spatiale et spectrale de l’état fondamental délocalisé en une multitude d’états localisés
The optical properties of carbon nanotubes are ideally described by the physicsof a one-dimensional object, giving rise in particular to the emergence of excitons todescribe the optical transitions of these objects. The optical experiments (emission,absorption) carried out on these objects at ambient temperature and on ensemblesconfirm the theoretical predictions based on the physics of 1D objects. But atcryogenic temperature and at the single emitter scale, the optical properties observedexperimentally are systematically different from those of a 1D object. One can citethe emergence of properties such as photon antibunching, which largely contributed tothe intensification of research on these objects for applications in quantum photonics.These properties are attributed to the localization of excitons along the nanotube axisin local potential wells (traps) created randomly by the interaction of nanotubes withtheir environment. The optical properties are then close to those of 0D objects, andare strongly modulated by the environment. The mechanisms and the origin of thelocalization and the physical knowledge of these traps are still very limited. This workshows on the one hand the development of an absorption setup on individual objectand the characterization of its sensitivity, and on the other hand the statistical studyof the emission of nanotubes at cryogenic temperature in a micro-photoluminescencesetup. The results obtained in the later setup by a super-resolution technique coupledwith hyper-spectral imaging show the characteristic quantities of potential wellswithin individual nanotubes. An experimental excitation-resolved photoluminescencesetup implemented during this work also showed a modification of the fundamentalexcitonic state by the environment, with the emergence of a spatial and spectraldiscretization of the delocalized ground state in a multitude of localized states

Ce travail de thèse est surtout consacré à l'étude du ferromagnétisme dans les systèmes désordonnés, en particulier les semiconducteurs magnétiques dilués (DMS). Le formalisme utilisé, basé sur les fonctions de Green à température finie, est très général pour l'étude du magnétisme et du transport dans ces systèmes. Dans un premier temps, il est montré que l'approche champ moyen - RKKY (MF-RKKY) souvent utilisée n'est pas appropriée pour décrire les propriétés magnétiques des systèmes dilués. Un meilleur traitement du Hamiltonien de Heisenberg RKKY dans le cadre de la théorie RPA locale auto cohérente (SC-LRPA) a permis de montrer en particulier que l'approche MF-RKKY surestime largement les températures critiques ainsi que l'étendue de la zone de stabilité du ferromagnétisme. Dans un second temps on étudie le modèle non perturbatif « V-Jpd » par diagonalisation exacte pour chaque configuration de désordre et on calcule explicitement les échanges magnétiques. En dehors de la limite perturbative, ces échanges n'ont pas le caractère RKKY. Ensuite, le Hamiltonien de Heisenberg effectif est traité dans le cadre de la théorie SC-LRPA. Cette approche en 2 étapes montre en particulier (i) l'importance du désordre et des fluctuations thermiques et transverses et (ii) que le potentiel coulombien V joue un rôle crucial pour comprendre l'origine du ferromagnétisme dans les DMS. Ce modèle minimal tient compte de la percolation et des diffusions multiples des porteurs itinérants sur les impuretés et permet d'unifier la description des DMS. Enfin, une étude numérique des effets de taille finie et de l'importance de l'échantillonnage statistique a permis de montrer les insuffisances sévères du traitement Monté Carlo « complet » du modèle dilué « V-Jpd ». Ce modèle microscopique permet de combler le fossé entre les approches modèles trop simplistes et celles basées sur les calculs ab initio.

Dans le but de fournir un service GNSS (Global Navigation Satellite System) de localisation continu et disponible partout, les systèmes utilisant des pseudolites et des répéteurs semblent être des solutions pertinentes pour la localisation en indoor. Le système à répélites, inspiré de ces deux méthodes (répéteurs et pseudolites), est aussi proposé pour résoudre cette problématique. Les répélites sont des transmetteurs locaux qui, installés en intérieur, formeront une constellation locale. Ils émettent tous un signal GNSS unique mais déphasé par un délai spécifique à chacun d'eux. Ces délais sont nécessaires pour distinguer les différents signaux reçus au niveau du récepteur. Les travaux de cette thèses sont réalisés dans le cadre du système à répélites et dans l'objectif d'améliorer son architecture et de réduire ses interférences inter-système. En effet, l'architecture du système (un peu encombrante) et les interférences éventuelles avec les signaux satellitaires reçus par un récepteur placé à l'extérieur font partie des inconvénients de ce système. On cherche donc à traiter ces deux difficultés de façon à minimiser leurs effets. Dans une première partie, on étudie les différents codes GNSS existants dans la littérature ainsi que les techniques de modulation employées. Ceci nous mène à proposer des codes ayant un niveau d'interférence équivalent à la référence GPS (obtenue entre deux codes GPS) pour les bandes L1 de GPS et G1 de Glonass. Dans une seconde étape, on développe la modulation IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) pour générer de nouveaux codes caractérisés par des niveaux d'interférence réduits (comparés à la référence GPS). Parmi ces codes il y a deux catégories : ceux qui sont adaptés aux systèmes à répélites (émettant un code unique) et ceux qui sont adaptés aux systèmes pseudolites. Une étude théorique et des simulations des niveaux d'interférences pour les codes émis dans la bande GPS et Glonass sont réalisées pour déterminer les gains en termes de niveaux de bruit. Ce gain (par rapport à la référence GPS) en puissance d'interférence s'élève à 16 dB pour Glonass et 20 dB pour GPS. Pour valider les performances de ces codes, on génère les signaux IMBOC et on observe les interférences réelles qu'ils induisent sur un récepteur GPS recevant un signal satellitaire. Dans la deuxième partie, on utilise la fibre optique pour transmettre le signal du générateur jusqu'aux répélites et pour créer les délais initiaux par propagation du signal dans des bobines de fibre. Ainsi on remplace les câbles coaxiaux et les montages électroniques (de déphasage) par des bobines de fibres plus légères, facile à installer et à faible perte de puissance. Il reste cependant à évaluer avec une précision centimétrique les délais réels induits sur chaque signal dans le but de garantir une précision de localisation inférieure au mètre. Cette précision semble en effet représenter un bon compromis entre complexité globale du système de localisation et réponse à un ensemble suffisant de besoins des utilisateurs potentiels. On développe alors une technique d'estimation des délais basée sur la mesure de déphasage (entre deux signaux sinusoïdaux) et une analyse statistique des séries de mesures. Pour finir, on présente quelques résultats de localisation obtenus avec notre système à répélites déployé dans un environnement indoor typique

Dans le but de fournir un service GNSS (Global Navigation Satellite System) de localisation continu et disponible partout, les systèmes utilisant des pseudolites et des répéteurs semblent être des solutions pertinentes pour la localisation en indoor. Le système à répélites, inspiré de ces deux méthodes (répéteurs et pseudolites), est aussi proposé pour résoudre cette problématique. Les répélites sont des transmetteurs locaux qui, installés en intérieur, formeront une constellation locale. Ils émettent tous un signal GNSS unique mais déphasé par un délai spécifique à chacun d’eux. Ces délais sont nécessaires pour distinguer les différents signaux reçus au niveau du récepteur. Les travaux de cette thèses sont réalisés dans le cadre du système à répélites et dans l’objectif d’améliorer son architecture et de réduire ses interférences inter-système. En effet, l’architecture du système (un peu encombrante) et les interférences éventuelles avec les signaux satellitaires reçus par un récepteur placé à l’extérieur font partie des inconvénients de ce système. On cherche donc à traiter ces deux difficultés de façon à minimiser leurs effets. Dans une première partie, on étudie les différents codes GNSS existants dans la littérature ainsi que les techniques de modulation employées. Ceci nous mène à proposer des codes ayant un niveau d’interférence équivalent à la référence GPS (obtenue entre deux codes GPS) pour les bandes L1 de GPS et G1 de Glonass. Dans une seconde étape, on développe la modulation IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) pour générer de nouveaux codes caractérisés par des niveaux d’interférence réduits (comparés à la référence GPS). Parmi ces codes il y a deux catégories : ceux qui sont adaptés aux systèmes à répélites (émettant un code unique) et ceux qui sont adaptés aux systèmes pseudolites. Une étude théorique et des simulations des niveaux d’interférences pour les codes émis dans la bande GPS et Glonass sont réalisées pour déterminer les gains en termes de niveaux de bruit. Ce gain (par rapport à la référence GPS) en puissance d’interférence s’élève à 16 dB pour Glonass et 20 dB pour GPS. Pour valider les performances de ces codes, on génère les signaux IMBOC et on observe les interférences réelles qu’ils induisent sur un récepteur GPS recevant un signal satellitaire. Dans la deuxième partie, on utilise la fibre optique pour transmettre le signal du générateur jusqu’aux répélites et pour créer les délais initiaux par propagation du signal dans des bobines de fibre. Ainsi on remplace les câbles coaxiaux et les montages électroniques (de déphasage) par des bobines de fibres plus légères, facile à installer et à faible perte de puissance. Il reste cependant à évaluer avec une précision centimétrique les délais réels induits sur chaque signal dans le but de garantir une précision de localisation inférieure au mètre. Cette précision semble en effet représenter un bon compromis entre complexité globale du système de localisation et réponse à un ensemble suffisant de besoins des utilisateurs potentiels. On développe alors une technique d’estimation des délais basée sur la mesure de déphasage (entre deux signaux sinusoïdaux) et une analyse statistique des séries de mesures. Pour finir, on présente quelques résultats de localisation obtenus avec notre système à répélites déployé dans un environnement indoor typique
In order to make the GNSS positioning service continuous and available when going from an outdoor to an indoor environment, pseudolite and repeater based systems have been developed. A new system called repealite is a combination of both pseudolites and repeaters. It is based on transmitting a single signal through a set of transmitters (thus creating the local constellation). In order to avoid interference between the repealite signals and to distinguish between them at the receiver’s end, each signal is shifted with a specific delay. The research carried out in this PhD aims at optimizing two aspects of the repealite based system. Firstly, we need to mitigate the effect of the interference caused on the satellite signals received outdoors. So we decided to design new codes characterized by low interference levels with outdoor signals. Secondly, we worked on the infrastructure part in order to simplify it and to make it easier to install: this is mainly achieved through the use of optical fibers. In the first part, we study the codes and the modulation techniques currently used in the GNSS systems. Then, we propose a few codes having an interference level equivalent to that of the GPS (obtained when computing two GPS codes). These new codes are compatible with the GPS L1 or the Glonass G1 bands. In a second step, we focus on the modulation techniques and create the so-called IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) that aims at minimizing the interference levels with outdoor signals. With this modulation, we propose new IMBOC codes capable of much lower interference levels than the GPS reference. In order to evaluate the performance of the proposed codes, we carried out a theoretical study, simulations and experimental tests. The interference gain reached about 20 dB on the GPS band and 16 dB on the Glonass one. The proposed codes are divided into two categories: those reserved to the repealite system (using a single code) and families of codes suited to pseudolite–based systems. Finally, we generated the IMBOC signals modulated by the new codes and tested the real interference induced on an outdoor receiver tracking the satellite signals. In the second part, we use optical fibers in order to replace the coaxial cables used to transmit signals from the GNSS-like signal generator to the repealites. In addition, the initial delay needed for each repealite is added by propagating the signals through rolls of fibers. Indeed, optical fiber offers advantages such as lightness, flexibility and low power loss that make it suitable to simplify the infrastructure of the system. In order to evaluate the real delays of these various fibers, we develop an estimating method based on phase shift measurements (between two sinusoidal signals) and statistical analysis of the series of measurements. This method should have uncertainties lower than one centimeter in order to insure a sub-meter precision (in absolute positioning with the repealite positioning system). In order to validate this method, we compare it to a GNSS based calibration approach. Finally, we carry out a few positioning tests with the repealite positioning system deployed in a typical indoor environment. These tests deal with absolute and relative positioning and give an idea about the system’s performance