Dissertations / Theses: 'Durcissement électronique'

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El, Bitar Rony. "VDMOSFETs en commutation : amélioration, durcissement." Perpignan, 2008. http://www.theses.fr/2008PERP0844.

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Abstract:

Ce mémoire a pour but de suivre la dégradation des composants de puissance VDMOSFET sous conditions extrêmes de haute tension et haute température. Les composants sont soumis à des hautes tensions électriques pour induire un courant inverse nuisible à la jonction intégrée. Une autre méthode de contrainte électrique est utilisée, c’est la dégradation de la couche d’oxyde par effet de champ électrique élevé. Une attention particulière est donnée pour le suivi de la caractéristique de commutation de ces composants. Dans certain cas un gain de rapidité est observé dépendamment de la nature des défauts créés et leur emplacement géométrique. La rapidité de commutation est aussi fonction de la température. Les défauts ainsi créés sont ensuite caractérisés par une suite de mesures de capacités grille-source et grille-drain. Des décalages des courbes sont observés dans les deux sens comme conséquence de la charge totale des défauts. La finalité de ce travail est d’introduire une nouvelle méthode de suivi de fiabilité des composants électroniques par l’observation de leurs caractéristiques de commutation
The aim of this work is to follow the degradation of VDMOSFET power devices under extrem conditions of high voltages and high temperature. The devices are subjected to high electric voltages in order to induce a reverse current that is harmful to the integrated junction. Another method of stress is used; it is the degradation of the oxide layer by high electric field. A particular attention is given to the follow up of the switching characteristics of these devices. In certain cases a gain of speed is observed depending on the nature of defects and their geometrical emplacement. The switching speed is also a function of temperature. The defects created are then characterized by a series of capacitance measurements on gate-source and gate-drain terminals. Curves shifting are observed in both directions depending on the total charge of defects. The finality of this work is to introduce a new method to follow up the degradation of electronic devices by monitoring their switching characteristic

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Piccin, Yohan. "Durcissement par conception d'ASIC analogiques." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0145/document.

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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 cumulée
The 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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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.

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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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Monnier, Thierry. "Durcissement de circuits convertisseurs A/N rapides fonctionnant en environnement spatial." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20112.

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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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Karlik, Miroslav. "Contribution à l'étude des zones de Guinier-Preston planaires par microscopie électronique à résolution atomique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0381.

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Abstract:

Les zones de Guinier-Preston (gp), petits rassemblements d'atomes d'éléments minoritaires, se forment dans les premières étapes du durcissement de certains alliages. Dans les alliages à base d'Al-Cu elles sont riches en cuivre. Elles sont en forme de disques de diamètre de 3 à 20 nm et dans la plupart de cas ont une épaisseur d'une seule couche atomique. Nous avons étudié ces zones gp dans l'alliage modèle Al-Cu 4% et dans l'alliage industriel Al-Cu 4,4% - mg 1,5% - mn 0,6% (en masse) par microscopie électronique en transmission à résolution atomique. L’analyse des contrastes est faite à l'aide de simulations utilisant un modèle de diffusion des ondes électroniques dans lequel l'échantillon est découpé en tranches de quelques angströms d'épaisseur. L’onde électronique est diffusée de tranche en tranche (méthode des multicouches). Afin de déterminer directement la teneur en cuivre dans les zones gp, nous avons effectue une analyse locale par émission x caractéristique, sous l'impact d'une nanosonde électronique (source à émission de champ). Un modèle simple a permis d'interpréter les résultats. La concentration trouvée dans les zones gp est comprise entre 50 et 100%. Une cartographie tridimensionnelle de la répartition des atomes de cuivre dans l'alliage binaire a été obtenue à l'aide d'une sonde atomique tomographique. La majorité des zones gp dans l'alliage Al-Cu 4% recuit 10 h a 100c sont des monocouches atomiques riches en cuivre, en forme de disques de diamètre 4 à 10 nm. Dans le même alliage traité de la même manière, nous avons aussi observé des zones gp bicouches. Les zones gp, présentes dans l'alliage industriel Al-Cu-Mg-Mn (2024) traité T3 (mise en solution, traction 2%, vieillissement à la température ambiante) ont la même forme que celles observées dans l'alliage binaire. Le contraste des zones gp dépend très sensiblement de leur taille et de leur structure interne, de l'épaisseur de la lame mince et de la défocalisation. Par contre l'influence de la position de la zone gp en profondeur dans l'échantillon est négligeable. Nous avons pu également mettre en évidence que dans un alliage comprenant des plans d'atomes assez lourds dans une matrice d'atomes légers, la canalisation des électrons rapides est beaucoup plus efficace par les colonnes d'atomes lourds (ici le cuivre) que par celles d'atomes légers (ici aluminium). Nous avons mis en évidence, sur une image expérimentale à résolution atomique, le cisaillement d'une zone gp provoque par le passage d'une dislocation. Cette observation a permis de proposer un modèle simple de durcissement qui est relie à la limite élastique expérimentale. Les résultats obtenus à l'aide de la sonde atomique tomographique montrent, que la matrice entre les zones gp est encore riche en cuivre. De plus, la répartition des atomes de cuivre dans la solution solide n'est pas homogène. À proximité des zones gp (quelques angströms), la matrice est très appauvrie et la concentration de cuivre semble même être nulle. Les zones gp se forment et grossissent au dépens de l'environnement en cuivre

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Cadinot, Nathalie. "Etude et caractérisation d'adhésifs structuraux durcissables par bombardement électronique." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20252.

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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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Duchaussoy, Amandine. "Déformation intense d'alliages d'aluminium à durcissement structural : mécanismes de précipitation et comportement mécanique." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR135.

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Abstract:

La combinaison de deux mécanismes permettant d’accroitre la résistance mécanique (précipitation et joints de grains) a été explorée dans cette thèse afin d’augmenter les propriétés d’alliages d’aluminium à durcissement structural de la série 7###. Les techniques d’élaboration par déformation plastique intense permettent d’obtenir des alliages nano-structurés comportant une grande densité de joints de grains qui permet une augmentation conséquente de la limite d’élasticité selon la loi de Hall-Petch. Cependant, la grande densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains…) et les contraintes internes générées par cette déformation donnent lieu à des nanostructures hors équilibre intrinsèquement instables lors d’un traitement de précipitation. Cela se traduit d’une part par une croissance rapide des grains et d’autre part par des changements dans les mécanismes de précipitation (précipitation hétérogène, cinétique accélérée). Nous avons étudié les nanostructures obtenues par déformation plastique intense via HPT et HPS (High pressure torsion/sliding) sur un alliage modèle, Al-2%Fe, et un alliage commercial AA7449 enrichi en fer. La stratégie choisie était de stabiliser la structure à grains ultra-fins par des nanoparticules d’intermétalliques riches en fer (épinglage de Zener) pour permettre une précipitation homogène de phases durcissantes et de combiner ainsi les 2 mécanismes pour accroître la limite élastique. Dans ce contexte, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à : 1) l’influence des solutés sur les mécanismes physiques de recristallisation dynamique conduisant à la nanostructuration ; 2) les mécanismes spécifiques impliqués lors de la co-déformation de phases aux comportements mécaniques très différents ; 3) les transformations de phase pouvant conduire soit à la formation d’une solution solide sursaturée ou bien au contraire à la décomposition d’une solution solide par précipitation induite par déformation ; 4) aux relations entre les nanostructures ainsi générées, leur stabilité thermique et leur résistance mécanique. L’observation des microstructures et la compréhension des mécanismes induits par la déformation ainsi que les relations avec le comportement mécanique ont été entrepris grâce à l’utilisation de nombreuses techniques : la microscopie électronique à balayage, en transmission, ASTAR (cartographie d’orientation au MET), ainsi que la sonde atomique tomographique. L’étude de la précipitation a été réalisée par DSC (calorimétrie différentielle à balayage), SAXS (diffusion des rayons X aux petits angles) et MET in-situ. Finalement, la relation avec le comportement mécanique a été établie sur la base d’essais de traction et de mesures de microdureté
The combination of two mechanisms to increase mechanical strength, namely precipitation and grain size reduction, has been explored in this thesis in the aim of increasing the properties of age hardenable aluminum alloy from the 7### series.Manufacturing by severe plastic deformation makes it possible to obtain nanostructured alloys with high density of grain boundaries, which allows increasing the yield strength according to the Hall-Petch law. However, the high density of defects (dislocations, vacancies, grain boundaries ...) and the internal stresses generated by this deformation results in inherently unstable nanostructures when precipitation heat treatment is performed. These nanostructures experience rapid grain growth and drastic changes in precipitation mechanisms (heterogeneous precipitation, accelerated kinetics).In this work we have studied nanostructures obtained by severe plastic deformation using HPT and HPS (High pressure torsion / sliding) on a model alloy, Al-2% Fe and a commercial alloy AA7449 enriched with iron. The strategy was to stabilize the ultra-fine grain structure by intermetallic iron-rich nanoparticles (Zener pinning) to allow homogeneous precipitation hardening and thus combine the two mechanisms to increase the yield strength. In this context, we have particularly investigated: 1) the influence of solutes on the physical mechanisms leading to dynamic recrystallization nanostructuring; 2) specific mechanisms involved in co-deforming phases with very different mechanical behaviors; 3) the phase transformations that may lead either to the formation of a supersaturated solid solution or, on the contrary, to the decomposition of a solid solution by deformation-induced precipitation; 4) the relationship between the nanostructures thus generated, their thermal stability and related mechanical properties.The observation of the microstructures and understanding of the mechanisms induced by the deformation and relations with the mechanical behavior has been undertaken with many techniques: scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM), ASTAR (orientation mapping by TEM), and atom probe tomography. The study of precipitation was carried out by DSC (differential scanning calorimetry), SAXS (small angle X-ray scattering) and in-situ TEM. Finally, the relationship with the mechanical behavior has been established on the basis of tensile tests and micro-hardness measurements

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Nascimento, Pagliarini Samuel. "Méthodes d'analyse et techniques d'amélioration de fiabilité pour les circuits numériques." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0060/document.

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Abstract:

Au cours des dernières années, un développement continu a été observé dans les domaines des systèmes électroniques et des ordinateurs. Une série de mécanismes menaçant la fiabilité ont émergé. Par exemple, des défauts physiques provenant de fils mal lithographié, vias et d'autres dispositifs de bas niveau sont fréquemment observées dans les circuits nanométriques. D'autre part, les circuits sont également devenus plus sensibles aux grèves de particules excitées. Ces deux mécanismes, bien que essentiellement différente, peuvent causer de multiples fautes qui contribuent pour fiabilités plus faibles dans les circuits intégrés. Fautes multiples sont plus inquiétant que de simples car elles sont plus graves et aussi parce qu'ils peuvent surmonter les techniques de tolérance aux fautes. Les circuits numériques sont utilisés dans la plupart des systèmes électroniques aujourd'hui, mais il y a un contexte spécifique dans lequel ils doivent être fiable. Tel contexte comprend des applications de haute dépendabilité. Et cela est le scénario dans lequel cette thèse est conçu. Il a un double objectif: (a) de proposer des méthodes pour évaluer la fiabilité des circuits numériques, et (b) de proposer des techniques d'amélioration de la fiabilité. En ce qui concerne le premier objectif, plusieurs méthodes ont été proposées dans la littérature et le texte montre comment ces méthodes présentent des limitations en ce qui concerne la taille de circuit (nombre de portes), le type de circuit (séquentielle ou combinatoire) et le profil de faute (unique ou fautes multiples). Cette thèse propose deux méthodes pour l'évaluation de la fiabilité. La première méthode est appelée SPR+ et elle vise l'analyse de la logique combinatoire seulement. SPR+ améliore la précision de l'analyse, en tenant compte de l'effet de chaque nœud de fanout par rapport à la fiabilité de l'ensemble du circuit. Une autre méthode, appelée SNaP, est également proposé dans cette thèse. Il s'agit d'une approche hybride, car il est partiellement basée sur la simulation. SNaP peut être utilisé pour la logique combinatoire et séquentielle, et peut également être émulé dans un dispositif FPGA pour une analyse plus rapide. Les deux méthodes, SPR+ et SNAP, peuvent traiter de fautes multiples
With the current advances achieved in the manufacturing process of integrated circuits, a series of reliability-threatening mechanisms have emerged or have become more prominent. For instance, physical defects originating from poorly lithographed wires, vias and other low-level devices are commonly seen in nanometric circuits. On the other hand, circuits have also become more sensitive to the strikes of highly energized particles. Both mechanisms, although essentially different, can cause multiple faults that contribute for lower reliabilities in integrated circuits. Multiple faults are more troubling than single faults since these are more severe and also because they can overcome fault tolerance techniques. Digital circuits are used in most electronic systems nowadays, but there is a specific context in which they are required to be reliable. Such context comprises high-dependability applications. This is the scenario in which this thesis is conceived. It’s goals are twofold : (a) to pro pose methods to assess the reliability of digital circuits, and (b) to propose techniques for reliability improvement. Concerning the first goal, several methods have been proposed in the literature and the text shows how these methods present limitations with respect to circuit size (number of gates), circuit type (sequential or combinational) and fault profile (single versus multiple faults). This thesis proposes two methods for reliability assessment. The first method is termed SPR+ and its targeted at the analysis of combinational logic only. SPR+ improves the average analysis accuracy by taking into account the effect of each fanout reconvergent node to the overall circuit reliability. Another method, termed SNaP, is also proposed in this thesis. It is a hybrid approach since it is partially based on simulation. SNaP can be used for combinational and sequential logic and can also be emulated in an FPGA device for faster analysis. Both SPR+ and SNaP can cope with multiple faults

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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.

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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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Nascimento, Pagliarini Samuel. "Méthodes d'analyse et techniques d'amélioration de fiabilité pour les circuits numériques." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0060.

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Abstract:

Au cours des dernières années, un développement continu a été observé dans les domaines des systèmes électroniques et des ordinateurs. Une série de mécanismes menaçant la fiabilité ont émergé. Par exemple, des défauts physiques provenant de fils mal lithographié, vias et d'autres dispositifs de bas niveau sont fréquemment observées dans les circuits nanométriques. D'autre part, les circuits sont également devenus plus sensibles aux grèves de particules excitées. Ces deux mécanismes, bien que essentiellement différente, peuvent causer de multiples fautes qui contribuent pour fiabilités plus faibles dans les circuits intégrés. Fautes multiples sont plus inquiétant que de simples car elles sont plus graves et aussi parce qu'ils peuvent surmonter les techniques de tolérance aux fautes. Les circuits numériques sont utilisés dans la plupart des systèmes électroniques aujourd'hui, mais il y a un contexte spécifique dans lequel ils doivent être fiable. Tel contexte comprend des applications de haute dépendabilité. Et cela est le scénario dans lequel cette thèse est conçu. Il a un double objectif: (a) de proposer des méthodes pour évaluer la fiabilité des circuits numériques, et (b) de proposer des techniques d'amélioration de la fiabilité. En ce qui concerne le premier objectif, plusieurs méthodes ont été proposées dans la littérature et le texte montre comment ces méthodes présentent des limitations en ce qui concerne la taille de circuit (nombre de portes), le type de circuit (séquentielle ou combinatoire) et le profil de faute (unique ou fautes multiples). Cette thèse propose deux méthodes pour l'évaluation de la fiabilité. La première méthode est appelée SPR+ et elle vise l'analyse de la logique combinatoire seulement. SPR+ améliore la précision de l'analyse, en tenant compte de l'effet de chaque nœud de fanout par rapport à la fiabilité de l'ensemble du circuit. Une autre méthode, appelée SNaP, est également proposé dans cette thèse. Il s'agit d'une approche hybride, car il est partiellement basée sur la simulation. SNaP peut être utilisé pour la logique combinatoire et séquentielle, et peut également être émulé dans un dispositif FPGA pour une analyse plus rapide. Les deux méthodes, SPR+ et SNAP, peuvent traiter de fautes multiples
With the current advances achieved in the manufacturing process of integrated circuits, a series of reliability-threatening mechanisms have emerged or have become more prominent. For instance, physical defects originating from poorly lithographed wires, vias and other low-level devices are commonly seen in nanometric circuits. On the other hand, circuits have also become more sensitive to the strikes of highly energized particles. Both mechanisms, although essentially different, can cause multiple faults that contribute for lower reliabilities in integrated circuits. Multiple faults are more troubling than single faults since these are more severe and also because they can overcome fault tolerance techniques. Digital circuits are used in most electronic systems nowadays, but there is a specific context in which they are required to be reliable. Such context comprises high-dependability applications. This is the scenario in which this thesis is conceived. It’s goals are twofold : (a) to pro pose methods to assess the reliability of digital circuits, and (b) to propose techniques for reliability improvement. Concerning the first goal, several methods have been proposed in the literature and the text shows how these methods present limitations with respect to circuit size (number of gates), circuit type (sequential or combinational) and fault profile (single versus multiple faults). This thesis proposes two methods for reliability assessment. The first method is termed SPR+ and its targeted at the analysis of combinational logic only. SPR+ improves the average analysis accuracy by taking into account the effect of each fanout reconvergent node to the overall circuit reliability. Another method, termed SNaP, is also proposed in this thesis. It is a hybrid approach since it is partially based on simulation. SNaP can be used for combinational and sequential logic and can also be emulated in an FPGA device for faster analysis. Both SPR+ and SNaP can cope with multiple faults

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Le, Fournier Marion. "Étude d'un alliage d'aluminium pour l'aéronautique par les techniques avancées de microscopie électronique en transmission." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1836/.

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Abstract:

Le durcissement structural est une voie largement utilisée dans le secteur aéronautique pour répondre aux exigences à la fois d'amélioration des propriétés mécaniques des alliages métalliques et d'allègement de structure. Dans les alliages Al-Li-Cu de la série 2000, le durcissement structural est assuré par la présence des précipités T1 (Al2LiCu) qui modifient localement la matrice cristalline d'aluminium qui les entoure. La compréhension des micromécanismes de déformation, qui nécessite la connaissance des interactions des dislocations avec ces phases durcissantes, impose donc une caractérisation précise des champs de déformation. Dans cet objectif, nous avons développé une approche expérimentale adossée à des modélisations. A partir d'analyses en microscopie électronique en haute résolution (MEHR), couplées à des analyses dites " des phases géométriques " (GPA), une méthode de mesure des champs de déformations suivant trois directions de l'espace est proposée. Nous avons ensuite modélisé les précipités par deux dislocations dissociées parfaitement identifiées de type a/6 <112> qui participent au mécanisme de croissance des phases T1. Par ailleurs, nous avons développé plusieurs modèles basés sur la théorie des dislocations et sur la résolution des équations de la micromécanique dans le réseau réciproque en élasticité linéaire et isotrope, afin de reproduire les champs de déformations induits par les phases durcissantes dans la matrice d'aluminium. Cette approche, couplée à nos observations en MEHR, nous a permis de proposer une description des champs de déformation en extrémité de précipité en accord avec l'expérience
In aeronautics, structural hardening is one of the best ways to improve mechanical properties of metal alloys and to make the structures lighter. The structural hardening of the Al-Li-Cu alloys of the 2000 series is due to T1 precipitates (Al2CuLi) which modify locally the matrix which surround them. To understand the mechanism of deformation at a micro scale, we need to know the interactions between dislocations and hardening phases. Consequently, a precise characterization of strains is required. To do that, experimental techniques, which are supported by models, have been developed. Using high resolution electronic transmission microscopy (HREM) and geometrical phase analysis (GPA), a method is proposed to measure strains in three directions of the space. Then, the precipitates were modeled by two dissociated dislocations which are perfectly identified as a/6<112>. The growth mechanism of T1 phases is based on the presence of these dislocations. Other models have been developed to reproduce the strains created in the matrix by the precipitate. They are based on the dislocation theory and the resolution of the equations of micromechanics in the reciprocal space using isotropic and linear elasticity. By employing those models, we are able to propose a description of the strains near the tips of precipitates which is in agreement with the HREM observations

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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.

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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 expérimentalement
The 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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Bardel, Didier. "Rôle de la microstructure d'un alliage à durcissement structural sur son comportement et sa tenue mécanique sous sollicitations cycliques après un transitoire thermique." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0045/document.

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Abstract:

Pour fabriquer le caisson-coeur du futur réacteur expérimental Jules Horowitz (RJH), un assemblage de viroles est effectué à l'aide d'un procédé haute énergie : le soudage par faisceau d'électrons (FE). L'aluminium 6061-T6 qui a été choisi pour la fabrication de ces viroles est un alliage à durcissement structural, ce qui signifie que ses propriétés mécaniques sont très fortement dépendantes de son état de précipitation. Lors du soudage des viroles, l'état microstructural du matériau est affecté : on assiste notamment à une dégradation de l'état fin de précipitation (T6). Les conséquences de cette dégradation microstructurale sont diverses. Notamment, l'évolution de l'état de précipitation au cours du soudage engendre une variation du comportement mécanique et impactera donc la distribution des contraintes résiduelles. De plus, les propriétés mécaniques en service à proximité du joint soudé seront grandement modifiées, on assiste par exemple à une chute de la limite d'élasticité. Dans ce travail, des essais cycliques ont été effectués après des chargements thermiques représentatifs d'une opération de soudage mais aussi pendant des essais isothermes. L'analyse de ces résultats et la confrontation à des mesures de Diffusion de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) et de Microscopie Electronique en Transmission (MET) permettent de comprendre les effets de la précipitation sur la loi de comportement de l'alliage. Afin de prédire les évolutions microstructurales et mécaniques dans l'alliage 6061, un logiciel de précipitation a été implémenté et couplé à un modèle élastoplastique à base physique. Les résultats obtenus permettent de représenter la grande variété de comportement observé lors de la campagne expérimentale. Un couplage entre simulation éléments finis thermique et précipitation a été effectué et permet d'ouvrir des perspectives de simulations plus physiques pour ce type d'alliage
In order to assemble the pressure vessel of experimental Reactor Jules Horowitz (RJH) of France in the future, the electron beam welding process will be used. Several ferrules in a 6061-T6 age hardening aluminum alloy are used for manufacturing this vessel. The fine precipitation state (T6) is affected significantly by the electron beam welding process. Consequently, this microstructural degradation leads to an evolution of the mechanical behaviour and thus will affect the distribution of residual stresses. Moreover, the mechanical properties of the weld joint at ambiant temperature can be modified, such as the yield stress that may drop from 280 MPa to 55 MPa. In this work, cyclic tensile tests have been performed after anisothermal histories representative of welding and during isothermal treatments. The analysis of these results is compared with Small Angles Neutrons Scattering (SANS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) characterizations that allow to understand the effect of the precipitation on the material behaviour. To predict the microstructural evolutions in the 6061 structure, a precipitation model has been developped. The precipitation software "PreciSo" coupled with a Finite Element thermal simulations and elastoplastic models allows to open new prospectives in the physical-based simulations domain

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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/.

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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 parasites
This 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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Balan, Alexandre. "Modélisation isotherme et anisotherme de la limite d'élasticité précipitation-dépendante de l'Inconel 718." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI003/document.

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Abstract:

Ce manuscrit de thèse présente les résultats de travaux concernant les effets des transitoires thermiques sur la précipitation des phases intermétalliques dans le superalliage base nickel Inconel 718® et les conséquences de cette précipitation sur les propriétés mécaniques de cet alliage. Ces travaux se concentrent sur une approche couplée capable de décrire l’évolution de la précipitation de la phase γ'' et ses conséquences sur la limite d’élasticité de l’Inconel 718®. L’état de précipitation est modélisé grâce à l’implémentation des équations de la théorie classique de germination et de croissance, modifiées afin de prendre en compte la géométrie en plaquette des précipités γ''. Ce modèle de précipitation est ensuite validé par des données expérimentales issues de la littérature mais également d’observations au microscope électronique en transmission et d’essais de diffusion de neutrons aux petits angles. La distribution de taille de la phase γ'' ainsi simulée est utilisée comme donnée d’entrée d’un modèle de prédiction de la limite d’élasticité précipitation-dépendant. Ces limites d’élasticité simulées sont enfin comparées à des résultats expérimentaux issus d’essais de traction. Une maquette de soudage a ensuite été réalisée afin de tester le modèle de prévision de limite d’élasticité pour des transitoires thermiques, dans un cas industriel
This thesis manuscript presents the results of work concerning the effects of thermal transients on the precipitation of intermetallic phases in the nickel-based superalloy Inconel 718® and the consequences of this precipitation on the mechanical properties of this alloy. This work focuses on a coupled approach capable of describing the evolution of the precipitation of the γ'' phase and its consequences on the yield strength of the Inconel 718®. The precipitation state is modeled thanks to the implementation of the equations of the classical germination and growth theory, modified to take into account the platelet geometry of the γ'' precipitates. This precipitation model is then validated by experimental data from the literature but also from transmission electron microscope observations and small angle neutron scattering tests. The size distribution of the γ'' phase thus simulated is used as the input data of a model for predicting the precipitation-dependent elasticity limit. These simulated elasticity limits are finally compared with experimental results from tensile tests. A welding model was then made to test the elastic yield prediction model for thermal transients in an industrial case

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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.

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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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Delmas, François. "Influence des traitements thermiques sur les propriétés mécaniques d'un alliage AIMgSiCu." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30141.

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Nasedkina, Yana. "Etude des transformations de phase dans des alliages Al-Cu et Al-Mg-Si nanostructurés par déformation intense." Rouen, 2015. http://www.theses.fr/2015ROUES023.

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Abstract:

Les alliages d’aluminium sont largement utilisés dans l’industrie aérospatiale, automobile ou le génie civil pour l’application structurelle grâce à leur faible densité et haute résistance mécanique et pour l'application fonctionnelle en génie électrique en raison d'une conductivité électrique relativement élevée. Le durcissement par précipitation et le renforcement par contrôle de taille de grain figurent parmi principaux mécanismes de renforcement des alliages d’aluminium thermiquement traités. Le durcissement par précipitation est effectué par le vieillissement artificiel (VA) quant au renforcement par taille de grain, il peut être effectué par plusieurs méthodes, dont la déformation plastique sévère (DPS). L’association de ces méthodes permet d’améliorer considérablement la résistance des alliages d’aluminium. Afin de combiner ces effets, c’est à dire de concevoir une structure aux grains ultra fins avec des nanoprécipités, il est possible d’utiliser trois méthodes: DPS suivi par VA, VA suivi par DPS ou DPS à des températures de VA. En pratique les choses secompliquent car la DPS induit des transformations de phase dans les alliages d’aluminium. Les mécanismes de ces transformations de phase sont encore mal compris. Ainsi, le contrôle de la microstructure et, par conséquent, le contrôle des propriétés devient très difficile. Par conséquent, la première étape ce travail était de déterminer les changements de microstructure se produisant dans les alliages d'Al sous DPS et de comprendre les mécanismes sous-jacents de l'évolution de la microstructure. Dans une deuxième étape, nous avons quantifié la relation entre la structure et les propriétés mécaniques et électriques. Pour atteindre ces objectifs, un alliage modèle Al-Cu et un alliage Al-Mg-Si de pureté industrielle ont été étudiés par la microscopie électronique à transmission (MET), la sonde atomique tomographie (SAT), les mesures de microdureté et les mesures de conductivité électrique. Les alliages ont été soumis à la DPS par torsion sous haute pression (THP) dans les différentes conditions de traitement, afin d’identifier leurs influence sur la microstructure et les propriétés. Il est démontré que la THP à température ambiante conduit à la décomposition de la solution solide des deux alliages d'Al et, uniquement pour l'alliage Al-Cu, la précipitation dynamique aux joints de grains. Le transport de solutés par les joints de grains est identifié comme le mécanisme principal de la décomposition de solution solide. La précipitation dans l'alliage Al-Cu est expliqué par une augmentation de concentration de Cu et une diffusivité élevée Cu aux joints de grain. En outre, le traitement thermomécanique optimal, combinant la DPS et le traitement thermique après déformation, est également déterminé pour maximiser le couple résistance mécanique/conductivité électrique
Al alloys are widely used for structural application in aerospace, automotive and constructive engineering due to their low density and high strength and for functional application in electrical engineering due to a relatively high electrical conductivity. Precipitation hardening and grain size strengthening are among the main strengthening mechanisms of heat-treatable Al alloys. The precipitation hardening is achieved by artificial aging (AA) and the grain size strengthening could be achieved by several methods, including severe plastic deformation (SPD). The combination of these strengthening effects allows significant improvement of strength of Al alloys. In order to combine these effects, i. E. To design an ultrafine grain structure with nanoscaled precipitates, it is possible to use three different routes: SPD followed by AA; AA followed by SPD or SPD at temperatures of AA. However in practice it turns out to be sometime complex, because of phase transformations induced by SPD in Al alloys. The mechanisms of such phase transformations are still poorly understood. Therefore, the control of microstructure and as a consequence the control of properties becomes very difficult. Therefore, in this work, the first step was to determine the microstructure changes occurring in Al alloys under SPD and to understand the underlying mechanisms of microstructure evolution. In a second step we have also quantified the relationship between structure and mechanical and electrical properties. To reach these goals, model Al-Cu and industrial Al-Mg-Si alloys were studied using Transmission Electron Microscopy (TEM), Atom Probe Tomography (APT), microhardness measurements and electrical conductivity measurements. Alloys were subjected to SPD by high pressure torsion (HPT) under different processing conditions to reveal the influence on microstructure and properties. It is shown that HPT at ambient temperature leads to the decomposition of solid solutions for both Al alloys and dynamic precipitation at grain boundaries only for Al-Cu alloy. The solute drag by grain boundaries motion was identified as the main mechanism supporting the decomposition of solid solutions. The precipitation in the Al-Cu alloy occurs due to an increase of Cu concentration at GBs and a high Cu GB diffusivity. Besides, the optimum thermomechanical treatment, combining HPT and post-deformation heat treatment was also determined in order to optimize the combination of high strength and electrical conductivity

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Stephan, Baptiste. "Etude cinétique et microstructurale de la transformation ordre-désordre dans les alliages Ni2Cr à faible teneur en fer." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R004/document.

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Abstract:

La mise en ordre (MEO) chimique des alliages Ni-Cr modifie leurs propriétés mécaniques et est une préoccupation potentielle pour leur utilisation dans les réacteurs à eau sous pression. Dans ces travaux, la caractérisation de la cinétique de MEO par des vieillissements accélérés a été effectuée sur des alliages modèles à faible teneur en fer. L’apparition de la phase ordonnée Ni2Cr se traduit par une augmentation de la dureté. De plus, la mesure du pouvoir thermoélectrique s’est révélée très sensible à l’apparition de la MEO. Le rôle de la teneur en fer dans la cinétique du phénomène est négligeable à basse température (<450 °C), contrairement aux traitements thermiques pratiqués sur les alliages. Nous avons extrapolé nos résultats au cas des alliages industriels où la teneur en fer est plus élevée : le temps d’incubation de la MEO est estimé à 140 ans à 325 °C. La taille nanométrique des domaines ordonnés et leur faible différence de composition avec la matrice désordonnée rendent leur étude délicate. Nous avons utilisé des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission pour progresser dans leur description. Grâce au couplage de l’analyse d’images et de cartographies d’orientation, la proportion surfacique des domaines ordonnés a pu être estimée sur un échantillon témoin. Des cartographies chimiques en perte d’énergie révèlent que le fer est en partie ségrégé autour des domaines ordonnés. Ceci remet en cause l’état d’ordre de la phase Ni2Cr, ce qui a été corroboré par des études quantitatives en microdiffraction sur des domaines ordonnés. A l’échelle atomique, les analyses montrent que le fer se substitue de préférence au chrome dans la maille ordonnée
Chemical ordering in Ni-Cr alloys modifies their mechanical properties and is a potential issue for their use in pressurized water reactors. In this work, ordering kinetics have been determined by accelerated ageing on model alloys with low iron content. The Ni2Cr ordered phase appearance induces a hardness increase. Furthermore, thermoelectric power measurements have been revealed very sensitive to ordering. The iron content does not affect ordering kinetics at low temperatures (<450 °C), contrary to thermal treatments practiced on the alloys. Our results have been extrapolated to the industrial case, where the iron content is higher: ordering incubation time is estimated at 140 years at 325 °C. The nanometric size of ordered domains together with their small difference in chemical composition with the disordered matrix make their study difficult. We used advance characterizations with transmission electron microscopy to progress in their description. Thanks to the coupling of image analysis with orientation mappings, the surface proportion of ordered domains has been estimated on a control sample. Energy loss chemical maps reveal that the iron is partly segregated around ordered domains. This questions the state of order of the Ni2Cr phase, which is corroborated by quantitative microdiffractions achieved on ordered domains. At the atomic scale, analyzes show that iron substitutes preferentially for chromium in the ordered phase

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Ben, Dhia Arwa. "Durcissement de circuits logiques reconfigurables." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0068.

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Abstract:

Avec les réductions d'échelle, les circuits électroniques deviennent de plus en plus petits, plus performants, consommant moins de puissance, mais aussi moins fiables. En effet, la fiabilité s'est récemment érigée en défi majeur dans l'industrie micro-électronique, devenant un critère de conception important, au même titre que la surface, la consommation de puissance et la vitesse. Par exemple, les défauts physiques dus aux imperfections dans le procédé de fabrication ont été observés plus fréquemment, affectant ainsi le rendement des circuits. Par ailleurs, les circuits nano-métriques deviennent pendant leur durée de vie plus vulnérables aux rayonnements ionisants, ce qui cause des fautes transitoires. Les défauts de fabrication, aussi bien que les fautes transitoires, diminuent la fiabilité des circuits intégrés. En avançant dans les nœuds technologiques, les circuits logiques programmables de type FPGA sont les premiers à entrer sur le marché, grâce à leur faible coût de développement et leur flexibilité qui leur permet d'être utilisés pour n'importe quelle application. Les FPGA possèdent des caractéristiques attrayantes, notamment pour les applications spatiales et aéronautiques, où la reconfigurabilité, les hautes performances et la faible consommation de puissance peuvent être exploitées pour développer des systèmes innovants. Néanmoins, les missions ont lieu dans un environnement rude, riche en radiations pouvant produire des erreurs soft dans les circuits électroniques. Ceci montre l'importance de la fiabilité des FPGA en tant que critère de conception dans les applications critiques. La plupart des FPGA commerciaux ont une architecture matricielle et leurs blocs logiques sont regroupés en clusters. Ainsi, cette thèse s'intéresse à la tolérance aux fautes des blocs de base ( blocs logiques élémentaires (BLE) et boîtes d'interconnexion ) dans un FPGA de type « matrice de clusters ». Dans le but d'améliorer la fiabilité de ces blocs, il est impératif de pouvoir d'abord l'évaluer, pour ensuite sélectionner la bonne technique de durcissement selon le budget mis à disposition. C'est bien le plan principal de cette thèse. Elle a essentiellement deux objectifs : (a) analyser la tolérance aux fautes des blocs de base dans un FPGA de type « matrice de clusters », et identifier les composants les plus vulnérables. (b) proposer des méthodes de durcissement à différents niveaux de granularité, en fonction du budget de durcissement. En ce qui concerne le premier objectif, une méthodologie pour évaluer la fiabilité du cluster a été proposée. Cette méthodologie emploie une méthode analytique déjà existante pour évaluer la fiabilité des circuits logiques combinatoires. La même méthode est utilisée pour identifier les blocs les plus éligibles au durcissement. Quant au deuxième objectif, des techniques de durcissement ont été proposées aux niveaux multiplexeur et transistor. Au niveau multiplexeur, deux solutions de durcissement ont été présentées. La première solution a recours à la redondance spatiale et concerne la structure du bloc logique. Une nouvelle architecture de BLE baptisée « Butterfly » est introduite. Elle a été comparée avec d'autres architectures de BLE en termes de fiabilité et de surcoût. La deuxième solution de durcissement est une technique dite « sans redondance ». Elle est basée sur une synthèse intelligente qui consiste à chercher la structure la plus fiable parmi toutes celles proposées dans la librairie du fondeur, avant d'utiliser directement de la redondance. Ensuite, au niveau transistor, de nouvelles architectures de multiplexeur, à sortie unique ou différentielles, ont été proposées. Elles ont été comparées à d'autres assemblages différents de transistors, selon des métriques de conception appropriées
As feature sizes scale down to nano-design level, electronic devices have become smaller, more performant, less power-onsuming, but also less reliable. Indeed, reliability has arisen as a serious challenge in nowadays’ microelectronics industry and as an important design criterion, along with area, performance and power consumption. For instance, physical defects due to imperfections in the manufacturing process have been observed more frequently, impacting the yield. Besides, nanometric circuits have become more vulnerable during their lifetime to ionizing radiation which causes transient faults. Both manufacturing defects and transient faults contribute to decreasing reliability of integrated circuits. When moving to a new technology node, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) are the first coming into the market, thanks to their low development and Non-Recurring Engineering (NRE) costs and their flexibility to be used for any application. FPGAs have especially attractive characteristics for space and avionic applications, where reconfigurability, high performance and low-power consumption can be fruitfully used to develop innovative systems. However, missions take place in a harsh environment, rich in radiation, which can induce soft errors within electronic devices. This shows the importance of FPGA reliability as a design criterion in safety and critical applications. Most of commercial FPGAs have a mesh architecture and their logic blocks are gathered into clusters. Therefore, this thesis deals with the fault tolerance of basic blocks (clusters and switch boxes) in a mesh of clusters FPGA. These blocks are mainly made up of multiplexers. In order to improve their reliability, it is imperative to be able to assess it first, then select the proper hardening approach according to the available budget. So, this is the main outline in which this thesis is conceived. Its goals are twofold: (a) analyze the fault tolerance of the basic blocks in a mesh of clusters FPGA, and point out the most vulnerable components (b) propose hardening schemes at different granularity levels, depending on the hardening budget. As far as the first goal is concerned, a methodology to evaluate the reliability of the cluster is proposed. This methodology uses an existent analytical method for reliability computation of combinational circuits. The same method is employed to identify the worthiest components to be hardened. Regarding the second goal, hardening techniques are proposed at both multiplexer and transistor levels. At multiplexer level, two hardening solutions are presented. The first solution resorts to spacial redundancy and concerns the logic block structure. A novel Configurable Logic Block (CLB) architecture baptized Butterfly is introduced. It is compared with other hardened CLB architectures in terms of reliability and cost penalties. The second hardening solution is a redundanceless scheme. It is based on a “smart” synthesis that consists in seeking the most reliable design in a given founder library, instead of directly using a redundant solution. Then, at transistor level, new single-ended and dual-rail multiplexer architectures are proposed. They are compared to different other transistor structures, according to suitable design metrics

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Damerval, Claire. "Contributions à l'étude du comportement mécanique des composites cotac γ /γ'-NbC à moyenne et haute température." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112034.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude du comportement des composites à fibres Cotac δ / δ’-NbC sous divers types de sollicitations mécaniques : fluage, traction transversale, cyclage thermique sous charge et fatigue oligo-cyclique. En fluage, nous avons montré que le transfert de charge de la matrice dans les fibres s'accompagne, dans le Cotac 784, d'un changement de mécanisme de déformation plastique de la matrice au cours d'un essai. D'autre part, nous avons étudié l'influence du mode de rupture des fibres sur l'allure des courbes de fluage, et mis en évidence l'influence de la résistance mécanique de la matrice sur les propriétés du composite. En traction transversale, l'analyse des mécanismes de rupture des Cotac 744 et 784 permet d'interpréter qualitativement l'évolution de leur ductilité avec la température, en terme de trois contraintes la limite élastique de la matrice, la contrainte de cohésion des joints de grains et la contrainte de clivage des lamelles de NbC. Une interprétation de l'augmentation de ductilité transversale obtenue grâce à une addition mineure de bore et à la formation d'un film de phase δ' aux joints de grains est proposée. En cyclage thermique sous charge, la chute de durée de vie provoquée par la superposition au fluage d'un cyclage de température s'élève à un facteur 3 environ à 1100°C ; ce phénomène s'est avéré non spécifique aux composites. En fatigue oligocyclique, le Cotac 784 a été caractérisé à 650°C en traction_compression à déformation imposée et une analyse succincte (phénoménologique et fractographique) de son comportement a été effectuée.

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Zhong, Sheng-Yi. "Étude des évolutions microstructurales à haute température en fonction des teneurs initiales en Y, Ti et O et, de leur incidence sur les hétérogénéités de déformation dans les aciers ODS Fe-14Cr1W." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00737497.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'est focalisé sur l'étude des alliages Fe-14%Cr nanorenforcés par dispersion d'oxydes obtenus par broyage à haute énergie à partir de poudres pré-alliées de la matrice et d'Y2O3. L'objectif était double : (i) étudier la cinétique de précipitation, en particulier la phase de coalescence, des oxydes en fonction de la teneur en élément d'addition (Ti, Y, O) lors de traitements thermiques à haute température et postérieurs à l'étape de consolidation, et (ii) d'analyser les hétérogénéités de déformations élastiques et élastoplastiques dans ces aciers en fonction de l'avancement de la précipitation. La microstructure et la nanostructure ont été étudiées par microscopie électronique en transmission (MET) et diffusion de neutrons aux petits angles (DNPA). L'ensemble de ces techniques a permis de mettre en évidence des comportements différents selon les teneurs en éléments d'addition. En particulier, l'ajout de titane induit un ralentissement très net de la coalescence des particules contrairement aux ajouts d'oxygène et d'yttrium. Ces variations de teneurs initiales influent sur la forme, la structure cristallographique des particules, sur les relations d'orientations avec la matrice et en voie de conséquence, sur les cinétiques de précipitation. Par conséquent, assurer un rapport Ti /Y supérieur à 1 et limiter l'apport en oxygène sont des garants de la stabilité des nanoparticules à hautes températures dans les aciers ODS. Le phénomène de recristallisation a également été observé à haute température dans les matériaux dans lesquels la coalescence des oxydes est largement avancée. Afin de corréler l'évolution des microstructures avec celle des propriétés mécaniques, une modélisation macroscopique du durcissement a ensuite été réalisée, en distinguant les différentes contributions (nanoparticules, taille de grains et dislocations). Le durcissement calculé à partir des observations expérimentales est en très bon accord avec les valeurs mesurées. Ces calculs rendent bien compte des variations entre alliages et mettent en évidence l'influence prépondérante de la taille des particules sur la dureté des matériaux. Enfin une étude fine des hétérogénéités de déformation des grains en fonction de leur orientation cristallographique a été menée par diffraction de neutrons. Ces résultats ont été confrontés à un calcul micromécanique en champ moyen. Cette dernière partie a montré l'existence de comportements locaux différents dans des matériaux présentant des comportements macroscopiques similaires.

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Ben, Dhia Arwa. "Durcissement de circuits logiques reconfigurables." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0068/document.

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Abstract:

Avec les réductions d'échelle, les circuits électroniques deviennent de plus en plus petits, plus performants, consommant moins de puissance, mais aussi moins fiables. En effet, la fiabilité s'est récemment érigée en défi majeur dans l'industrie micro-électronique, devenant un critère de conception important, au même titre que la surface, la consommation de puissance et la vitesse. Par exemple, les défauts physiques dus aux imperfections dans le procédé de fabrication ont été observés plus fréquemment, affectant ainsi le rendement des circuits. Par ailleurs, les circuits nano-métriques deviennent pendant leur durée de vie plus vulnérables aux rayonnements ionisants, ce qui cause des fautes transitoires. Les défauts de fabrication, aussi bien que les fautes transitoires, diminuent la fiabilité des circuits intégrés. En avançant dans les nœuds technologiques, les circuits logiques programmables de type FPGA sont les premiers à entrer sur le marché, grâce à leur faible coût de développement et leur flexibilité qui leur permet d'être utilisés pour n'importe quelle application. Les FPGA possèdent des caractéristiques attrayantes, notamment pour les applications spatiales et aéronautiques, où la reconfigurabilité, les hautes performances et la faible consommation de puissance peuvent être exploitées pour développer des systèmes innovants. Néanmoins, les missions ont lieu dans un environnement rude, riche en radiations pouvant produire des erreurs soft dans les circuits électroniques. Ceci montre l'importance de la fiabilité des FPGA en tant que critère de conception dans les applications critiques. La plupart des FPGA commerciaux ont une architecture matricielle et leurs blocs logiques sont regroupés en clusters. Ainsi, cette thèse s'intéresse à la tolérance aux fautes des blocs de base ( blocs logiques élémentaires (BLE) et boîtes d'interconnexion ) dans un FPGA de type « matrice de clusters ». Dans le but d'améliorer la fiabilité de ces blocs, il est impératif de pouvoir d'abord l'évaluer, pour ensuite sélectionner la bonne technique de durcissement selon le budget mis à disposition. C'est bien le plan principal de cette thèse. Elle a essentiellement deux objectifs : (a) analyser la tolérance aux fautes des blocs de base dans un FPGA de type « matrice de clusters », et identifier les composants les plus vulnérables. (b) proposer des méthodes de durcissement à différents niveaux de granularité, en fonction du budget de durcissement. En ce qui concerne le premier objectif, une méthodologie pour évaluer la fiabilité du cluster a été proposée. Cette méthodologie emploie une méthode analytique déjà existante pour évaluer la fiabilité des circuits logiques combinatoires. La même méthode est utilisée pour identifier les blocs les plus éligibles au durcissement. Quant au deuxième objectif, des techniques de durcissement ont été proposées aux niveaux multiplexeur et transistor. Au niveau multiplexeur, deux solutions de durcissement ont été présentées. La première solution a recours à la redondance spatiale et concerne la structure du bloc logique. Une nouvelle architecture de BLE baptisée « Butterfly » est introduite. Elle a été comparée avec d'autres architectures de BLE en termes de fiabilité et de surcoût. La deuxième solution de durcissement est une technique dite « sans redondance ». Elle est basée sur une synthèse intelligente qui consiste à chercher la structure la plus fiable parmi toutes celles proposées dans la librairie du fondeur, avant d'utiliser directement de la redondance. Ensuite, au niveau transistor, de nouvelles architectures de multiplexeur, à sortie unique ou différentielles, ont été proposées. Elles ont été comparées à d'autres assemblages différents de transistors, selon des métriques de conception appropriées
As feature sizes scale down to nano-design level, electronic devices have become smaller, more performant, less power-onsuming, but also less reliable. Indeed, reliability has arisen as a serious challenge in nowadays’ microelectronics industry and as an important design criterion, along with area, performance and power consumption. For instance, physical defects due to imperfections in the manufacturing process have been observed more frequently, impacting the yield. Besides, nanometric circuits have become more vulnerable during their lifetime to ionizing radiation which causes transient faults. Both manufacturing defects and transient faults contribute to decreasing reliability of integrated circuits. When moving to a new technology node, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) are the first coming into the market, thanks to their low development and Non-Recurring Engineering (NRE) costs and their flexibility to be used for any application. FPGAs have especially attractive characteristics for space and avionic applications, where reconfigurability, high performance and low-power consumption can be fruitfully used to develop innovative systems. However, missions take place in a harsh environment, rich in radiation, which can induce soft errors within electronic devices. This shows the importance of FPGA reliability as a design criterion in safety and critical applications. Most of commercial FPGAs have a mesh architecture and their logic blocks are gathered into clusters. Therefore, this thesis deals with the fault tolerance of basic blocks (clusters and switch boxes) in a mesh of clusters FPGA. These blocks are mainly made up of multiplexers. In order to improve their reliability, it is imperative to be able to assess it first, then select the proper hardening approach according to the available budget. So, this is the main outline in which this thesis is conceived. Its goals are twofold: (a) analyze the fault tolerance of the basic blocks in a mesh of clusters FPGA, and point out the most vulnerable components (b) propose hardening schemes at different granularity levels, depending on the hardening budget. As far as the first goal is concerned, a methodology to evaluate the reliability of the cluster is proposed. This methodology uses an existent analytical method for reliability computation of combinational circuits. The same method is employed to identify the worthiest components to be hardened. Regarding the second goal, hardening techniques are proposed at both multiplexer and transistor levels. At multiplexer level, two hardening solutions are presented. The first solution resorts to spacial redundancy and concerns the logic block structure. A novel Configurable Logic Block (CLB) architecture baptized Butterfly is introduced. It is compared with other hardened CLB architectures in terms of reliability and cost penalties. The second hardening solution is a redundanceless scheme. It is based on a “smart” synthesis that consists in seeking the most reliable design in a given founder library, instead of directly using a redundant solution. Then, at transistor level, new single-ended and dual-rail multiplexer architectures are proposed. They are compared to different other transistor structures, according to suitable design metrics

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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.

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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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Salager, Laurent. "Conception en vue du durcissement des circuits intégrés numériques aux effets radiatifs." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20030.

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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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Delbove, Maxime. "Fatigue et corrosion d’alliages de cuivre pour applications ferroviaires." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10009/document.

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Abstract:

Utilisés pour leur bon compromis entre propriétés mécaniques, thermiques et électriques, les alliages Cu-Ni-Si à durcissement structural par précipitation sont notamment employés pour la maintenance ferroviaire. Ils sont donc soumis aux passages des trains et aux effets d’environnement. C’est pourquoi la résistance d’un alliage CuNi2Si a été étudiée en fatigue oligocyclique, en corrosion aqueuse et en fatigue-corrosion. Le but est de relier les propriétés macroscopiques aux mécanismes microstructuraux. Les essais de fatigue ont montré un durcissement initial de l’alliage, suivi d’un adoucissement continu jusqu’à la rupture. À l’aide des microscopies électroniques en transmission (MET) et à balayage (MEB), notamment en ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) et en EBSD (Electron BackScattered Diffraction), une formation initiale de cellules de dislocations a été identifiée, ces dernières disparaissant au profil de la formation de bandes dénuées de précipités suite à la dissolution mécanique des précipités δ-Ni2Si. Ceci constitue le mécanisme d’accommodation de la déformation cyclique. L’avancée de la formation de ces bandes explique les différents régimes observés sur le diagramme de Manson-Coffin. L’alliage présente en milieu NaCl à 50 g.L1 un mécanisme de corrosion intergranulaire. La spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) semble indiquer la présente d’un film passif compact en surface de l’alliage. Enfin, une sensibilité à la fatigue-corrosion apparaît, notamment aux plus hauts niveaux de déformation où la durée de vie est réduite d’un tiers. De plus, un faciès de rupture semblable à ceux observés en corrosion sous contrainte est constaté
Employed for their good balance between mechanical, thermal and electrical properties, precipitation hardened Cu-Ni-Si alloys are used for various purposes, including railway maintenance. In the latter case, they are submitted to train traffic and environmental effects. This is why the low cycle fatigue (LCF), the wet corrosion and the fatigue-corrosion behaviours of a CuNi2Si alloy have been studied. The aim of the present work is to relate the macroscopic properties to the microstructural behaviour. The fatigue life of the alloy is composed of an initial hardening step, followed by a continuous softening until fracture. Thanks to the combination of transmission and scanning electron microscopies (respectively TEM and SEM), including ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) in addition to EBSD (Electron BackScattered Diffraction), the formation of dislocation cells has been identified, which ones are then consumed by the formation of precipitate free bands after the mechanical dissolution of the δ-Ni2Si precipitates. This sequence describes the cyclic strain accommodation mechanism. The progress in the formation of these bands explains the different regimes observed into the Manson-Coffin diagram. The alloy exhibits intergranular corrosion in 50 g.L-1 NaCl solution. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) indicates the formation of a compact passive film at the surface of the alloy. Finally, the alloy seems to be sensible to fatigue-corrosion, especially at high strain range where the number of cycle to failure is reduced by a third. Moreover, a fracture surface similar to a stress corrosion cracking surface is also observed

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Meyruey, Gwenaëlle. "Caractérisation et modélisation du vieillissement thermique d’un composite à base d’alliage d’Aluminium." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI092.

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Abstract:

Les composites à matrice métallique ont été développés dans les années 60 initialement pour les besoins de l’industrie aérospatiale. De nos jours, les alliages d’Aluminium à durcissement structural sont souvent combinés à des particules céramiques afin d’atteindre des propriétés de résistance élevées, maintenues à haute température, tout en conservant la légèreté de l’alliage, pour un coût faible. Cependant, l’utilisation de ces alliages nécessite une bonne connaissance des transformations microstructurales ayant lieu lorsqu’ils sont soumis à certaines conditions de température puisque des phénomènes de précipitation ont lieu et impactent les propriétés de résistance mécanique du matériau. De plus, la présence du renfort, induit des modifications microstructurales majeures et notamment lors des phénomènes de précipitation de la matrice. Ainsi, ces travaux de thèse portent sur un alliage d’Aluminium à durcissement structural de la série 6xxx qui, durant son utilisation, peut être confronté à des températures comprises entre 100°C et 350°C, et ayant une séquence de précipitation complexifiée par la présence de Silicium en excès et de particules de renfort céramiques. Les objectifs visés par ces travaux sont alors : 1) De décrire l’évolution microstructurale de l’alliage d’AlMgSi à excès de Silicium étudié, avec et sans particules céramiques. Ensuite, l’évolution de la résistance mécanique a été caractérisée à partir d’un état T6 lors de traitements isothermes, 2) De prédire ces évolutions microstructurales et les propriétés mécaniques qui en découlent par des modèles à base physique. La précipitation des principales phases de l'alliage étudié a pu être prédite grâce un modèle à champ moyen basé sur des lois classiques de germination-croissance et par une approche par classes de type KWN, en tenant compte : 1) de la compétition entre la phase cohérente et semi-cohérente, 2) d'une morphologie en bâtonnet avec un rapport de forme variable et propre à la phase modélisée. Ce modèle a permis, de tracer le diagramme Temps-Température-Transformation de l’alliage et du composite tout en tenant compte de l'accélération des cinétiques de précipitation en présence de renfort et attribuée à la forte densité de dislocations. Pour finir, 2 méthodes de prédiction des propriétés mécaniques ont été confrontées : 1) Une approche empirique de type JMAK (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov), 2) une approche à base physique. Malgré une prédiction proche des résultats expérimentaux par l'approche JMAK, cette méthode ne permet pas de remonter aux mécanismes physiques à l’origine des variations observées. Ainsi, l'approche à base physique basée sur le modèle de prédiction de la microstructure constitue une alternative prometteuse pour une prédiction plus précise des évolutions de propriétés de résistance mécaniques de ces matériaux même si de nombreuses adaptations restent à faire dans le cas du composite
Precipitation-strengthened alloys as Al-Mg-Si alloys reinforced with ceramic particles are an appropriate alternative for industrial applications. The precipitation sequence in Al-Mg-Si alloys is particularly complex when Silicon is in excess with respect to the Mg2Si composition and it is expected to be modified by the presence of the ceramic reinforcement. This is why, for industrial applications, under certain use conditions, it is fundamental to be able to predict the evolution of the microstructure in the alloy and the consequences on mechanical properties. The present work is devoted to the study of an age-hardenable Al-Mg-Si aluminium alloy which, can be facing temperatures between 100°C and 350°C in use conditions. This material is characterized by a complex precipitation sequence due to Silicon-excess and ceramic particles. The main objectives of the work are the following: 1) To describe how the microstructure evolves in the Al-Mg-Si alloy with silicon excess studied, with or without reinforcement, during a long storage period at a temperature between 100°C and 350°C. Then, it appeared necessary to describe the evolution of the mechanical properties in the same conditions but starting from a T6 state (corresponding to peak aged conditions). 2) To predict these evolutions (microstructure and strength) using an appropriate model. It was highlighted that the high silicon excess in the studied alloy leads to a simultaneous precipitation of several semi-coherent phases. Their precipitation has been predicted thanks to a KWN-type model based on classical nucleation-growth theories, validated by the experiments, and implemented considering: 1) the competitive precipitation between coherent et semi-coherent phases, 2) the rod-shape morphology of precipitates with a variable aspect ratio. This model has been used for the prediction of the Time-Temperature-Transformation diagram of the alloys and its composite considering the acceleration of the precipitation kinetics observed and attributed to the high dislocation density resulting from the presence of ceramic particles. Finally, 2 methods for the mechanical properties prediction have been compared: 1) a JMAK-type empirical approach 2) a physically based approach. The JMAK approach allowed us a quicker and easier prediction of the loss of hardness from the T6 state, for alloy and composite, during isothermal and non-isothermal treatment. Despite a prediction close to the experimental results, this approach cannot give us information about the physical mechanisms responsible for the observed mechanical variations. Then, a physically based approach taking into account the predictions of the precipitation model was used for the yield stress estimation during aging with a micromechanical model. This approach gave encouraging results and could be a powerful tool for the prediction of the strength during industrial use conditions

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Hoche, François-Xavier. "Vers une prise en compte du vieillissement thermique dans la filière de dimensionnement des structures pour la fatigue thermomécanique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM051.

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Abstract:

Les culasses de moteur diesel PSA sont réalisées en alliages d'aluminium de fonderie durcis par précipitation. La culasse atteint une température stable lors de l'utilisation du véhicule mais la succession de démarrages et d'arrêts engendre un phénomène de fatigue thermique au niveau du pontet inter-soupapes. L'exposition à des températures élevées modifie la microstructure de précipitation provoquant une diminution des propriétés mécaniques et donc un vieillissement de l'alliage. Il est donc nécessaire de prendre en compte le vieillissement thermique dans le dimensionnement. Pour y parvenir, nous avons d'abord analysé la microstructure de précipitation (nature des phases précipitées, morphologie et taille) en Microscopie Electronique en Transmission (MET) et le comportement cyclique viscoplastique pour différents vieillissement isothermes. Des essais thermomécaniques anisothermes, simulant le chargement en service, ont été réalisés afin d'analyser les relations entre la déformation plastique et la précipitation. Les paramètres géométriques de la précipitation ont été déterminés en MET pour différents nombres de cales thermomécaniques et ont été comparés à ceux de la précipitation résultant de l'exposition de l'alliage au seul cycle thermique pendant le même nombre de cycles.La microdureté étant un bon indicateur du vieillissement des alliages d'aluminium durcis par précipitation, des modèles d'évolution de microdureté ont été développés afin de simuler sa décroissance dans la structure lors d'un essai représentatif des conditions en service. Ces simulations permettent d'améliorer l'estimation du vieillissement de ces alliages lors de l'utilisation de la culasse
Cylinder heads of automotive engines are produced by casting of precipitation strengthened Al-Si alloys.The cylinder head quickly reaches a steady state temperature but the succession of starts and stops generates thermomechanical fatigue in the area between the valve seats. At service temperature, the precipitation microstructures evolve from their state after precipitation hardening heat treatment to an aged state, which results in the reduction of their mechanical properties. The increase of thermomechanical stresses in new engines requires taking thermal aging into account for sizing. To that end, the precipitation microstructures (precipitates crystal structures, composition, morphology, and distribution) have been analyzed by Transmission Electron Microscopy (TEM) for various aging conditions and the corresponding cyclic least-viscoplastic behavior has been determined. The effect of plastic deformation on the kinetics of precipitate growth has been studied throughout loadings representative of engine operation. The morphological characteristics of the precipitation microstructure resulting from the thermomechanical aging were determined by TEM for different numbers of cycles and compared with those resulting from the mere thermal aging in order to assess the effect of plastic deformation on the kinetics of precipitate growth. As micro hardness is a good indicator of the aging of precipitation strengthened aluminium alloys, micro hardness evolution models have been developed to calculate its decrease in the cylinder head during a test simulating in service conditions. The simulations give us a better understanding of the in-service aging of these alloys

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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.

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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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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.

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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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Andrianjohany, Nomena Gabriel. "Méthodologie de prédiction multi-échelle pour l'évaluation et le durcissement des circuits intégrés complexes face aux événements singuliers d'origine radiative." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0099.

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Abstract:

La forte densité d'intégration et la miniaturisation des composants électroniques les rendent de plus en plus sensibles aux effets singuliers. Cette sensibilité est observée dans des environnements déjà largement étudiés (spatial, nucléaire) mais commence à apparaître au niveau du sol pour des applications grand public jusqu'à maintenant épargnées par de tels effets. Il devient ainsi indispensable pour les concepteurs et les fabricants de composants électroniques complexes (ASIC) de prédire la sensibilité de nouveaux composants ou de nouvelles technologies dès la phase de conception sans avoir besoin de les fabriquer.Cette thèse vise à élaborer une méthodologie de prédiction pour l'évaluation et le durcissement de ces circuits intégrés complexes face aux événements singuliers dans le but d'évaluer leur fiabilité avant la fabrication et ainsi réduire le coût des tests. Les phases de l'étude consistent à i) analyser le lien entre modèle physique et défaillance au niveau macroscopique afin de proposer des chaînes de prédiction, ii) mettre en œuvre les chaînes et valider les modèles associés sur des structures simples iii) appliquer et valider les méthodes de prédiction sur un cas réel de conception
The scaling trend of highly integrated circuits makes them more and more sensitive to single event effects (SEE). This sensitivity was observed in widely studied environments (spatial, nuclear) but also in general public applications up to now spared by such effects. It has now become necessary for circuit designers to estimate the sensitivity of their circuit and new technology during the design phase and thus avoid spending efforts on unnecessary circuit manufacturing and testing.This thesis aims to develop a prediction methodology for integrated circuits evaluation and hardening face to the single event effect in order to assess their reliability before manufacturing and therefore, reduce the testing costs. The first step of the study is the analysis of the link between physical model and macroscopic failure in order establish prediction chains. The second step is the implementation of these chains and the validation of the associated models using simple circuits. The final step is the application and the validation of the prediction methods within a real integrated circuit design flow

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Chbihi, Abdelahad. "Etude de l'effet d'une déformation plastique préalable sur les transformations de phases dans les alliages modèles : CuCr et FePd." Phd thesis, Université de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648671.

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Abstract:

L'application d'une déformation plastique intense à des alliages métalliques conduit généralement à la réduction de la taille de grains, ainsi à la formation d'une très forte densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains,...), poussant le système loin de son équilibre thermodynamique. Ceci peut affecter la stabilité des microstructures et influencer les mécanismes de transformations de phases. L'objectif de ce travail est de comprendre l'effet d'une déformation plastique intense préalable sur deux types de transformations de phases diffusives : la précipitation et la mise en ordre. Deux alliages modèles ont été choisis, CuCr1 et Fe50Pd50. L'étude de l'alliage CuCr1 consiste dans un premier temps, à caractériser les premiers stades de la précipitation du Cr dans le Cu dans un état initialement non déformé. Les analyses en sonde atomique tomographique et les observations en microscopie électronique en transmission ont montré clairement la coexistence de trois familles de précipités riches en Cr. Les structures et compositions des précipités ont été analysées en détails. La cinétique de précipitation a été modélisée sur la base des arguments thermodynamique, prenant en compte les différents termes énergétiques (chimique, élastique et interface) qui rentrent en compétition lors de la précipitation du Cr dans le Cu. Par ailleurs, la déformation plastique par laminage de l'alliage CuCr, conduit à une accélération de la cinétique de précipitation, à cause d'une germination hétérogène des précipités riches en Cr sur les lignes de dislocations. Pour l'alliage Fe 50 Pd 50 , nous avons étudié l'effet d'une déformation plastique par torsion sous pression intense sur le mécanisme de mise en ordre. Les observations en microscopie électronique en transmission ont montré que le processus de mise en ordre dans un état nanostructuré est associé à la recristallisation. Tel que, les domaines ordonnés germent aux niveaux des joints de grains et grossissent au détriment de grains non recristallisés. Il est à noter qu'un champ coercitif record a été obtenu pour cet alliage dans l'état nanostructuré.

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Chbihi, Abdelahad. "Etude de l'effet d'une déformation plastique préalable sur les transformations de phases dans les alliages modèles : CuCr et FePd." Phd thesis, Rouen, 2011. http://www.theses.fr/2011ROUED005.

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Abstract:

L’application d’une déformation plastique intense à des alliages métalliques conduit généralement à la réduction de la taille de grains, ainsi à la formation d’une très forte densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains,…), poussant le système loin de son équilibre thermodynamique. Ceci peut affecter la stabilité des microstructures et influencer les mécanismes de transformations de phases. L’objectif de ce travail est de comprendre l’effet d’une déformation plastique intense préalable sur deux types de transformations de phases diffusives : la précipitation et la mise en ordre. Deux alliages modèles ont été choisis, CuCr1 et Fe50Pd50. L’étude de l’alliage CuCr1 consiste dans un premier temps, à caractériser les premiers stades de la précipitation du Cr dans le Cu dans un état initialement non déformé. Les analyses en sonde atomique tomographique et les observations en microscopie électronique en transmission ont montré clairement la coexistence de trois familles de précipités riches en Cr. Les structures et compositions des précipités ont été analysées en détails. La cinétique de précipitation a été modélisée sur la base des arguments hermodynamique, prenant en compte les différents termes énergétiques (chimique, élastique et interface) qui rentrent en compétition lors de la précipitation du Cr dans le Cu. Par ailleurs, la déformation plastique par laminage de l’alliage CuCr, conduit à une accélération de la cinétique de précipitation, à cause d’une germination hétérogène des précipités riches en Cr sur les lignes de dislocations. Pour l’alliage Fe50Pd50, nous avons étudié l’effet d’une déformation plastique par torsion sous pression intense sur le mécanisme de mise en ordre. Les observations en microscopie électronique en transmission ont montré que le processus de mise en ordre dans un état nanostructuré est associé à la recristallisation. Tel que, les domaines ordonnés germent aux niveaux des joints de grains et grossissent au détriment de grains non recristallisés. Il est à noter qu’un champ coercitif record a été obtenu pour cet alliage dans l’état nanostructuré
The application of severe plastic deformation on metal alloys usually leads to the reduction of the grain size and the formation of a high density of defects (dislocations, vacancies, grain boundaries, etc. ), pushing systems far from thermodynamic equilibrium. This can affect the stability of microstructures and influence the mechanisms of phase transformations. The aim of this work is to understand the effect of prior plastic deformation on two kinds of phase transformations: precipitation and ordering. For this, two model alloys were chosen: CuCr1 and Fe50Pd50 For the CuCr1, the early stages of the Cr precipitation in Cu were first investigated in the undeformed state. Atom Probe Tomography and Transmission Electron Microscopy clearly show the coexistence of three kinds of Cr rich precipitates. Both their structure and composition were investigated in detail. The precipitation kinetic was modeled on the basis of thermodynamic arguments, taking into account the different energy terms, i. E. Driving force, elastic energy and interfacial energy, which come into competition during the Cr precipitation in Cu. The large deformation (by rolling) of the CuCr1 alloy leads to an acceleration of the precipitation kinetic due to the heterogeneous nucleation of Cr precipitates on dislocations. For the Fe50Pd50 alloy, the effect of plastic deformation by High Pressure Torsion on the ordering mechanism was investigated. Transmission Electron Microscopy observations showed that the ordering process in the ultrafine grained state is associated with the recrystallization. The ordered domains nucleate at grain boundaries and grow at the expense of non-recrystallized grains. It should be noted that, a record coercive field was obtained for this alloy in the nanostructured state

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Andrianjohany, Nomena Gabriel. "Méthodologie de prédiction multi-échelle pour l'évaluation et le durcissement des circuits intégrés complexes face aux événements singuliers d'origine radiative." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0099/document.

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La forte densité d'intégration et la miniaturisation des composants électroniques les rendent de plus en plus sensibles aux effets singuliers. Cette sensibilité est observée dans des environnements déjà largement étudiés (spatial, nucléaire) mais commence à apparaître au niveau du sol pour des applications grand public jusqu'à maintenant épargnées par de tels effets. Il devient ainsi indispensable pour les concepteurs et les fabricants de composants électroniques complexes (ASIC) de prédire la sensibilité de nouveaux composants ou de nouvelles technologies dès la phase de conception sans avoir besoin de les fabriquer.Cette thèse vise à élaborer une méthodologie de prédiction pour l'évaluation et le durcissement de ces circuits intégrés complexes face aux événements singuliers dans le but d'évaluer leur fiabilité avant la fabrication et ainsi réduire le coût des tests. Les phases de l'étude consistent à i) analyser le lien entre modèle physique et défaillance au niveau macroscopique afin de proposer des chaînes de prédiction, ii) mettre en œuvre les chaînes et valider les modèles associés sur des structures simples iii) appliquer et valider les méthodes de prédiction sur un cas réel de conception
The scaling trend of highly integrated circuits makes them more and more sensitive to single event effects (SEE). This sensitivity was observed in widely studied environments (spatial, nuclear) but also in general public applications up to now spared by such effects. It has now become necessary for circuit designers to estimate the sensitivity of their circuit and new technology during the design phase and thus avoid spending efforts on unnecessary circuit manufacturing and testing.This thesis aims to develop a prediction methodology for integrated circuits evaluation and hardening face to the single event effect in order to assess their reliability before manufacturing and therefore, reduce the testing costs. The first step of the study is the analysis of the link between physical model and macroscopic failure in order establish prediction chains. The second step is the implementation of these chains and the validation of the associated models using simple circuits. The final step is the application and the validation of the prediction methods within a real integrated circuit design flow

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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.

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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.

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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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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.

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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 matériaux
The 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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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.

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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 laser
New 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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Vivona, Marilena. "Radiation hardening of rare-earth doped fiber amplifiers." Thesis, Saint-Etienne, 2013. http://www.theses.fr/2013STET4008.

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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 opération
This 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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Dissertations / Theses on the topic 'Durcissement électronique'

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