Dissertations / Theses on the topic 'Durcissement au rayonnement'
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Santos, Filipe Vinci dos. "Techniques de conception pour le durcissement des circuits intégrés face aux rayonnements." Grenoble 1, 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10208.
Abstract:
Les microsystèmes sont le dernier développement de la microélectronique. Leur apparition ouvre des possibilités révolutionnaires dans plusieurs domaines d'application, dont l'exploitation de l'espace. L'utilisation des microsystèmes dans l'espace se heurte au problème de l'exposition à la radiation, notamment pour la partie électronique. Cet obstacle a été surmonte dans le passe par la mise en place de filières de fabrication résistantes (durcies) aux effets de la radiation. Le rétrécissement des budgets militaires a provoqué la disparition de la plupart des technologies de fabrication durcies, ce qui est en train de pousser les constructeurs vers l'emploi de technologies commerciales standard (COTS). L'objectif de cette thèse a été d'investiguer des techniques de conception pour le durcissement d'un microsystème fabrique par une technologie COTS. Le microsystème en question est un capteur de rayonnements infrarouges base sur des thermopiles en silicium, suspendues par une étape de micro-usinage en volume par la face avant. Les éléments pertinents des différents domaines de connaissance impliques sont passés en revue, avec une analyse des techniques de durcissement applicables à la construction de l'électronique de lecture en technologie CMOS. Un programme de caractérisation expérimentale a été réalisé, et il a permis d'établir le niveau de sensibilité de la technologie aux rayonnements et l'efficacité des techniques de durcissement développées. Les très bons résultats obtenus ont permis de passer à la réalisation de la chaine de lecture du capteur, qui a été fabriquée, caractérisée et qualifiée pour l'espace.
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Vaillé, Jean-Roch. "Développement, caractérisation et durcissement d'un dosimètre base sur la luminescence stimulée optiquement destiné aux applications spatiales." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20161.
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Durand, Renaud. "Modélisation des effets de dose dans les circuits intégrés en environnement spatial." Toulouse, ISAE, 2007. http://www.theses.fr/2007ESAE0016.
Abstract:
La composante ionisante des rayonnements spatiaux s'appelle dose cumulée. Elle entraîne l'apparition d'une charge piégée dans les oxydes ainsi que des états d'interface. Ces quantités sont à l'origine des dégradations électriques observées dans les circuits. Un modèle numérique des effets de dose dans la silice est développé. Il décrit la génération, le transport, le piégeage, les phénomènes de guérison ainsi que la génération des états d'interface tout en s'attachant à prendre à compte de manière assez fine l'effet du champ électrique et de la température. Le calage de notre modèle avec des données expérimentales faites sur la gamme des débits de dose de laboratoire avec différentes températures et diverses conditions de polarisations a permis de caractériser les paramètres des différents mécanismes. Sous faible champ électrique, certains composants présentent une sensibilité accrue au faible débit de dose. Notre modèle explique ce phénomène par l'inversion du champ électrique à fort débit de dose. Enfin, l'extrapolation au débit de dose spatial de notre modèle a permis de discuter la représentativité des normes de test en vigueur.
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Roume, Chantal. "Synthèse de monomères multiépoxydes et de leurs dérivés acryliques à propriétés thermiques améliorées." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20039.
Abstract:
Ce travail est base sur l'utilisation de composes multifonctionnels a haute stabilite thermique en tant que matrice de materiaux composites destines a l'industrie aeronautique. Ceci nous a amenes, d'une part, a synthetiser des resines epoxydes par l'intermediaire de deux voies: -epoxydation de diamines aromatiques a partir de l'epichlorhydrine; -epoxydation de compose polyinsatures a noyaux heteroatomiques. D'autre part, nous avons transforme ces monomeres multiepoxydes en leurs homologues acryliques. Les caracteristiques thermiques de ces resines ont ete evaluees apres leur reticulation a l'aide de diverses techniques (durcissement thermique, rayonnement uv, bombardement electronique)
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Zerarka, Moustafa. "Étude des régimes extrêmes de fonctionnement en environnement radiatif des composants de puissance en vue de leur durcissement pour les applications aéronautiques et spatiales." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00874051.
Abstract:
Ce travail traite de la fiabilité des composants électroniques de puissance comme les MOSFET et les IGBT affectés par l'Environnement Radiatif Naturel dans lequel ils évoluent. Cette problématique fait, de nos jours, partie intégrante de la fiabilité des composants. Alors qu'elle concernait initialement les composants destinés à travailler en environnement radiatif sévère du type spatial ou aéronautique, l'évolution et la complexité de l'électronique embarquée, qui peut interagir avec ce type d'environnement et avoir des effets potentiellement dommageables, nous amène à prendre en compte ces contraintes radiatives comme le cas d'ion lourd. C'est dans ce cadre que nous avons effectué les travaux présentés dans ce mémoire. Des simulations utilisant les outils Synopsys TCAD ont été menées afin de mieux comprendre les mécanismes de défaillances comme le Single Event Burn-out (SEB) et le Single Event Latch-up (SEL) ainsi que la définition de critères de déclenchement, de comportement et de la sensibilité de différents composants (VDMOS, SJ-MOSFET, IGBT planar et IGBT trench). Ces études nous ont permis de proposer et d'évaluer des solutions de durcissement au niveau de design permettant la désensibilisation contre les phénomènes de déclenchement liés aux structures parasites.
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Almeida, Dos Santos Douglas. "Développement d'un processeur durci sur architecture RISC-V pour applications en environnement sévère." Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023UMONS089.
Abstract:
Cette thèse explore le développement et la caractérisation du processeur HARV et de sa version HARV-SoC, spécifiquement conçus pour fonctionner dans des environnements hostiles. Elle commence par mettre en évidence les défis posés par les environnements hostiles, en particulier l'impact des radiations sur les dispositifs et systèmes électroniques. La thèse classe les environnements hostiles en environnements spatiaux, atmosphériques et artificiels, chacun ayant ses caractéristiques uniques.Dans les environnements de radiations artificielles, différentes installations expérimentales sont décrites, fournissant différents spectres de particules, notamment des neutrons, des protons et des champs mixtes. La thèse se penche sur les effets des radiations sur les dispositifs électroniques, couvrant les effets cumulatifs tels que la dose ionisante totale (TID) et les dommages par déplacement (DD), ainsi que les événements uniques entraînant des erreurs et des défaillances système.La recherche introduit l'architecture d'ensemble d'instructions (ISA) RISC-V en tant qu'architecture de processeur largement adoptée, connue pour son format d'instruction régulier, son décodage d'instructions économique et sa flexibilité modulaire. La thèse souligne l'importance de la fiabilité dans l'utilisation des processeurs dans des environnements hostiles et discute des techniques de détection et de correction d'erreurs, notamment la redondance spatiale, temporelle et informationnelle.Reconnaissant l'utilisation croissante des processeurs RISC-V dans des applications critiques, la thèse propose un résumé des travaux connexes, positionnant HARV-SoC dans le contexte des derniers développements. Elle se penche ensuite sur la mise en œuvre de HARV, la version initiale du processeur, mettant en avant la tolérance aux fautes au niveau de la microarchitecture. La protection des registres à l'aide de codes correcteurs d'erreurs et de la redondance modulaire triple est mise en évidence.Les travaux se poursuivent avec le développement d'un SoC à architecture multi-cycles, permettant des applications plus complexes tout en conservant des périphériques essentiels. Des simulations d'injection de fautes sont réalisées pour analyser de manière exhaustive les modèles de fautes. Pour préparer HARV-SoC aux expériences dans les accélérateurs de particules, des mécanismes d'observabilité sont introduits, permettant une analyse détaillée des erreurs au sein du processeur, en particulier avec les radiations neutroniques.Reconnaissant les limites des compteurs d'erreurs, un gestionnaire d'erreurs est mis en œuvre pour stocker temporairement des informations sur les erreurs détectées. Ces informations sont signalées aux applications via des exceptions, facilitant l'analyse détaillée des erreurs et les réponses. La conception est soigneusement caractérisée et évaluée dans le cadre d'expériences impliquant différents environnements de radiations.L'analyse s'étend aux tests des systèmes d'exploitation et à l'utilisation de techniques de récupération logicielle. En conclusion, la thèse offre une exploration complète des processeurs tolérants aux radiations pour les environnements hostiles, fournissant des informations précieuses et des techniques pour améliorer la fiabilité et les performances du système dans des situations exigeantesThis thesis explores the development and characterization of the HARV processor and its HARV-SoC version, specifically designed for operation in harsh environments. It begins by highlighting the challenges posed by harsh environments, particularly the impact of radiation on electronic devices and systems. The thesis categorizes harsh environments into space, atmospheric, and artificial radiation environments, each with its unique characteristics.In the artificial radiation environments, various experimental facilities are described, which provide different particle spectra, including neutrons, protons, and mixed fields. The thesis delves into the radiation effects on electronic devices, covering cumulative effects like total ionizing dose (TID) and displacement damage (DD), as well as single events leading to errors and system failures.The research introduces the RISC-V Instruction Set Architecture (ISA) as a widely adopted processor architecture known for its regular instruction formatting, cost-effective instruction decoding, and modular flexibility. The thesis emphasizes the importance of reliability in using processors in harsh environments and discusses techniques for error detection and correction, including spatial, temporal, and information redundancy.Acknowledging the increasing use of RISC-V processors in critical applications, the thesis summarizes related work, positioning HARV-SoC in the context of the latest developments. It then delves into the implementation of HARV, the initial version of the processor, emphasizing microarchitecture-level fault tolerance. Register protection using error-correcting codes and triple modular redundancy is highlighted.The work extends to developing an SoC with a multi-cycle architecture, allowing for more complex applications while maintaining essential peripherals. Fault injection simulations are conducted to analyze fault models comprehensively. Observability mechanisms are introduced to prepare HARV-SoC for experiments in particle accelerators, enabling a detailed analysis of errors within the processor, particularly with neutron radiation.Recognizing the limitations of error counters, an error handler is implemented to temporarily store information about detected errors. This information is reported to applications through exceptions, facilitating detailed error analysis and responses. The design is thoroughly characterized and evaluated in experiments involving various radiation environments.The analysis expands to testing operating systems and using software recovery techniques. In conclusion, the thesis comprehensively explores radiation-tolerant processors for harsh environments, providing valuable insights and techniques to enhance system reliability and performance in challenging scenarios
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Zerarka, Moustafa. "Étude des régimes extrêmes de fonctionnement en environnement radiatif des composants de puissance en vue de leur durcissement pour les applications aéronautiques et spatiales." Phd thesis, Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2149/.
Abstract:
Ce travail traite de la fiabilité des composants électroniques de puissance comme les MOSFETs et les IGBTs affectés par l'Environnement Radiatif Naturel dans lequel ils évoluent. Cette problématique fait, de nos jours, partie intégrante de la fiabilité des composants. Alors qu'elle concernait initialement les composants destinés à travailler en environnement radiatif sévère du type spatial ou aéronautique, l'évolution et la complexité de l'électronique embarquée, qui peuvent interagir avec ce type d'environnement et avoir des effets potentiellement dommageables, nous amène à prendre en compte ces contraintes radiatives comme le cas d'ion lourd. C'est dans ce cadre que nous avons effectué les travaux présentés dans ce mémoire. Des simulations utilisant les outils Synopsis TCAD ont été menés afin de mieux comprendre les mécanismes de défaillances comme le Single Event Burnout (SEB) et le Single Event Latchup (SEL) ainsi que la définition de critères de déclenchement, de comportement et de la sensibilité de différents composants (VDMOS, SJ-MOSFET, IGBT planar et IGBT trench). Ces études nous ont permis de proposer et d'évaluer des solutions de durcissement au niveau de design permettant la désensibilisation contre les phénomènes de déclenchement liés aux structures parasitesThis work deals with the reliability of electronic components such as power MOSFETs and IGBTs affected by Radiative Natural Environment. Nowadays, this problem is considered to be part of the component reliability. While it concerned initially with components which work in severe radiation environment for aerospace, the evolution and complexity of embedded electronics that can interact with this environment which have potentially damaging effects lead us to take these radiative constraints into account as the case of heavy ion. From this scope this work was conducted. Simulations were carried out with Synopsys TCAD simulator in order to give a better understanding of the failure mechanisms such as the Single Event Burnout (SEB) or Single Event Latchup and to define the criteria of triggering, the behavior and the sensitivity of different structure (VDMOS, SJ-MOSFET, IGBT planar and IGBT trench). This study allows us to propose and evaluate hardening solutions in design against the triggering phenomena related to the parasites structures
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Delacour, Pascal. "Etude en microscopie analytique par transmission d'alliages renforcés par oxydation interne et de martensites du système Cu-Al. Importance du coherent bremsstrahlung dans la microanalyse X de ces alliages." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES073.
Abstract:
La première partie de ce travail constitue une étude en MET et en EDS de l'évolution des précipités formés par oxydation interne d'un alliage Cu-0,3% Al en fonction de la progression du front d'oxydation provoquée par des traitements thermiques appropriés. L'évolution des précipitations homogènes et hétérogènes a pu être suivie et la composition des précipités a été dans une large mesure identifiée. Au cours de ce travail, les analyses EDX ont montré l'existence de pics qui se sont révélés dus au Coherent Bremsstrahlung. L'importance de ce phénomène, qui peut fausser les analyses nous a conduit à l'étudier séparément dans les alliages précédents, et aussi dans les martensites du même système, montrant que, contrairement à l'opinion généralement admise, ce phénomène peut intervenir dans des alliages de cristallographie complexe et présentant de nombreux défauts
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Monnier, Thierry. "Durcissement de circuits convertisseurs A/N rapides fonctionnant en environnement spatial." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20112.
Abstract:
Ignorer les contraintes severes existant sur les circuits integres et systemes electroniques fonctionnant en environnement radiatif - haute atmosphere, espace, nucleaire - peut avoir des consequences inestimables. En effet, les phenomenes lies aux effets ionisants et aux collisions avec des particules (ions lourds, neutrons etc) engendrent des pannes et/ou des reponses erronees dans les circuits electroniques si aucun durcissement n'est mis en uvre. Une premiere approche de prevention des pannes est souvent mise en place au niveau systeme. Elle fait appel a des techniques de redondance. Une autre methode a pour objectif d'ameliorer la fiabilite au niveau technologique par l'utilisation d'un process de fabrication durci aux radiations (tel que le soi). Face aux nouveaux besoins de l'electronique aeronautique et spatiale, non totalement satisfaits par les precedentes solutions, une nouvelle tendance emerge, developpee dans ce travail. Elle consiste a pratiquer le durcissement au niveau de la conception des circuits en conservant une technologie standard. Les convertisseurs a/n flash sont les elements cles dans l'acquisition des donnees a grande vitesse. Des observations ont montre leur forte sensibilite aux effets radiatifs. Dans un premier temps, la methode consiste a partitionner l'architecture du convertisseur en blocs pour en identifier les reponses aux differentes perturbations. Dans une deuxieme etape, le durcissement est mis en uvre en utilisant deux techniques complementaires prenant en compte les contraintes fonctionnelles : une re-configuration de la structure logique et une re-conception de certains blocs individuels. Le travail de validation effectue sur des bascules, et la conception d'un can flash durci ont conduit a proposer un prototype realise dans une technologie standard. Les simulations, jointes a certains tests effectues au sol permettent de demontrer l'amelioration de la securite de fonctionnement apportee par les solutions proposees.
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Pepitone, Kévin. "Etude de la production, de la propagation et de la focalisation d'un faisceau d'électrons impulsionnel intense." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0158/document.
Abstract:
Le faisceau d’électrons (500 keV, 30 kA, 100 ns) produit par le générateur RKA (Relativistic Klystron Amplifier) est utilisé pour étudier des matériaux soumis à des chocs de basse fluence (< 10 cal/cm²). Leur réponse dépend des caractéristiques du faisceau, principalement en termes d’homogénéité spatiale lors de l’impact. Dans ce but, nous avons utilisé des diagnostics électriques et un diagnostic optique basé sur l’émission Cerenkov. Les photons visibles produits sont détectables par des caméras rapides. Nous avons ainsi pu étudier l’homogénéité du faisceau émis dans la diode sous vide en fonction des matériaux utilisés pour la cathode et pour l’anode, mais aussi pu suivre sa propagation dans une enceinte contenant un gaz à basse pression.Chaque partie de l’installation a été optimisée lors de cette thèse. Nous avons constaté qu’une cathode en velours avec des fibres bien ordonnées était le meilleur émetteur. Une anode d’une dizaine de micromètres d’épaisseur permet de diffuser le faisceau avant qu’il n’impacte la cible, améliorant encore son homogénéité. Ces travaux sur la diode ont été complétés par une étude de la propagation du faisceau dans une enceinte remplie d’air ou d’argon à différentes pressions, avec ou sans focalisation produite par un champ magnétique externe. D’après les résultats expérimentaux, un faisceau d’électrons de 400 keV, 4,2 kA peut être propagé, avec un rayon constant, dans 0,7 mbar d’argon. Enfin, pour interpréter les expériences, des simulations ont été réalisées à l’aide du code Monte Carlo Geant4 pour calculer l’interaction du faisceau avec la cible Cerenkov et l’anode. Au niveau de l’émission et du transport du faisceau, le bon accord obtenu avec les prédictions du code PIC Magic permet d’estimer les distributions des électrons par la simulation et d’initialiser correctement les calculs de réponse des matériauxThe electron beam (500 keV, 30 kA, 100 ns) of the RKA (Relativistic Klystron Amplifier) generator is used to study materials under shocks at low fluences (< 10 cal/cm²). Their response depends on the beam characteristics at the impact location, mainly in terms of spatial homogeneity. We have used electrical diagnostics as well as an optical diagnostics where the visible photons produced by Cerenkov emission in a silica target are collected by fast cameras. Beam homogeneity has been studied in the vacuum diode as a function of the materials used for the cathode and the anode. Beam propagation and focusing in a chamber filled with a low-pressure gas has also been investigated.Each part of the installation has been optimized during this work. We found that, among the tested materials, a velvet cathode with well-aligned fibers is the best emitter. An anode of thickness about ten micrometers improves the beam homogeneity by scattering of electrons. Next, we focused on beam propagation and focusing in the chamber. For example, a 400 keV, 4.2 kA electron beam can be propagated at constant radius in argon at 0.7 mbar. We performed simulations with the Monte Carlo code Geant4 in order to compute the beam interaction with the Cerenkov target as well as with the anode. Beam emission and propagation were simulated with the PIC code Magic. The good agreement with the experimental results allows us to estimate the electron distributions at any position along the beam path in order to initialize correctly the computation of the beam-material interaction
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Piccin, Yohan. "Durcissement par conception d'ASIC analogiques." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0145/document.
Abstract:
Les travaux de cette thèse sont axés sur le durcissement à la dose cumulée des circuits analogiques associés aux systèmes électroniques embarqués sur des véhicules spatiaux, satellites ou sondes. Ces types de circuits sont réputés pour être relativement sensibles à la dose cumulée, parfois dès quelques krad, souvent en raison de l’intégration d’éléments bipolaires. Les nouvelles technologies CMOS montrent par leur intégration de plus en plus poussée, un durcissement naturel à cette dose. L’approche de durcissement proposée ici, repose sur un durcissement par la conception d’une technologie commerciale « full CMOS » du fondeur ST Microelectronics, appelée HCMOS9A. Cette approche permet d’assurer la portabilité des méthodes de durcissement proposées d’une technologie à une autre et de rendre ainsi accessible les nouvelles technologies aux systèmes spatiaux. De plus, cette approche de durcissement permet de faire face aux coûts croissants de développement et d’accès aux technologies durcies. Une première technique de durcissement à la dose cumulée est appliquée à une tension de référence « full CMOS ». Elle ne fait intervenir ni jonction p-n parasites ni précautions delay out particulières mais la soustraction de deux tensions de seuil qui annulent leurs effets à la dose cumulée entre elles. Si les technologies commerciales avancées sont de plus en plus utilisées pour des applications spécialement durcies, ces dernières exhibent en contrepartie de plus grands offsets que les technologies bipolaires. Cela peut affecter les performances des systèmes. La seconde technique étudiée : l’auto zéro, est une solution efficace pour réduire les dérives complexes dues entre autres à la température, de l’offset d’entrée des amplificateurs opérationnels. Le but ici est de prouver que cette technique peut tout aussi bien contrebalancer les dérives de l’offset dues à la dose cumuléeThe purpose of this thesis work is to investigate circuit design techniques to improve the robustness to Total Ionizing Dose (TID) of analog circuits within electronic systems embedded in space probes, satellites and vehicles. Such circuits often contain bipolartransistor components which are quite sensitive to cumulated radiation dose. However highly integrated CMOS technology has been shown to exhibit better natural TDI hardening.The approach proposed here is a hardening by design using a full CMOS semiconductor technology commercially available from ST Microelectronics calledHCMOS9A. The proposed generic hardening design methods will be seen to be compatibleand applicable to other existing or future process technologies. Furthermore this approach addresses the issue of ever-increasing development cost and access to hardened technologies.The first TID hardening technique proposed is applied to a full-CMOS voltage reference. This technique does not involve p-n junctions nor any particular layout precaution but instead is based on the subtraction of two different threshold voltages which allows the cancellation of TDI effects. While the use of advanced commercial CMOS technologies for specific radiation hardened applications is becoming more common, these technologies suffer from larger inputoffs et voltage drift than their bipolar transistor counterparts, which can impact system performance. The second technique studied is that of auto-zeroing, which is an efficient method to reduce the complex offset voltage drift mechanisms of operational amplifiers due to temperature. The purpose here is to prove that this technique can also cancel input offset voltage drift due to TID.Index term : hardening, cumulated dose, CMOS technology, voltage reference,operational amplifier
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Lorfèvre, Eric. "Défaillances induites par les rayonnements ionisants dans les composants de puissance IGBT et VIP : Solutions de durcissement." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20271.
Abstract:
L'utilisation des composants de puissance igbt et vip dans les applications spatiales ou militaires pose le probleme de leur sensibilite aux radiations. Ces technologies, outre la derive de certaines caracteristiques electriques du fait de la dose cumulee dans l'oxyde de grille, presentent des defaillances destructives, catastrophiques pour les applications. La mise en place de technologies durcies, capables de rester operationnelles dans l'environnement considere, doit permettre d'alleger considerablement les procedures appliquees par les equipementiers. C'est dans ce cadre que nous avons effectue les travaux presentes dans ce memoire. Ils concernent deux axes d'investigations. Le premier, indispensable au developpement du suivant, concerne la comprehension des mecanismes physiques impliques dans le declenchement des defaillances de ces composants. Pour cela, des moyens experimentaux et de simulation ont ete mis en oeuvre. Le second est la proposition et l'evaluation de solutions de durcissement.
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Salager, Laurent. "Conception en vue du durcissement des circuits intégrés numériques aux effets radiatifs." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20030.
Abstract:
Cette etude est consacree a la conception de circuits digitaux pour des fonctionnements en environnements radiatifs. Les effets de dose cumulee et des ions lourds sont presentes et modelises pour mettre en place de nouvelles techniques de durcissement adaptees aux technologies cmos-bulk standards. Des experimentations sont ensuite effectuees sur des circuits incluant ces nouveaux principes. Ils comportent par exemple des cellules digitales durcies aux effets de dose cumulee et des matrices de points memoires statiques durcis aux effets des ions lourds. Une modelisation des courants de fuite induits dans les structures d'isolation du canal des mos est egalement proposee. Enfin, une etude comparative entre les solutions apportees, les structures cmos equivalentes et les methodes de durcissement connues a ce jour, souligne l'interet des solutions presentees.
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Brichard, Benoît. "Systèmes à fibres optiques pour infrastructures nucléaires : du durcissement aux radiations à l'application." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20182.
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Briand, Renaud. "Contribution à l'étude des effets des radiations ionisantes sur les technologies bipolaires : Application au durcissement des circuits intégrés linéaires." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12284.
Abstract:
L'utilisation des circuits intégrés analogiques dans les environnements radiatifs pose le problème de leur tenue aux différents effets induits par les particules et les rayonnements. Le premier chapitre de cette thèse présente les origines des radiations ainsi que les différentes topologies de transistors bipolaires. Les effets des radiations ionisantes sur les composants bipolaires, que sont la dose cumulée, le débit de dose et les événements singuliers, sont détaillés dans trois chapitres distincts. Ainsi, la même démarche scientifique est employée pour chacun de ces effets. La simulation des phénomènes physiques de dégradation des composants permet d'établir des modèles électriques originaux issus de la compréhension des mécanismes induits. Ces modèles sont ainsi utilisés afin d'évaluer les dégradations subies par les circuits analogiques linéaires. Des méthodes de durcissement, courantes et originales, dont certaines sont appliquées à des circuits intégrés en technologies bipolaires, sont exposées. Enfin, des techniques expérimentales de test par faisceau laser, utilisées pour reproduire le débit de dose et les évènements singuliers, sont présentées.
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Delevoye-Orsier, Elisabeth. "Contribution à la démonstration de faisabilité d'une filière durcie, mixte, sur silicium-sur-isolant." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0043.
Abstract:
La realisation de circuits complexes, durcis aux effets des rayonnements ionisants, impose le developpement d'une nouvelle technologie, mixte, sur silicium sur isolant reepitaxie, dmill, alliant composants mos et a jonctions et permettant l'integration monolithique de fonctions logiques et analogiques resistantes aux irradiations. Ce memoire presente une analyse approfondie des conditions d'obtention des composants a jonctions, njfet, pjfet et transistors bipolaires verticaux npn et pnp, prenant en compte l'ensemble des contraintes technologiques induites par les methodes de durcissement et par la compatibilite avec les procedes de fabrication des dispositifs cmos. L'etude du procede de fabrication met en evidence une marge de manuvre restreinte mais suffisante pour envisager l'optimisation des differents composants. Les conditions de realisation du polysilicium commun aux grilles mos et aux emetteurs des transistors bipolaires sont etablies. On souligne l'importance du dopage de grille polysilicium dans le durcissement des transistors mos. Les differents niveaux d'implantation disponibles sont communs a plusieurs dispositifs pour reduire la complexite de la technologie, en terme de nombre de niveaux de masquage, a celle d'une filiere bicmos classique. Une fois calibrees, les simulations de procede, a une ou deux dimensions, permettent d'affiner les conditions de realisation. Les caracterisations electriques des composants obtenus, ainsi que la poursuite de l'etude des conditions de realisation mettent en evidence la possibilite d'elaborer une filiere fortement durcie, rapide et bas-bruit, pour laquelle l'optimisation simultanee de six composants est possible. Les caracterisations en bruit des pjfet et des npn permettent de souligner la bonne qualite du procede de fabrication. La complexite globale de la filiere, penalisante lors de la realisation de circuits, est reduite lors du choix, par les concepteurs, des composants les mieux adaptes a l'application parmi les six disponibles. La realisation de six composants optimises, l'etude de leur fiabilite et du rendement de fabrication des circuits constituent les etapes futures du developpement de dmill.
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Hoffmann, Alain. "Etude de la conduction et du bruit de fond de structures M. O. S. En vue de caractériser le durcissement de leur technologie." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20058.
Abstract:
L'objectif de ce travail est la caracterisation de structures mos avant et apres irradiation au co60 afin de determiner si le niveau de bruit en 1/f avant irradiation peut etre considere comme un indicateur de durcissement de leur technologie. Une etude theorique du fonctionnement des composants et de leur bruit de fond est presentee mettant en evidence les parametres susceptibles d'evoluer au cours des irradiations. Les resultats experimentaux confirment l'existence d'une correlation entre l'evolution de la tension de seuil et le bruit de fond mais montrent le role preponderant des resistances d'acces sur les resultats obtenus. Le comportement en bruit a egalement permis de detecter et d'analyser des defauts particuliers crees par les irradiations. L'etude des capacites mos irradiees et leur simulation a partir du modele developpe ont permis de confirmer les resultats obtenus sur les transistors
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Faccio, Federico. "Étude des transistors MOS avancés sur silicium sur isolant (SOI) : bruit, dégradation en environnement radiatif et applications." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0174.
Abstract:
Nous avons etudie la performance analogique et le comportement en environnement radiatif de la technologie durcie hsoi3-hd en vue d'applications pour l'electronique du lhc, futur accelerateur de particules du cern. Cette technologie cmos sur soi n'est pas sensible au latch-up et son seuil de sensibilite pour l'alea logique (seu) est tres eleve. Nous avons mesure et analyse les effets de la dose integree sur les caracteristiques statiques des transistors, et verifie que le durcissement jusqu'a 25 mrad est satisfaisant pour les applications visees. Les effets des irradiations avec protons et neutrons ont ete mesures, et montrent que les effets d'ionisation dominent sur les effets de deplacement provoques par ces particules. Lors de l'etude du bruit, nous avons observe une composante additionnelle qui apparait dans le spectre et se superpose aux sources de bruit 1/f et blanc. Cette composante se presente comme une bosse qui se deplace en amplitude et frequence en fonction de la polarisation du substrat et du film (body). Le modele que nous proposons sur son origine met en jeu la resistance du film, qui genere un bruit blanc filtre par la capacite constituee par les grilles de face avant et de face arriere du transistor. Le bruit de la resistance est transmis en courant au drain, et attenue a partir de la frequence de coupure du filtre. Nous presentons une serie de verifications experimentales de ce modele, realisees sur des structures specialement concues. Un circuit convertisseur non lineaire a 11 bits de dynamique, fonctionnant a 5 mhz avec une consommation inferieure a 50 mw, a ete concu et fabrique. L'irradiation a 10 mrad a compromis le fonctionnement correct du circuit, ce qui n'est pas explicable a partir des mesures statistiques sur les transistors fabriques en meme temps. Il semble donc necessaire, dans l'evaluation du durcissement d'une tchnologie, de passer par une phase de qualification des circuits typiques de l'application souhaitee.
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Issaoui, Amal. "Comportement sous irradiation des aciers ODS (Oxide Dispersion Strengthened) pour le gainage combustible des réacteurs de 4ème génération." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R008.
Abstract:
Les conditions extrêmes de fonctionnement envisagées pour le gainage combustible des réacteurs de 4 ème génération (température élevée : 400°C-700°C, et forte dose d’irradiation : jusqu’à 150 déplacements par atome (dpa)) nécessitent de développer de nouveaux matériaux. Les aciers ferritiques/martensitiques renforcés par une dispersion d’oxydes nanométriques (ODS : Oxide Dispersion Strengthened) constituent aujourd’hui l’une des options pour les matériaux de gainage fissile dédié aux forts taux de combustion d’un RNRNa. En effet, ces aciers présentent une bonne résistance au gonflement pour de fortes doses, allant jusqu’à 150 dpa, et une bonne tenue à la déformation en fluage à haute température grâce aux renforts d’oxydes nanométriques. Cependant, l’irradiation neutronique induit des modifications microchimiques dans la structure de ces matériaux telles que la démixtion de phases α-α’ et la déplétion en Cr aux joints de grains. Ces modifications microstructurales peuvent impacter considérablement les propriétés mécaniques de ces aciers et pourraient dégrader notamment la résistance à la déformation en fluage et la résistance au gonflement. Ces phénomènes ont été relativement peu étudiés dans les aciers ODS, en particulier la précipitation de la phase ’ et son impact sur le durcissement des matériaux. Ainsi, l’objectif des travaux de thèse est d’étudier le phénomène de démixtion des phases α-α’ ainsi que le comportement des joints de grains sous vieillissement thermique, sous irradiation ionique et également sous irradiation aux neutrons. Hors irradiation, les résultats obtenus montrent que la phase’ se forme par un mécanisme non classique dans les aciers ODS après vieillissement thermique. Il a été constaté que les nano-renforts d’oxydes servent de site de germination hétérogène pour la phase ’, accélérant ainsi la cinétique de croissance de cette dernière. Si dans un premier temps ces phases durcissent significativement le matériau, leur effet durcissant diminue au fur et à mesure de leur croissance. En plus de la formation de ces phases riches en Cr, une ségrégation de Cr aux joints de grains a été mise en évidence. Il a été montré que l’enrichissement en Cr était fortement dépendant de la désorientation du joint et pouvait, dans le cas des joints fortement désorientés, engendrer une décomposition spinodale localisée au joint de grains. Sous irradiation aux ions, il a été montré que les flux de défauts engendraient une ségrégation induite de Cr appauvrissant les joints de grains. Dans le cas de l’alliage Fe-18Cr ODS, la phase ’ est apparu sous irradiation sous forme de précipités isolés alors que dans le cas de l’alliage ODS Fe-14Cr, il a été constaté un mécanisme de décomposition spinodale induite sous irradiation. Les mécanismes mis en évidence en recuit thermique et sous 5 irradiation aux ions ont permis de comprendre les microstructures observées après irradiation aux neutronsThe extreme operating conditions envisaged for the fuel cladding of generation IV reactors (high temperature: 400°C-700°C, and high dose of irradiation: up to 150 dpa) require the development of new materials. Ferritic/martensitic steels reinforced by a dispersion of nanometric oxides (ODS: Oxide Dispersion Strengthened) are now one of the options for fissile cladding materials dedicated to the high combustion rates of a SFR. In fact, these steels exhibit a good resistance to swelling for high doses, up to 150 dpa, and a good resistance to creep deformation at high temperature thanks to the presence of nanometric oxides. However, neutron irradiation induces microchemical changes in the structure of these materials such as the separation of α-α ’phases and Cr depletion at the grain boundaries. These microstructural modifications can considerably affect the mechanical properties of these steels and could notably degrade the resistance to creep deformation and the resistance to swelling. These phenomena have been relatively little studied in ODS steels, in particular the precipitation of the ’ phase and its impact on the hardening of materials. Thus, the objective of the thesis work is to study the phenomenon of separation of the α-α ’phases as well as the behavior of grain boundaries under thermal aging, under ion irradiation and also under neutron irradiation. Excluding irradiation, the results obtained show that the precipitate ’ is formed by a non classical mechanism in ODS steels after thermal aging. It has been found that the oxide nanoreinforcements serve as a heterogeneous germination site for ’phases, thus accelerating the latter’s growth kinetics. If these phases initially harden the material significantly, their hardening effect is dependent on their kinetics of precipitation. In addition to the formation of these Cr-rich phases, Cr segregation at the grain boundaries has been demonstrated. It has been shown that enrichment in Cr is strongly dependent on the disorientation of the grain boundary and could, in the case of highly disoriented joints, cause a spinodal decomposition localized at the grain boundary. Under ion irradiation, it has been shown that the defects generate an induced Cr segregation depleting the grain boundaries, in particular in the case of an ODS Fe-14Cr alloy. ’-isolated droplets are 6 observed in the case of Fe-18Cr ODS while a mechanism of spinodal decomposition induced under irradiation has been observed in the case of Fe-14Cr ODS. The mechanisms highlighted in thermal ageing and under ion irradiation made it possible to understand the microstructures observed after neutron irradiation
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Wei, Xiaomin. "Study and improvement of radiation hard monolithic active pixel sensors of charged particle tracking." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00953382.
Abstract:
Monolithic Active Pixel Sensors (MAPS) are good candidates to be used in High Energy Physics (HEP) experiments for charged particle detection. In the HEP applications, MAPS chips are placed very close to the interaction point and are directly exposed to harsh environmental radiation. This thesis focuses on the study and improvement of the MAPS radiation hardness. The main radiation effects and the research progress of MAPS are studied firstly. During the study, the SRAM IP cores built in MAPS are found limiting the radiation hardness of the whole MAPS chips. Consequently, in order to improve the radiation hardness of MAPS, three radiation hard memories are designed and evaluated for the HEP experiments. In order to replace the SRAM IP cores, a radiation hard SRAM is developed on a very limited area. For smaller feature size processes, in which the single event upset (SEU) effects get significant, a radiation hard SRAM with enhanced SEU tolerance is implemented by an error detection and correction algorithm and a bit-interleaving storage. In order to obtain higher radiation tolerance and higher circuitry density, a dual-port memory with an original 2-transistor cell is developed and evaluated for future MAPS chips. Finally, the radiation hardness of the MAPS chips using new available processes is studied, and the future works are prospected.
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Glorieux, Maximilien. "Durcissement par conception (RHBD) et modélisation des évènements singuliers dans les circuits intégrés numériques en technologies Bulk 65 nm et FDSOI 28 nm." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4725.
Abstract:
La miniaturisation des circuits intégrés numériques tend à augmenter leur sensibilité aux radiations. Ainsi le rayonnement naturel peut induire des événements singuliers et porter atteinte à la fiabilité des circuits.Cette thèse porte sur la modélisation des mécanismes à l'origine de ces événements singuliers et sur le développement de solutions de durcissement par conception permettant de limiter l'impact des radiations sur le taux d'erreur.Dans une première partie, nous avons notamment développé une approche dénommée RWDD (Random-Walk Drift- Diffusion) modélisant le transport et la collection de charges au sein d'un circuit, sur la base d'équations physiques sans paramètre d'ajustement. Ce modèle particulaire et sa résolution numérique transitoire permettent de coupler le transport des charges avec un simulateur circuit, tenant ainsi compte de l'évolution temporelle des champs électriques dans la structure. Le modèle RWDD a été intégré avec succès dans une plateforme de simulation capable d'estimer la réponse d'un circuit suite à l'impact d'une particule ionisante.Dans une seconde partie, des solutions de durcissement permettant de limiter l'impact des radiations sur la fiabilité des circuits ont été développées. A l'échelle des cellules élémentaires, de nouvelles bascules robustes aux radiations ont été proposées, en limitant leur impact les performances. Au niveau système, une méthodologie de duplication de l'arbre d'horloge a été développée. Enfin, un flot de triplication a été conçu pour les systèmes dont la fiabilité est critique. L'ensemble de ces solutions a été implémenté en technologie 65 nm et UTBB-FDSOI 28 nm et leur efficacité vérifiée expérimentalementThe extreme technology scaling of digital circuits leads to increase their sensitivity to ionizing radiation, whether in spatial or terrestrial environments. Natural radiation can now induce single event effects in deca-nanometer circuits and impact their reliability.This thesis focuses on the modeling of single event mechanisms and the development of hardening by design solutions that mitigate radiation threat on the circuit error rate.In a first part of this work, we have developed a physical model for both the transport and collection of radiation-induced charges in a biased circuit, derived from pure physics-based equations without any fitting parameter. This model is called Random-Walk Drift-Diffusion (RWDD). This particle-level model and its numerical transient solving allows the coupling of the charge collection process with a circuit simulator, taking into account the time variations of the electrical fields in the structure. The RWDD model is able to simulate the behavior of a circuit following a radiation impact, independently of the implemented function and the considered technology.In a second part of our work, hardening solutions that limit radiation impacts on circuit reliability have been developed. At elementary cell level, new radiation-hardened latch architectures have been proposed, with a limited impact on performances. At system level, a clock tree duplication methodology has been proposed, leaning on specific latches. Finally, a triplication flow has been design for critical applications. All these solutions have been implemented in 65 nm and UTBB-FDSOI 28nm technologies and radiation test have been performed to measure their hardening efficiency
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Bessot, Denis. "Conception de deux points mémoire statiques CMOS durcis contre l'effet des aléas logiques provoqués par l'environnement radiatif spatial." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0161.
Abstract:
Avec l'accroissement des traitements de l'information à bord des véhicules spatiaux et l'utilisation de technologies de plus en plus intégrées, le phénomène d'upset (modification non destructive du contenu d'un point mémoire suite à la collision d'un ion lourd) devient critique. L'objectif de cette thèse est d'étudier la possibilité de durcir face aux upsets un circuit VLSI, tel un processeur, à partir d'une technologie standard. Pour cela, deux points mémoire statiques CMOS (appelés HIT), capables de restituer l'information modifiée par l'impact d'une particule, ont été conçus. Une étude comparative portant sur les cellules HIT, deux cellules mémoire durcies proposées par la NASA et IBM, et le point mémoire statique non durci, a été entreprise. Un premier volet de cette étude, réalisée par simulation Spice, montre que les performances électriques statiques et dynamiques (consommation de puissance statique, temps de propagation et de lecture) sont comparables ou meilleures que celles des cellules mémoire durcies proposées dans la littérature. Un aspect important du durcissement à la conception est la surface silicium additionnelle. L'implantation des cellules à l'aide d'un process HS13 de THOMSON-TCS (épitaxial 1,2 micron) a permis de mettre en évidence que les cellules HIT consomment moins de surface silicium. Le deuxième volet d'étude a concerné la sensibilité aux upsets des cellules : - les charges collectées ont été évaluées à l'aide des simulations Spice, montrant qu'elles sont suffisamment élevées pour tolérer les upsets simples induits par les ions lourds couvrant un large spectre d'énergie, - la sensibilité aux upsets multiples a été évaluée à l'aide d'un modèle Markovien, montrant que les cellules HIT présentent une meilleure tolérance. Pour obtenir ce résultat, l'introduction des chaînes de Markov a conduit à calculer le facteur de défaillance à partir de tous les états critiques susceptibles d'engendrer un aléa logique. Un prototype implémentant cinq bancs de registres constitués de deux solutions proposées dans cette thèse, de deux cellules durcies proposées dans la littérature et de la cellule non durcie, a été conçu et réalisé. Les tests aux ions lourds de ce prototype, à l'aide d'équipements adéquats pour simuler l'environnement radiatif (accélérateurs de particules) permettra de corréler les résultats théoriques avec les données expérimentales
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Sudre, Christophe. "Synthèse et modélisation des phénomènes induits par une irradiation transitoire sur des diodes et transistors : Photocourant généré par flash X." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20122.
Abstract:
L'etude du comportement de composants electroniques soumis a une irradiation ionisante est le theme de ce memoire. Les photocourants observes dans une diode irradiee sont etudies tres precisement. Une analyse critique des performances et des domaines d'utilisation de modeles existants est fournie. Deux modeles originaux, l'un analytique et l'autre numerique 1d, sont proposes. Ils ameliorent la simulation des photocourants et permettent de mieux detailler les problemes lies a l'irradiation d'une jonction. Cette etude est suivie d'une etude en simulation du comportement d'une structure de type transistor, issue des etudes de durcissement des transistors mosfet de puissance. Une correlation tres etroite entre la caracteristique statique et le comportement de la structure irradiee est mise en evidence. Ce resultat original peut fournir un outil predictif en vue de durcir les composants
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Cadinot, Nathalie. "Etude et caractérisation d'adhésifs structuraux durcissables par bombardement électronique." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20252.
Abstract:
Cette etude concerne la formulation et la caracterisation d'adhesifs structuraux durcissables par bombardement electronique. L'influence de differents constituants d'une formulation adhesive acrylique sur diverses caracteristiques, en particulier la resistance au cisaillement sur acier inoxydable, a ete mise en evidence. L'importance des fonctions chimiques polaires et des proprietes intrinseques des resines de base sur l'adherence a notamment ete montree, ainsi que le role primordial d'une charge telle que le talc. Des formulations adhesives acryliques structurales polymerisant par ionisation electronique ont ainsi ete obtenues. Elles donnent, sur acier inoxydable, des resistances au cisaillement comparables a celles obtenues avec la plupart des adhesifs structuraux durcissant par des methodes classiques. Cette etude a ensuite ete generalisee a d'autres types de supports: composite carbone/composite carbone, composite carbone/buna et buna/buna. Avec ces assemblages de bonnes resistances au cisaillement ont egalement ete obtenues, notamment avec des formulations adhesives presentant de meilleures caracteristiques thermiques. Enfin, une etude de faisabilite en ce qui concerne les adhesifs epoxydes polymerisant par bombardement electronique a ete realisee
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Dachs, Charles. "Etude et modélisation du phénomène de burnout induit par ion lourd dans un MOSFET de puissance à canal-n." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20119.
Abstract:
L'utilisation du mosfet de puissance dans les applications spatiales pose le probleme de sa sensibilite aux radiations. Cette technologie peut presenter des defaillances destructives de type seb (single event burnout) induites par le passage d'un ion lourd. La mise en place de technologies durcies capables de rester operationnelles dans l'environnement considere permettrait d'alleger considerablement les procedures appliquees aujourd'hui par les equipementiers europeens. C'est dans ce cadre que nous avons effectue les travaux qui sont presentes ici. Cette etude presente trois axes d'investigations. Le premier, indispensable au developpement des deux suivant, concerne la comprehension des mecanismes physiques impliques dans le declenchement du burnout. Pour cela, des moyens experimentaux et de simulation ont ete mis en uvre. Le second a pour but de determiner si les simulateurs de composant, dans l'etat actuel de leur developpement, sont capables de fournir une description quantitative precise du phenomene et en particulier de la section efficace du composant. Le dernier permet finalement la proposition de solution de durcissement
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Lescoat, Marie-Laure. "Etude du comportement des nano-renforts des matériaux ODS (Oxide Dispersion Strengthened) sous irradiation : Approche analytique par des irradiations aux ions." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10167/document.
Abstract:
Les aciers ferritiques/martensitiques renforcés par dispersion d’oxydes (ODS) sont envisagés pour le gainage combustible des réacteurs à neutrons rapides à caloporteur sodium de quatrième génération. Les nano-oxydes étant à l’origine de la très bonne tenue en fluage à haute température de ces matériaux, il est nécessaire de s’assurer de leur stabilité pour les conditions extrêmes d’irradiation (jusqu’à 200 dpa) et de température (400-700°C) envisagées en service. Ainsi, l’objectif de ces travaux est d’étudier le comportement de ces nano-renforts sous irradiation. Une approche analytique par des irradiations aux ions in-situ et ex-situ est appliquée aux matériaux ODS Fe18Cr1W0,4Ti +0,3 Y2O3 et Fe18Cr1W0,4Ti + 0.3 MgO. Les résultats obtenus montrent notamment que les nano-renforts Y-Ti-O sont capables de résister à de très fortes doses d’irradiation (237 dpa, 500°C) et également que la cohérence des interfaces oxyde/matrice pourrait jouer un rôle important sur le comportement des renforts sous irradiation (stabilité et recombinaison des défauts ponctuels)Oxide Dispersion Strengthened (ODS) Ferritic-Martensitic (FM) alloys are expected to play an important role as cladding material in Generation IV sodium fast reactors operating in extreme temperature (400-500°C) and irradiation conditions (up to 200 dpa). Since nano-oxides give ODS steels their high-temperature strength, the stability of these particles is an important issue. The present study evaluate the radiation response of nano-oxides by the use of in-situ and ex-situ ion irradiations performed on both Fe18Cr1W0,4Ti +0,3 Y2O3 and Fe18Cr1W0,4Ti + 0.3 MgO ODS steels. In particular, the results showed that Y-Ti-O nano-oxides are quite stable under very high dose irradiation, namely 237 dpa at 500°C and, that the oxide interfacial structures are likely playing an important role on the behavior under irradiation (oxide stability and point defect recombination)
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Chiapetto, Monica. "Modélisation numérique de l’évolution nanostructurale d’aciers ferritiques sous irradiation." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10070.
Abstract:
Dans ce travail nous avons développé des modèles de Monte Carlo cinétique d’objets (OKMC) qui ont permis de prédire l'évolution nano-structurelle des amas de lacunes et des auto-interstitiels sous irradiation neutronique, à la température de fonctionnement des réacteurs de génération II dans les alliages Fe-C-MnNi (alliages modèles pour les aciers de cuve) et Fe-Cr-C (matériaux envisagés pour les réacteurs de génération IV). Un véritable acier de cuve venant du programme de surveillance de la centrale nucléaire suédoise de Ringhals a aussi été modélisé. Pour ce faire nous avons développé deux modèles OKMC fondés sur les données les plus actuelles concernant la mobilité et la stabilité des amas de défauts. Les effets des solutés d'intérêt ont été introduits dans nos modèles dans l’hypothèse simplifiée ‘‘d’alliage gris’’, c'est-à-dire que les solutés ne sont pas explicitement introduits dans le modèle, qui ne peut donc pas décrire leur redistribution, mais leur effet est introduit dans les paramètres liés à la mobilité des amas de défauts. A l’aide de cette approche nous avons modélisé diverses conditions de température et de débit de dose ainsi que des études de recuits isochrones d’alliages Fe-C-MnNi. L'origine du durcissement par irradiation neutronique à basse température a également été étudiée et les modèles ont fortement soutenu l'hypothèse selon laquelle les solutés ségrégent sur des boucles interstitielles immobiles, qui agissent donc comme des sites de nucléation hétérogène pour la formation d’amas enrichis en NiSiPCr et MnNi. A chaque fois nos modèles ont été validés par comparaison des résultats obtenus avec les observations expérimentales disponibles dans la littératureWe developed object kinetic Monte Carlo (OKMC) models that proved able to predict the nanostructure evolution under neutron irradiation in both RPV and F/M steels. These were modelled, respectively, in terms of Fe-C-MnNi and Fe-C-Cr alloys, but the model was also validated against data obtained on a real RPV steel coming from the surveillance programme of the Ringhals Swedish nuclear power plant. The effects of the substitutional solutes of interest were introduced in our OKMC model under the simplifying assumptions of ‘‘grey alloy’’ scheme, i.e. they were not explicitly introduced in the model, which therefore cannot describe their redistribution under irradiation, but their effect was translated into modified parameters for the mobility of defect clusters. The possible origin of low temperature radiation hardening (and subsequent embrittlement) was also investigated and the models strongly supported the hypothesis that solute clusters segregate on immobile interstitial loops, which act therefore as heterogeneous nucleation sites for the formation of the NiSiPCr- and MnNi-enriched cluster populations experimentally, as observed with atom probe tomography in, respectively, F/M and RPV steels. In other words, the so-called matrix damage would be intimately associated with solute atom clusters and precipitates which increase their stability and reduce their mobility: their ultimate effect is reflected in an alteration of the macroscopic mechanical properties of the investigated alloys. Throughout all our work the obtained results have been systematically validated on existing experimental data, in a process of continuous improvement of the physical hypotheses adopted
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Ladaci, Ayoub. "Rare earth doped optical fibers and amplifiers for space applications." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSES027/document.
Abstract:
Les fibres dopées aux terres rares (REDFs) représentent un composant clef dans la fabrication de sources laser et d’amplificateurs optiques (REDFAs). Leurs hautes performances rendent cette technologie particulièrement attractive pour les applications spatiales en tant que partie active des gyroscopes à fibres optiques, pour le transfert de données et les applications LIDARS. Cependant, la grande sensibilité de ces fibres actives limite l’intégration des REDFAs au sein des missions spatiales. De nombreuses études ont été menées pour dépasser ces limitations et différentes techniques de mitigation ont été identifiées telles que le co-dopage au Cérium ou le chargement en hydrogène de ces fibres optiques. Toutes ces solutions interviennent au niveau du composant sensible et sont classées parmi les stratégies de durcissement par composant permettant la fabrication de fibres dopées aux terres rares résistantes aux radiations adaptées aux besoins des missions spatiales actuelles associées à de faibles doses d’irradiation. Cependant, l’avènement de nouveaux programmes, de nouvelles missions invitent à considérer des doses d’irradiation plus importantes, nécessitant des REDFs et des RDFAs encore plus tolérants aux radiations. A cette fin, une optimisation de l’amplificateur optique au niveau système est étudiée dans le cadre de ce doctorat en exploitant une approche couplant simulation et expériences dont les avancées pourront venir en appui des techniques de durcissement plus conventionnelles. Après la présentation du contexte, des objectifs de ce travail (Chapitre I), les mécanismes fondamentaux de l’amplification et des effets des radiations sont brièvement décrits dans le Chapitre II. Les outils de simulation basés sur l’enrichissement d’un code à l’état de l’art et ses nouvelles fonctionnalités, décrites au Chapitre III, permettent non seulement l’évaluation des performances optiques du REDFA mais aussi de prédire leurs évolutions sous irradiation. De nombreuses études expérimentales ont été réalisées sur différents REDFAs développés durant la thèse et présentés dans le chapitre IV, leurs résultats comparés à ceux issus de la simulation afin de valider nos outils de simulation. Une fois validé, le code a été utilisé pour montrer comment l’optimisation de l’architecture du REDFA permet de mitiger les effets des radiations sur ses performances (Chapitre V). Finalement, le Chapitre VI présente l’étude de l’implémentation dans le code de nouveaux effets, tels que les effets thermiques, le multiplexage du signal d’entrée à travers un couplage théorie/expérienceRare earth doped fibers (REDFs) are a key component in optical laser sources and amplifiers (REDFAs). Their high performances render them very attractive for space applications as the active part of gyroscopes, high data transfer links and LIDARs. However, the high sensitivity of these active fibers to space radiations limits the REDFA integration in actual and future missions. To overcome these issues various studies were carried out and some mitigation techniques were identified such as the Cerium co-doping or the hydrogen loading of the REDFs. All these solutions occur at the component level and are classified as a hardening by component strategy allowing the manufacturing of radiation hardened REDFAs with adapted performances for low doses space mission. However, with the new space research programs, more challenging space missions are targeted with higher radiations doses requiring even more tolerant REDFs and REDFAs. To this aim, an optimization of the REDFA at the system level is investigated in this PhD thesis exploiting an approach coupling simulations and experiments offering the opportunity to benefit from the outputs of this hardening by system strategy in addition to other state-of-the-art approaches. After presenting the context, objectives of this work, the basic mechanisms about amplification and radiation effects as well as the architectures of REDFAs are described in chapters I and II. After that, we update a state of art REDFAs simulation code described in Chapter III, to consider not only the REDFA optical performances but also their evolutions when exposed to radiations. Several experiments on dedicated home-made REDFA have been performed using accelerated irradiation tests (Chapter IV) and the comparison between these data and those obtained through the new code validated the simulation tools. Thereafter, we exploit the validated code to highlight how the optimization of the REDFA architecture can participate to the mitigation of the radiation effects on the amplifier performances (Chapter V). Finally, in chapter VI the implementation in the code of several other effects, such as thermal effects, input signal multiplexing was investigated both from experimental and calculation point of views
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Vivona, Marilena. "Radiation hardening of rare-earth doped fiber amplifiers." Thesis, Saint-Etienne, 2013. http://www.theses.fr/2013STET4008.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude de la réponse aux radiations d'amplificateurs à fibre optiques dopées Er 3+ et Yb3+. Ces dispositifs fonctionnant à 1,5 µm ont été conçus pour des applications spatiales et l'évaluation de leurs performances revêt d’une importance capitale dans un tel environnement hostile. Deux traitements, le chargement en H2 et le co-dopage au Ce du cœur de la fibre, ont été étudiés comme solutions de durcissement aux radiations. Une étude spectroscopique a permis d’approfondir la connaissance des mécanismes physiques de base responsables de la dégradation de ces composants et par conséquent de proposer des solutions de durcissement. La thèse est organisée en trois parties. La Partie I présente une description générale des fibres dopées aux ions de Terres Rares (TR), avec l'introduction des concepts de base de la physique de tels éléments et leur interaction avec la matrice hôte (verre phosphosilicate). L'état de l'art concernant les effets des rayonnements sur les fibres dopées aux TR est également présenté. La Partie II décrit les échantillons et les techniques expérimentales utilisées. La Partie III décrit les principaux résultats dont les tests, en configuration active, démontrent que le co-dopage au Ce ainsi que le chargement en H2 ont un rôle-clé dans la limitation des pertes induites par rayonnement. L'analyse spectroscopique de la matrice vitreuse (Raman) et des ions TR (par mesures de luminescence stationnaire et résolue en temps) mettent en exergue un fort effet de durcissement, conduisant à une préservation de l'efficacité du système physique en opérationThis thesis is devoted to the study of the radiation response of optical amplifiers based on Er/Yb doped fibers. These devices operating at 1.5 µm are conceived for space applications and contextually the evaluation of their performance in such harsh environment becomes of crucial importance. Two treatments, the H2-loading and the Ce-doping of the fiber core, are investigated as radiation hardening solutions. A spectroscopic study has been associated, in order to improve the knowledge of the physical mechanisms responsible for the signal degradation and the action of the hardening solutions. The thesis is organized in three parts. Part I deals with a general description of the Rare-Earth (RE)-doped fibers, with the introduction of some basic concepts of the RE-ion physics and their interaction with the host matrix material (phosphosilicate glass). The state-of-art of the radiation effects on the optical fibers, particularly the RE- doped fibers, is also overviewed. Part II describes the samples (fiber fabrication, geometry and chemical compositions), and the used experimental techniques, including a short discussion on the related theoretical background. Part III describes the main results; firstly, the active tests, performed on the RE-doped fiber as part of an optical amplifier, demonstrate that the Ce-codoping and H2-load have a key-role in the limitation of the radiation induced losses. Then, the spectroscopic analysis of the phosphosilicate glass (Raman study) and of the RE-ions (stationary and time-resolved luminescence) show a stabilization effect due to the two treatments, leading to a preservation of the high efficiency of the physical system under study
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Lecat-Mathieu, de Boissac Capucine. "Developing radiation-hardening solutions for high-performance and low-power systems." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0413.
Abstract:
De nouveaux acteurs industriels déploient de larges constellations de satellites, tandis que d'autres domaines comme l'industrie automobile développent des systèmes robustes. Ces systèmes s'appuient sur des technologies avancées, telles que le UTBB FD-SOI, afin d'atteindre les performances nécessaires. La complexité et la vitesse croissantes des systèmes nécessitent une caractérisation précise de ces technologies, ainsi qu'une adaptation des techniques traditionnelles de durcissement. L'objectif est l'étude des effets des radiations dans les technologies FD-SOI et bulk, ainsi que la recherche de mécanismes innovants de durcissement. Une structure intégrée de mesures des SETs, auto-calibrée et conçue grâce à un flot de conception automatisé est d'abord présentée. Elle permet la caractérisation de 4 technologies. La réponse aux radiations des cellules numériques est ensuite évaluée par des tests sous faisceau et par le biais de simulations TCAD, permettant d'étudier l'influence de la tension, de la fréquence de fonctionnement ainsi que l'application d'une tension en face arrière sur la sensibilité. Le TID est également étudié à l'aide d'un bloc de mesure intégré. Les différents résultats sont ensuite utilisés afin de proposer une nouvelle solution de durcissement pour les systèmes sur puce, qui rassemble les précédents blocs de mesure dans un module d'évaluation en temps réel du milieu radiatif. Une unité de gestion de l'énergie pour adapter les modes de fonctionnement au profil de mission. Enfin, une utilisation détournée du détecteur de SETs est proposée dans un contexte de sécurité des systèmes pour détecter et contrer les attaques laserNew actors have accelerated the pace of putting new satellites into orbit, and other domains like the automotive industry are at the origin of this development. These new actors rely on advanced technologies, such as UTBB FD-SOI in order to be able to achieve the necessary performance to accomplish the tasks. Albeit disruptive in terms of intrinsic soft-error resistance, the growing density and complexity of spaceborne and automotive systems require an accurate characterization of technologies, as well as an adaptation of traditional hardening techniques. This PhD focuses on the study of radiation effects in advanced FD-SOI and bulk silicon processes, and on the research of innovative protection mechanisms. A custom, self-calibrating transient measurements structure with automated design flow is first presented, allowing for the characterization of four different technologies during accelerated tests. The soft-error response of 28~nm FD-SOI and 40~nm bulk logic and storage cells is then assessed through beam testing and with the help of TCAD simulations, allowing to study the influence of voltage, frequency scaling and the application of forward body biasing on sensitivity. Total ionizing dose is also investigated through the use of an on-chip monitoring block. The test results are then utilized to propose a novel hardening solution for system on chip, which gathers the monitoring structures into a real-time radiation environment assessment and a power management unit for power mode adjustments. Finally, as an extension of the SET sensors capability, an implementation of radiation monitors in a context of secure systems is proposed to detect and counteract laser attacks
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VINCI, DOS SANTOS F. "Techniques de conception pour le durcissement des circuits intégrés face aux rayonnements." Phd thesis, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003047.
Abstract:
Les microsystèmes sont le dernier développement de la microélectronique. Leur apparition ouvre des possibilités révolutionnaires dans plusieurs domaines d'application, dont l'exploitation de l'espace.L'utilisation des microsystèmes dans l'espace se heurte au problème de l'exposition à la radiation, notamment pour la partie électronique. Cet obstacle a été surmonté dans le passé par la mise en place de filières de fabrication résistantes ("durcies") aux effets de la radiation. Le rétrécisemment des budgets militaires a provoqué la disparition de la plupart des technologies de fabrication durcies, ce qui est en train de pousser les constructeurs vers l'emploi de technologies commerciales standard (COTS). L'objectif de cette thèse a été d'investiguer des techniques de conception pour le durcissement d'un microsystème fabriqué par une technologie COTS. Le microsystème en question est un capteur de rayonnements infrarouges basé sur des thermopiles en silicium, suspendues par une étape de micro-usinage en volume par la face avant. Les éléments pertinents des différents domaines de connaissance impliqués sont passés en revue, avec une analyse des techniques de durcissement applicables à la construction de l'électronique de lecture en technologie CMOS. Un programme de caractérisation expérimentale a été réalisé, et il a permit d'établir le niveau de sensibilité de la technologie aux rayonnements et l'efficacité des techniques de durcissement développées. Les très bons résultats obtenus ont permis de passer à la réalisation de la chaîne de lecture du capteur, qui a été fabriquée, catactérisée et qualifiée pour l'espace.
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Bedwani, Stéphane. "Étude des artefacts en tomodensitométrie par simulation Monte Carlo." Thèse, 2013. http://hdl.handle.net/1866/10379.
Abstract:
En radiothérapie, la tomodensitométrie (CT) fournit l’information anatomique du patient utile au calcul de dose durant la planification de traitement. Afin de considérer la composition hétérogène des tissus, des techniques de calcul telles que la méthode Monte Carlo sont nécessaires pour calculer la dose de manière exacte. L’importation des images CT dans un tel calcul exige que chaque voxel exprimé en unité Hounsfield (HU) soit converti en une valeur physique telle que la densité électronique (ED). Cette conversion est habituellement effectuée à l’aide d’une courbe d’étalonnage HU-ED. Une anomalie ou artefact qui apparaît dans une image CT avant l’étalonnage est
susceptible d’assigner un mauvais tissu à un voxel. Ces erreurs peuvent causer une perte cruciale de fiabilité du calcul de dose.
Ce travail vise à attribuer une valeur exacte aux voxels d’images CT afin d’assurer la fiabilité des calculs de dose durant la planification de traitement en radiothérapie. Pour y parvenir, une étude est réalisée sur les artefacts qui sont reproduits par simulation Monte Carlo. Pour réduire le temps de calcul, les simulations sont parallélisées et transposées sur un superordinateur. Une étude de sensibilité des nombres HU en présence d’artefacts est ensuite réalisée par une analyse statistique des histogrammes. À l’origine de nombreux artefacts, le durcissement de faisceau est étudié davantage. Une revue sur l’état de l’art en matière de correction du durcissement de faisceau est présentée suivi d’une démonstration explicite d’une correction empirique.Computed tomography (CT) is widely used in radiotherapy to acquire patient-specific data for an accurate dose calculation in radiotherapy treatment planning. To consider the composition of heterogeneous tissues, calculation techniques such as Monte Carlo method are needed to compute an exact dose distribution. To use CT images with dose calculation algorithms, all voxel values, expressed in Hounsfield unit (HU), must be converted into relevant physical parameters such as the electron density (ED). This conversion is typically accomplished by means of a HU-ED calibration curve. Any discrepancy (or artifact) that appears in the reconstructed CT image prior to calibration is susceptible to yield wrongly-assigned tissues. Such tissue misassignment may crucially decrease the reliability of dose calculation. The aim of this work is to assign exact physical values to CT image voxels to insure the reliability of dose calculation in radiotherapy treatment planning. To achieve this, origins of CT artifacts are first studied using Monte Carlo simulations. Such simulations require a lot of computational time and were parallelized to run efficiently on a supercomputer. An sensitivity study on HU uncertainties due to CT artifacts is then performed using statistical analysis of the image histograms. Beam hardening effect appears to be the origin of several artifacts and is specifically addressed. Finally, a review on the state of the art in beam hardening correction is presented and an empirical correction is exposed in detail.