Dissertations / Theses on the topic 'Dynamique faisceaux'
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1
DUPERRIER, ROMUALD. "Dynamique de faisceaux intenses dans les rfq." Paris 11, 2000. http://www.theses.fr/2000PA112231.
Full textAbstract:
L'un des defis dans la realisation des accelerateurs de faisceaux intenses d'ions legers est la maitrise des pertes de particules dans la paroi de la chambre a vide. Ces pertes, meme si elles ne concernent qu'une infime fraction du faisceau, peuvent etre suffisantes pour compliquer grandement la maintenance du site. Les niveaux de puissances visees sont deux ordres de grandeur au-dessus des machines actuellement en service. Dans la partie basse energie de l'accelerateur, c'est dans le quadripole radio frequence ou rfq que ces pertes sont le plus critique. Le code parmteqm (los alamos national laboratory) est la reference internationale pour le transport de faisceaux intenses dans les rfq. Ce code se base sur plusieurs approximations. Ces simplifications etaient necessaires pour minimiser le temps de calcul sur calculateurs de l'epoque (1977). De plus, les applications visees concernaient l'acceleration de faisceaux moins intenses et, seulement, la prediction de l'evolution du cur du faisceau etait necessaire. Ce n'est plus le cas aujourd'hui. Il faut avoir une connaissance aussi parfaite que possible du halo et de la localisation des pertes (position, energie). Pour realiser cet objectif, un nouveau code de transport, toutatis, a ete ecrit. Ce code minimise les approximations et a servi de reference theorique pour une critique de parmteqm. Toutatis s'appuie sur une resolution par relaxation de l'equation de poisson dans des grilles avec conducteurs incrustes. Les champs electriques obtenus tiennent compte de la geometrie exacte des poles, de la charge d'espace, des effets d'image. Le processus de relaxation est accelere a l'aide de la technique multigrille. L'analyse de parmteqm a revele que ce code pourrait sensiblement etre ameliore en retirant l'hypothese de paraxialite, le critere de pertes (un carre de cote deux fois le minimum d'ouverture) et en remplacant le sous programme pour le calcul de charge d'espace, scheff (2d), par picnic (3d).
2
VARENNE, FRANCK. "Neutralisation de la charge d'espace du faisceau d'electrons du refroidisseur electronique de lear. Dynamique de faisceaux d'electrons denses." Clermont-Ferrand 2, 1995. http://www.theses.fr/1995CLF21746.
Full textAbstract:
Le refroidisseur par electrons de la machine lear utilise un faisceau d'electrons dense. En raison de cette forte densite, l'importance du potentiel de charge d'espace qu'il definit, induit des effets negatifs sur le processus de refroidissement lui-meme. En consequence, un systeme de neutralisation de la charge d'espace a ete implante dans le refroidisseur. Il consiste en deux paires d'electrodes polarisees positivement, disposees de part et d'autre de la zone de refroidissement et dont le but est de pieger des ions positifs au coeur du faisceau d'electrons. La principale difficulte attenante a cette technique reside dans l'apparition d'une instabilite dipolaire transverse du faisceau neutralise. Ce document traite ainsi de la mise en place de ce systeme sur le lear, de l'instrumentation developpee pour l'analyse dynamique du faisceau d'electrons et de l'etude proprement dite du processus de neutralisation, tant experimentale que theorique et plus particulierement de son instabilite. Enfin, les methodes de stabilisation mises en place dans le systeme sont presentees
3
Thouroude, Daniel. "Contribution a l'etude de quelques phenomenes non lineaires en dynamique des faisceaux." Rennes 1, 1987. http://www.theses.fr/1987REN10075.
Full text
4
Thouroude, Daniel. "Contribution à l'étude de quelques phénomènes non linéaires en dynamique des faisceaux." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37610421n.
Full text
5
Blanco, Oscar. "Dynamique des faisceaux dans la section finale de focalisation du futur collisionneur linéaire." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112108/document.
Full textAbstract:
L’exploration d’une nouvelle physique à l’échelle d’énergie des « Tera electron Volt » (TeV) nécessite de collisionner des leptons dans de grands accélérateurs linéaires à grande luminosité. Ces collisionneurs linéaires requiert une taille de faisceau à l’echelle nanométrique au Point d’Interaction (IP).Parmi les multiples effets participant à la degradation de la luminosité, la correction de la chromaticité, l’effet du rayonnement synchrotronique et la correction des erreurs dans la ligne sont parmi les trois effets à maîtriser afin de réduire la taille du faisceau dans la Section Finale de Focalisation (FFS).Cette these propose un nouveau schéma de correction de la chromaticitè que l’on appelera “non-entrelacé”, appliqué ici au projet CLIC. Lors de l’implementation de cette nouvelle methode, il a été mis en evidence que le probléme principal est la dispersion de deuxième ordre au Doublet Final (FD), qui traverse un sextupole utilisé pour annuler les composantes géometriques restantes.L’effet du rayonnement peut être evalué par méthode de tracking des particules ou par des approximations analytiques. Afin d’inclure ces effets du rayonnement et les paramétres optiques de la ligne pendant la conception et le processus d’optimisation, l’effet Oide et le rayonnement dû aux aimants dipolaires ont été etudiés.Le résultat analytique du rayonnement synchrotronique dans les aimants dipolaires fut generalisé dans les cas avec alpha et dispersion non-nulles à l’IP. Cette généralisation est utilisée pour améliorer le code de simulation PLACET.Le rayonnement dans les aimants quadripolaires finaux imposent une limite à la taille verticale minimale du faiceau, connu comme l’effet Oide. Celui-ci est uniquement important à 3 TeV, donc deux possibilités sont explorées pour atténuer sa contribution dans la taille du faisceau : doubler la longueur et réduire le gradient du dernièr quadripole (QD0), ou integrer une paire d’aimants octupolaires, un en amont et un en aval du QD0.Une partie des exigences du FFS pour les nouveaux collisionneurs linéaire à leptons est testée expérimentalement dans l’« Accelerator Test Facility » (ATF). La réduction de la taille du faisceau d’électrons en utilisant le schéma local de correction de la chromaticité est explorée dans une extension de la ligne originale, appellé ATF2, oú deux buts furent fixés : atteindre 37 nm de taille verticale du faisceau à l’IP, et stabiliser de l’ordre du nanomètre la position verticale du faisceau à l’IP. Depuis 2014, une taille de 44 nm avec un nombre de particules d’environ 0.1 × 10^10 par paquet est atteint de manière regulière.Des cavités radio-frequence seront utilisées pour la stabilisation du faisceau, et également pour détecter le déplacement/les fluctuations du faisceau au dehors la marge tolerable pour le systéme de mesure, ainsi que des erreurs non detectées dans l’optique.Un set de trois cavités furent installées et sont utilisées pour mesurer la trajectoire du faiceau dans la région de l’IP, fournissant ainsi des informations pour reconstruire la position et l’angle à l’IP. Les specifications pour l’optique nominale d’ATF2, i.e. 1 nm de résolution sur 10 μm de gamme dynamique à un nombre de particules de 1.0 × 10^10 par paquet, n’ont pas encore été atteint.La meilleur résolution atteinte jusqu’ici correspond à 50 nm pour 0.4 × 10^10 particules par paquet, où le bruit de l’éléctronique impose une limite de 10 nm par cavité sur la résolution. La gamme dynamique est de 10 μm à 0.4 × 10^10 particules par paquet et 10 dB d’attenuation du signal des cavités, nécéssitant de mettre l’électronique à niveau. Le test du système d’asservissement pour stabiliser le faisceau a atteint une réduction de la fluctuation jusqu’a 67 nm, compatible avec la résolution des cavitésThe exploration of new physics in the “Tera electron-Volt” (TeV) scale with precision measurements requires lepton colliders providing high luminosities to obtain enough statistics for the particle interaction analysis. In order to achieve design luminosity values, linear colliders feature nanometer beam spot sizes at the Interaction Point (IP).Three main issues to achieve the beam size demagnification in the Final Focus Section (FFS) of the accelerator are the chromaticity correction, the synchrotron radiation effects and the correction of the lattice errors.This thesis considers two aspects for linear colliders: push the limits of linear colliders design, in particular the chromaticity correction and the radiation effects at 3 TeV, and the instrumentation and experimental work on beam stabilization in a test facility.A new chromaticity correction scheme, called non-interleaved, is proposed to the local and non-local chromaticity corrections for CLIC. This lattice is designed and diagnosed, where the main issue in the current state of lattice design is the non-zero second order dispersion in the Final Doublet (FD) region where a strong sextupole is used to correct the remaining geometrical components.The radiation effect can be evaluated by tracking particles through the lattice or by analytical approximations during the design stage of the lattices. In order to include both, radiation and optic parameters, during the design optimization process, two particular radiation phenomena are reviewed: the Oide effect and the radiation caused by bending magnets .The analytical result of the radiation in bending magnets in was generalized to the case with non-zero alpha and non-zero dispersion at the IP, required during the design and luminosity optimization process. The closed solution for one dipole and one dipole with a drift is compared with the tracking code PLACET, resulting in the improvement of the tracking code results.The Oide effect sets a limit on the vertical beamsize due to the radiation in the final quadrupole. Only for CLIC 3 TeV this limit is significant, therefore two possibilities are explored to mitigate its contribution to beam size: double the length and reduce the QD0 gradient, or the integration of a pair of octupoles before and after QD0.Part of the requirements of the FFS for new linear accelerators are tested in The Accelerator Test Facility (ATF). The beam size reduction using the local chromaticity correction is explored by an extension of the original design, called ATF2 with two goals: achieve 37 nm of vertical beam size at the IP, and the stabilization of the IP beam position at the level of few nanometres. Since 2014 beam size of 44 nm are achieved as a regular basis at charges of about 0.1 × 10^10 particules per bunch.A set of three cavities (IPA, IPB and IPC), two upstream and one downstream of the nominal IP and on top of separate blocks of piezo-electric movers, were installed and are used to measure the beam trajectory in the IP region, thus providing enough information to reconstruct the bunch position and angle at the IP. These will be used to for beam stabilization and could detect beam drift/jitter beyond the tolerable margin and undetected optics mismatch affecting the beam size measurements. The specifications required of 1 nm resolution over 10 μm dynamic range at 1.0 × 10 10 particules per bunch with the ATF2 nominal optics have not been yet achieved.The minimum resolution achieved is just below 50 nm at 0.4 × 10^10 particules per bunch with a set of electronics impossing a noise limit on resolution of 10 nm per cavity. The dynamic range is 10 μm at 10 dB attenuation and 0.4 × 10^10 particules per bunch, indicating the need to upgrade theelectronics. The integration to the ATF tuning instruments is ongoing. Nonetheless, feedback has been tested resulting in reduction of beam jitterdown to 67 nm, compatible with resolution
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Jaouadi, Amine. "Dynamique d'atomes froids dans des potentiels optiques façonnés." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112242.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire, nous présentons tout d'abord, une étude théorique de génération de condensats de Bose-Einstein (BEC) façonnés. Le façonnage se fait en utilisant des faisceaux lasers en modes Laguerre-Gauss (LG) décalés vers le bleu. Ces modes possèdent un nœud au centre et piègent les atomes dans une géométrie cylindrique autour de l'axe de propagation. On analyse l'effet de variation de l'indice azimutal du champ électrique du laser qui définira le potentiel de piégeage. Des géométries 1D (cigare), 2D (disque) et 3D (sphère) seront explorées. On présente ensuite l'étude de la dynamique de croissance du condensat en se basant sur la théorie cinétique quantique. Notre étude montre que pour un volume de piège fixe, la température de condensation croit et la durée de croissance décroît significativement en fonction de l'indice azimutal du faisceau LG. Dans une seconde partie, on étudie une autre dynamique de condensat en chute dans le champ de gravité et en présence de deux guides dipolaires croisés fournis par des faisceaux gaussiens. On étudie la déflexion du condensat en résolvant l'équation de Gross-Pitaevskii dépendante de temps. On discute les possibilités d'optimisation de ce dispositif de déflexion et présente des résultats obtenus dans le cas d'un condensat à basse températureLn this thesis, at first we present a realistic theoretical model for generating shaped Bose-Einstein condensates (BECs) of a dilute atomic system, employing blue detuned Laguerre-Gauss (LG) laser beams. Such laser beams have modes which show anode in the center, and trap the atoms in a cylindrical geometry around the axis of propagation of the beam. We study the effect of changing the azimuthal index of the optical potential generated by these beams. One-dimensional (cigar-shape), two-dimensional (disk-shape) and three-dimensional (cylindrical-shape) condensate geometries are explored. We then present an analysis of the BEC growth dynamics, using the quantum kinetic theory. Our study shows that, for a fixed volume of the trap, the temperature of condensation increases substantially and the growth duration decreases significantly with the azimuthal index of the LG beam. Then we present another aspect of the study of the dynamics of a BEC falling in the gravity field in the presence of two crossing dipoles guides. We study the deflexion of the BEC by solving the time-dependent Gross-Pitaevskii equation. We explore the possibilities of optimization of this device and present results obtained in the case of low temperature dilute Bose-Einstein condensates
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Ben, Ismail Ahmed. "Etude des effets transitoires de la compensation de charge d'espace sur la dynamique d'un faisceau intense." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112114.
Full textAbstract:
L'un des défis dans la réalisation des accélérateurs d'ions est la maîtrise de la dynamique des faisceaux intenses à basse énergie. Cette dynamique est dominée par des effets non linéaires du champ de Charge d'Espace (CE). Ce champ est une source de formation d'un halo pouvant induire des pertes le long du transport. Une fois ionisé par le faisceau, le gaz résiduel, diffusé par la source et produit par la désorption des parois internes de l'accélérateur, contribue à la production d'électrons et d'ions. Suivant leur signe de charge par rapport au faisceau, ces particules seront repoussées ou confinées. L'accumulation de particules dans le faisceau contribue à la compensation du champ de CE. Cette neutralisation entraîne cependant de nouvelles non linéarités variables dans le temps. Cette thèse présente des travaux expérimentaux et de modélisation de la compensation de CE pour des faisceaux d'ions (H + ou H -). La dynamique de ces faisceaux est modélisée par un nouveau code PIC, CARTAGO, assurant le couplage entre le plasma créé et ces faisceaux. Une étude mono particulaire introduit la dynamique du plasma en présence du champ de CE et d'un champ magnétique extérieur. La modélisation de la compensation avec la version 1D du code a permis de donner les temps d'établissement et les degrés de compensation pour plusieurs cas de faisceaux et différentes pressions de gaz. La compensation d'un faisceau de protons a été étudiée plus particulièrement dans la ligne basse énergie de l'Injecteur de Protons de Haute Intensité (IPHI) de Saclay. Des confrontations expérimentales des résultats de modélisation 2D (r,z) dans une partie de cette ligne sont aussi détailléesA main interest in the design of ion accelerators is the control of the dynamics of intense beams at low energy. This dynamics is dominated by nonlinear effects of the Space Charge (SC) field. This SC field induces a halo formation what can induce losses along the transport. Once ionized by the beam, the residual gas, diffused by the source and produced by the desorption of the vacuum chamber of the accelerator, contributes to the production of electrons and ions. According to their sign of charge compared to the beam, these particles will be repelled or confined. The accumulation of particles in the beam contributes to the compensation of the SC field. However, this neutralization induces others non linearity which are dependent on time. This thesis presents an experimental and theoretical work of the SC compensation for ion beams (H + and H -). The dynamics of these beams is modelled by a new PIC code, CARTAGO, ensuring the coupling between the created plasma and the studied beams. A single-particle study introduces the dynamics of the plasma in presence of the SC field and of an external magnetic field. The modelization of the compensation with the 1D version of CARTAGO code gave the establishment times and the compensation degrees for several cases of beams and various gas pressures. The compensation of a protons beam was studied more particularly in the low-energy line of the Injector of Protons of High Intensity (IPHI) at Saclay. Experimental confrontations of the 2D (r,z) modelization results in a part of this line are also detailed
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Brunelle, Pascale. "Etude théorique et expérimentale des faisceaux dans l'anneau VUV super-ACO." Paris 7, 1990. http://www.theses.fr/1990PA077181.
Full textAbstract:
L'anneau VUV d'Orsay Super-ACO est opérationnel depuis le deuxième semestre 1987. Le quatrième onduleur vient d'être installé et 14 lignes fournissent régulièrement des faisceaux de photons pour 23 expériences. Parallèlement, les études de dynamique de faisceau et l'optimisation du fonctionnement se poursuivent. Le travail exposé ici concerne deux problèmes particulièrement importants pour les performances des anneaux de rayonnement synchrotron. Une étude systématique, théorique et expérimentale, de l'acceptance dynamique a clairement montré l'effet néfaste des résonances d'ordre 3 excitées par les hexapoles et des résonances d'ordre 4 excitées par les onduleurs. Une nouvelle optimisation de deux familles d'hexapoles a permis de s'affranchir de l'effet de la résonance d'ordre 3 la plus dangereuse et ceci s'est concrétisé par une amélioration substantielle de la vitesse d'injection. De plus, le choix d'un point de fonctionnement loin des résonances d'ordre 4 a conduit à une durée de vie des faisceaux satisfaisants pour les utilisateurs. Dans une deuxième partie, on a essayé d'évaluer l'impédance équivalente de la chambre à vide de Super-ACO, pour la comparer à la valeur expérimentale déduite des mesures sur le faisceau. L'impédance est un paramètre qui caractérise l'interaction d'un paquet de particules chargées avec son environnement. Sa valeur détermine les limitations en courant dues aux effets collectifs tels que l'allongement turbulent du paquet et l'instabilité transverse. L'utilisation du code de calcul TBCI a nécessité une modélisation de chacune des parties de la chambre à vide pour se ramener à une géométrie à symétrie cylindrique. Le Résonateur Large Bande a été choisi comme modèle d'impédance pour l'exploitation des résultats numériques. La comparaison avec la valeur expérimentale a permis de discuter l'intérêt de la méthodeSince raid 1987, Super-ACO, the Orsay VUV storage ring is operational. The fourth undulator has been recently installed and 14 beam lines can provide photon beams to 23 experiments. Simultaneously, beam dynamic studies and performance improvements are on the way. This work deals with two crucial points for satisfactory operation. A systematic theoretical and experimental study of the dynamic aperture has clearly shown the drastic effect of third and fourth order resonances excited respectively by sextupoles and undulators. A new optimization of two sextupole families has reduced the effect of the most dangerous third order resonance and then the injection rate was increased. Moreover the choice of a working point far away from fourth order resonances provides a satisfactory beam lifetime for users. In a second part, we tried to calculate the Super-ACO vacuum chamber impedance in order to compare it to the measured value deduced from experiments with the beam. The impedance characterizes the interaction between the bunch and the vacuum chamber. Its value defines the thresholds of collective effects such as bunch lengthening and transverse instability. The use of the TBCI code requires a specific modelisation of each part of the vacuum chamber in order to obtain a cylindrical symmetry. The Broad Band Resonator has been chosen as the impedance model to fit the numerical results. The comparison with the experimental value shows the limits and the accuracy of this method
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Ghanem, Naïma. "Dynamique de réactions d' atomes réfractaires étudiées au moyen de faisceaux moléculaires supersoniques croisés pulsés." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10513.
Full textAbstract:
Les etudes de dynamique de reactions d'atomes refractaires realisees au moyen d'un appareillage de faisceaux moleculaires croises couplant l'utilisation de tuyeres et de lasers pulses ont ete presentees. Le faisceau d'atomes refractaires a ete notamment produit en ensemencant le faisceau obtenu par la detente dans le vide d'un gaz comprime avec les atomes refractaires ablates par l'impact d'une impulsion laser ultraviolette sur une cible solide. La fluorescence induite par laser a permis de sonder les etats d'energie interne des atomes reactifs et des produits de reaction. Une etude complete de la reaction si+n#2osin+no a ete realisee. Cette reaction est endoenergetique et possede donc un seuil d'energie qui a ete trouve a une energie de translation relative e#t#r=0. 23 ev. Les distributions rovibrationnelles qui sont statistiques pres du seuil, accusent un ecart a la prediction statistique lorsque l'energie de collision augmente. L'energie de dissociation de sin a pu etre evaluee: 4. 54
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Pélissier, Jean-Luc. "Automatisation d'une station de test par faisceau d'électrons : localisation dynamique de fautes." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20269.
Full textAbstract:
Le memoire de these fait le point sur l'analyse de la defaillance, ses implications economiques, son interet pour le developpement des circuits integres vlsi. L'auteur souligne les imperfections des techniques classiques d'investigation traditionnellement appliquees a cette analyse. Il montre l'interet de l'analyse sans contact par faisceau d'electrons, et dans les differentes utilisations de cette methode, il montre quelles en sont les potentialites. Il choisit alors d'en privilegier une, et l'automatique. Cette automatisation presente deux aspects. L'un est lie a la gestion d'un parc de materiel important et l'auteur developpe le logiciel necessaire a son fonctionnement et a sa maintenance, l'autre concerne l'analyse et le traitement des resultats sous forme d'analyse et de traitement d'images
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Alghoraibi, Ibrahim. "Croissance et nanostructures inAs sur substrats InP pour les applications lasers à 1,55 µm en télécommunications optiques." Rennes, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAR0031.
Full textAbstract:
Les nanostructures telles que les boîtes quantiques ont suscité un grand intérêt ces dernières années. L’amélioration des performances des lasers à semi-conducteur motive ces études. Cette thèse porte sur la réalisation des nanostructures InAs sur substrat InP et leur intégration dans les lasers émettant vers 1,55 µm. Dans un premier temps la formation par épitaxie par jets moléculaires de nanostructures InAs sur substrats InP(100) est étudiée. La forme des nanostructures formées en fonction des conditions de croissance est analysée. Des lasers à fils quantiques ont ensuite été fabriqués en incorporant des fils quantiques dans la zone active des lasers. Les performances des composants en termes de courant de seuil sont comparables aux meilleurs résultats reportés dans la littérature. Dans une deuxième partie, des lasers à boîtes quantiques InAs/AlGaInAs ont été élaborés sur substrats InP(311)B. Cette orientation cristalline du substrat permet la formation de boîtes quantiques en grande densité. Un comportement spécifique du courant de seuil (régime de T0 négatif) a été observé. Les mesures complémentaires indiquent que ce comportement peut être interprété en considérant une répartition progressive des porteurs dans l’ensemble des boîtes quantiques avec la températureIn recent years, large interest has been devoted to quantum dot and quantum wire lasers. The main motivation of these research works is the expected improvements of the 1,55 µm emitting laser performances. The work reported in this manuscript concerns InAs nanostructures grown on InP substrates by molecular beam epitaxy. Two types of lasers have been studied. They are based respectively on InAs/GaInAsP quantum dash formed on InP(100) and InAs/AlGaInAs quantum dots grown on InP(311)B substrates. After nanostructure formation studies and optimizations, quantum dashes based laser emitting at room temperature with threshold current density of 375 A/cm2 have been achieved on InP (100) substrates. On (311)B substrates, QD lasers working up to 212 K have fabricated. In this laser, a large decrease of the threshold current from 110 to 140 K is observed. Complementary experiments show that the negative T0 regime can be related to a delayed thermalisation of carriers within quantum dot ensemble
12
Gallart, Mathieu. "Dynamique de recombinaison excitonique dans les puits quantiques GaN/AlGaN." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20091.
Full text
13
Diaz, Luque Julia. "Dynamique dans un réseau optique conservatif." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10047/document.
Full textAbstract:
Les réseaux optiques sont des structures créées par l'interférence de faisceaux lasers, qui permettent de piéger et d'ordonner les atomes froids. Ils sont devenus un système modèle pour divers domaines de la physique, car il est possible d'imiter d'autres systèmes en changeant la géométrie et les paramètres du réseau. Ces caractéristiques sont faciles à modifier expérimentalement, de sorte qu'il est possible d'obtenir des réseaux optiques conservatifs. Dans cette thèse, nous étudions la dynamique d'un atome piégé dans un réseau optique conservatif à 2D. Cette dynamique dépend des paramètres du réseau, et elle est souvent complexe. Cette thèse se situe donc à l'interface entre le domaine des atomes froids et celui de la dynamique non linéaire. L'étude de la dynamique dans le réseau optique nécessite d'abord un traitement dans la limite classique. Nous examinons premièrement les solutions des équations du mouvement obtenues par intégration numérique, pour les différentes configurations du système. Elles montrent une grande variété de régimes dynamiques possibles. Parmi ces régimes, on observe des phénomènes de synchronisation menant à un mouvement périodique accroché en fréquence. La synchronisation semble inhiber le chaos dans le système. Les principales solutions obtenues numériquement sont aussi étudiées analytiquement. Cette approche permet d'obtenir une description du mouvement pour les différents régimes dynamiques observés. Tous ces régimes sont faciles à reproduire expérimentalement et l'influence de la synchronisation sur l'apparition du chaos mérite d'être étudiée. D'autre part, cette analyse classique du système ouvre la voie à l'étude de sa limite quantiqueOptical lattices are structures created by the interference of laser beams, which make it possible to trap and arrange cold atoms. They have become a model system for several domains in physics, because it is possible to simulate other systems by changing the lattice geometry and its parameters. These characteristics are easy to modify experimentally. In particular, it is possible to obtain conservative optical lattices. In this thesis, we study the dynamics of an atom trapped in a 2D conservative optical lattice. The dynamics of the atom depends on the parameters of the lattice, and it is often complex. In consequence, this thesis is at the interface between the domains of cold atoms and non-linear dynamics. The study of the dynamics in the optical lattice needs to be done firstly in the classical limit. We examine in the first place the solutions to the movement equations obtained by numerical integration, for the different configurations of the system. They show a big variety of possible dynamical regimes. Amongst these regimes we find synchronization phenomena leading to a periodic movement locked in frequency. Synchronization seems to inhibit chaos in the system. The main solutions obtained numerically are also studied analytically. This approach allows us to obtain a description of the movement for the different dynamical regimes observed. All these regimes are easy to reproduce experimentally and the influence of synchronization on the existence of chaos needs to be studied. Additionally, this classical analysis serves as a basis for studying the system in the quantum limit
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Benseddik-Bencheqroune, Asmae. "Etude de la dynamique des réactions de l'aluminium avec O₂, CO₂ et SO₂ au moyen de faisceaux moléculaires supersoniques croisés pulsés." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10525.
Full textAbstract:
Productions des atomes al par vaporisation d'une cible solide par laser et ensemencement dans la detente supersonique d'un gaz vecteur. Etude des reactifs et du produit alo par fluorescence induite par laser. Determination des distributions rovibrationnelles et des sections efficaces de ces collisions reactives etat a etat en fonction de l'energie de collision
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Valette, Matthieu. "Etudes de dynamique faisceau pour les accélérateurs IFMIF." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS242/document.
Full textAbstract:
Dans le cadre de l'Approche Elargie pour la Fusion conclue entre le Japon et l'Europe, le projet IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) a été lancé pour l'étude des futurs matériaux pour la fusion qui devront résister à d'intenses flux de neutrons. Un composant majeur en est son ensemble de deux accélérateurs à très haute puissance (2×5 MW) qui produit le flux de neutrons en bombardant une cible de Lithium avec un faisceau de Deutérium à une énergie de 40 MeV. Vues ces spécifications ambitieuses, une première phase appelée EVEDA (Engineering Validation and Engineering Design Activity) prévoit l'étude et la réalisation d'un accélérateur prototype à l'échelle un jusqu'à 9 MeV au Japon. Le travail de cette thèse concerne le domaine de la Physique des Accélérateurs. Il consiste en des études de dynamique faisceau pour l'accélérateur prototype LIPAc, caractérisé par une intensité et une puissance jamais encore réalisées, exigeant de ce fait des qualités de faisceau exceptionnelles. Les caractéristiques de cet accélérateur, font qu'il requiert de nombreuses études et simulations pour toutes les étapes de sa mise en service. En parallèle, des études de fond sur les interactions coeur-halo et les effets de la charge d'espace dans les accélérateurs intenses, seront aussi menées. En particulier une nouvelle définition du halo d'un faisceau de particules, adaptée à l'étude de ces accélérateurs sera proposée et appliquéeAs part of the Broader Approach to Fusion concluded between Japan and Europe, the IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) project was launched for the study of future fusion materials resisting intense neutron fluxes. A major component of it is the couple of twin high power accelerators (2 × 5 MW) which will produce the neutron flux by bombarding a Lithium target with a deuterium beam at an energy of 40 MeV. Considering these ambitious specifications, a first phase called EVEDA (Engineering Validation and Engineering Design Activity) is ongoing to provide the design and construction of an up to scale prototype accelerator to an energy of 9 MeV in Japan. The work of this thesis belongs to the field of Accelerators Physics. It consists of beam dynamics studies for the prototype accelerator LIPAc, characterized by unprecedented current and power, thereby requiring outstanding beam quality. The characteristics of this accelerator, makes many studies and simulations for all stages of its commissioning required. Concurrently, background studies on core-halo interactions and on the effects of space charge on high current beams will also be conducted. In particular a new definition of the halo of a particle beam, adapted to the study of these accelerators will be proposed and implemented
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White, Simon. "Determination of the absolute luminosity at the LHC." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112145.
Full textAbstract:
Les paramètres les plus importants pour les performances d'un collisionneur de particules sont l'énergie et la luminosité. Les hautes énergies permettent aux expériences de physique des particules d'étudier de nouveaux effets. La luminosité décrit la capacité du collisionneur à produire le nombre requis d'interaction utile ou événement. Le Large Hadron Collider (Grand Collisionneur de Hadron) ou LHC a été conçu pour produire des collisions proton proton à une énergie dans le centre de masse de 14 TeV. Cette énergie est la plus haute jamais atteinte jusqu'alors dans un accélérateur de particules. Les connaissances et la compréhension de la physique des particules à de telles énergies sont basées sur des simulations et des prédictions théoriques. Contrairement aux collisionneurs électron positron pour lesquels la section efficace de diffusion de Bhabba peut être précisément calculée et utilisée pour calibrer la luminosité, il n'existe pas de processus ayant une section efficace bien connu et un taux de production suffisant pour être utilisé afin de calibrer la luminosité durant les premières années d'opération du LHC. La luminosité peut aussi être exprimée en fonction du nombre de charges par faisceau et leur taille au point d'interaction. Il est donc possible d'utilise cette propriété afin de déterminer la luminosité à partir des paramètres machine. La détermination de la luminosité absolue à partir des paramètres machine est une méthode alternative à celle utilisant les sections efficaces et offre des informations complémentaires au modèle de fragmentation. Pour le LHC, il a été proposé d'utiliser la méthode développée par S. Van Der Meer à ISR afin d'offrir une calibration de la luminosité aux expériences de physique des particules durant les premières années d'opération. Cette thèse décrit comment cette méthode a été implémentée et utilisée pour la première fois au LHC afin d'optimiser et de calibrer la luminosité. Des études complémentaires d'optique linéaire et de dynamique faisceau ainsi que des mesures faites pour le collisionneur RHIC sont aussi décritesFor particle colliders, the most important performance parameters are the beam energy and the luminosity. High energies allow the particle physics experiments to study and observe new effects. The luminosity describes the ability of the collider to produce the required number of useful interactions or events. The Large Hadron Collider (LHC) was designed to produce proton proton collisions at a center of mass energy of 14 TeV. This energy is the highest ever reached in a particle accelerator. The knowledge and understanding of particIe physics at such high energy is based on simulations and theoretical predictions. As opposed to electron positron colliders, for which the Bhabba scattering cross section can be accurately calculated and used for luminosity calibration, there are no processes with well known cross section and sufficiently high production rate to be directly used for the purpose of luminosity calibration in the early operation of the LHC. The luminosity can also be expressed as a function of the numbers of charges per beam and the beam sizes at the interaction point. Using this relation the absolute luminosity can be determined from machine parameters. The determination of the absolute luminosity from machine parameters is an alternative to the cross section based calibration and provides complementary information to the fragmentation model. Ln the LHC, it was proposed to use the method developed by S. Van Der Meer at the ISR to provide a luminosity calibration based on machine parameters to the physics experiments during the first year of operation. This thesis presents how this method was implemented and performed for the first time in the LHC to optimize and calibrate the luminosity. Additional beam dynamics and optics studies and measurements performed at the RHIC collider will also be presented
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Piot, Philippe. "Diagnostics pour faisceaux d'électrons à forte brillance et leurs applications à la dynamique de faisceau dans un laser à électrons libres supraconducteur avec système de récupération d'énergie." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10135.
Full textAbstract:
Un laser a electrons libres infrarouge (irfel) utilisant un accelerateur supraconducteur avec systeme de recuperation d'energie a ete construit et recemment mis en route a thomas jefferson national accelerator facility. Le systeme se compose principalement d'un injecteur, dont la source d'electrons est basee sur l'effet photoelectrique. Cette source peut produire des paquets d'electron fortement charges (60 pc) ultra-court (1 ps), ayant une energie de l'ordre de 10 mev. Ces electrons sont ensuite injectes dans un accelerateur lineaire ou ils sont acceleres jusqu'a une energie pouvant atteindre 48 mev. Le systeme de production de lumiere se compose d'un onduleur plan dont l'emission spontanee est amplifiee grace a une cavite optique resonnante. Le present rapport decrit les diagnostics qui ont ete developpes afin de caracteriser les espaces de phase transversaux et longitudinal du faisceau d'electron de l'accelerateur. Nous decrivons aussi les applications de ces diagnostics a quelques problemes de dynamique de faisceau. Quand cela fut possible nous avons tente de comparer les resultats de nos mesures avec des simulations numeriques.
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Catterou, Thomas. "Etude numérique et expérimentale du comportement dynamique non linéaire d'un réseau de tubes avec jeux : application aux faisceaux d'aiguilles combustibles RNR." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0443/document.
Full textAbstract:
Dans un assemblage combustible de réacteur à neutrons rapides, les aiguilles combustibles sont insérées en faisceau dans un tube hexagonal avec des jeux de montage. Lors de situations transitoires accidentelles de type séisme ou dans des phases de transport et de manutention des assemblages, les aiguilles sont donc susceptibles de se déplacer légèrement dans le faisceau et de s’entrechoquer les unes avec les autres, plusieurs centaines de milliers de contacts auront alors lieu dans le faisceau. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode numérique capable simuler le comportement dynamique du faisceau avec jeu, afin d’évaluer les efforts de contact pour pouvoir dimensionner mécaniquement les aiguilles combustibles pour ce type de sollicitation. Le sodium n’est pas représenté, on s’intéresse donc ici au comportement de l’assemblage en air. Le comportement dynamique de l’aiguille a été étudié expérimentalement sur un banc d’essai spécialement conçu dans le cadre de cette thèse et il sera présenté dans un premier temps. L’analyse des essais de vibration libre a permis de mettre en évidence un amortissement non-linéaire dont la phénoménologie sera détaillée. La méthode numérique choisie sera ensuite décrite et comparée à des références analytiques et expérimentales, en particulier afin de justifier des critères de choix des paramètres numériques qui ont été identifiés. Enfin, on s’intéressera à la modélisation d’un assemblage combustible complet, avec différents types de représentation et à la comparaison des résultats à des essais de chocs ce qui conclura la présentationUnderstanding of phenomena taking place in a structure with multiple clearances is an industrial challenge. The fuel pellets in the SFR (Sodium-cooled Fast Reactor) prototype ASTRID are enclosed in small and long pins which form a bundle inside a hexagonal assembly. The assessment of stresses in the pins during dynamic loadings is essential for the safety studies of the project. Experimental tests on the test bed CARNAC have been conducted to understand the dynamical behavior of fuel pin with their pellets. Then a numerical model has been chosen to simulate the release of an assembly against a stop. The difficulty is to simulate the dynamical behavior of a structure with a huge number of internal contacts. Numerical method has been validated on a basic problem with a reference semi-analytical method. Simplified models of the pin bundle are created to understand dynamical phenomena of a multicontact system. Then, the whole assembly is modeled. Sub-structuring to accelerate computation and a precise contact law representative of the pin to pin contacts are used. Displacements, energy and contacts force are analyzed with or without clearance. Numerical results are confronted to a previous experiment made in the CEA and provide a very good fit. The average kinetic behavior of assembly is well approximated by a beam structure, if pins are linked. Contact forces are well assess with conservatism using simplified model of a pin row
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M'Garrech, Slah. "Utilisation de faisceaux d'électrons pour la production des noyaux radioactifs par photo-fission." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007094.
Full textAbstract:
Le thème central de cette thèse est l'étude de la faisceaulogie de l'accélérateur ALTO et des lignes de transport associées. La première partie présente l'étude effectuée sur l'injecteur. Les simulations faites à l'aide du code de calcul PARMELA, ont permis l'optimisation des caractéristiques du pré-groupeur afin d'obtenir un bon groupement à l'entrée du groupeur et á l'entrée de la section accélératrice en fonction de la distance qui les sépare. La deuxiéme partie de cette thèse a porté sur les mesures de l'émittance transverse du faisceau à la sortie du groupeur. La méthode choisie est celle de trois gradients et le système optique utilisé est un solénoide. Les résultats obtenus s'avèrent en bon accord avec des mesures antérieures. Enfin un calcul de la ligne optique a été réalisé afin d'optimiser le transport du faisceau jusqu'à la cible PARRNe sans dégrader ses caractéristiques. Les codes de calcul utilisés sont BETA et TRACE-WIN.
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Ponton, A. "Étude de la dynamique des faisceaux dans l'accélérateur primaire d'EURISOL et de ses cavités supraconductrices de type « triple spoke »." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546137.
Full textAbstract:
EURISOL sera la source de prochaine génération pour la production de faisceaux intenses d'ions exotiques. Son complexe accélérateurs se compose d'un linac primaire, des ensembles cibles et sources et d'un linac de post-accélération qui fournit les ions radioactifs aux différentes aires expérimentales. L'étude menée dans ce mémoire concerne l'accélérateur primaire : un linac RF supraconducteur capable d'accélérer plusieurs types d'ions (D+, 3He2+ et H
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Coacolo, Jean-Louis. "Etude de la dynamique de faisceaux courts d'électrons en début de ligne accélératrice du laser à électrons libres ELSA." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10133.
Full textAbstract:
La recherche d'une grande efficacite de conversion d'energie entre le faisceau d'electrons et de photons, dans l'onduleur du laser a electrons libres, demande une connaissance approfondie de l'evolution de la qualite de faisceau. D'autant plus que la duree de celui-ci est de quelques dizaines de picosecondes, un domaine qui est mal connu. La degradation de cette qualite est due essentiellement, aux effets de champ propre dans la phase initiale de l'acceleration des electrons. En vue d'optimiser la qualite du faisceau, un modele analytique et une simulation numerique sont developpes pour etudier l'emission et la dynamique de faisceaux courts d'electrons dans le debut de la ligne acceleratrice. Les particules etant soumises a une acceleration brutale, nous devons prendre en compte les effets de retard relativiste et de rayonnement. L'interaction entre les electrons sera donc modelisee par les potentiels de lienard-wiechert. L'evolution des differentes emittances (grandeurs caracterisant la qualite de faisceau), la dispersion en energie, l'enveloppe du faisceau et la densite de courant maximale sont etudiees en fonction des parametres du faisceau et de la ligne acceleratrice. Finalement, nous etudions l'influence d'une lentille magnetique sur la qualite du faisceau mesuree par les diverses emittances et une comparaison avec les resultats experimentaux est faite
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Ponton, Aurélien. "Etude de la dynamique des faisceaux dans l'accélérateur primaire d'EURISOL et de ses cavités supraconductrices de type "triple spoke"." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112115.
Full textAbstract:
EURISOL sera la source de prochaine génération pour la production de faisceaux intenses d’ions exotiques. Son complexe accélérateurs se compose d’un linac primaire, des ensembles cibles et sources et d’un linac de post-accélération qui fournit les ions radioactifs aux différentes aires expérimentales. L’étude menée dans ce mémoire concerne l’accélérateur primaire : un linac RF supraconducteur capable d’accélérer plusieurs types d’ions (D + , 3 He2+ et H − ) jusqu’à une puissance maximale de 4 MW. Des simulations de la dynamique des faisceaux ont démontré qu’il était très favorable de baser l’accélération dans la partie de moyenne énergie (0. 2 < beta < 0. 4) sur des cavités de type « triple spoke » fonctionnant à 352 MHz. La conception électromagnétique de la cavité proposée a conduit, grâce à une géométrie originale, à des valeurs de champs maximaux de surface de 33 MV/m pour le champ électrique et de 72 mT pour l’induction magnétique à un gradient accélérateur ambitieux de 8 MV/m. Le transport des faisceaux dans la structure proposée initialement pour le linac primaire d’EURISOL a ensuite été simulé. Une solution alternative et périodique pour la partie de basse énergie est également proposée. Celle-ci conduit à réduire considérablement l’augmentation des valeurs de l’émittance et des paramètres de haloEURISOL will be the next generation source of intense radioactive ion beams. Its accelerator complex consists of a driver linac, a set of targets and sources and a post-accelerator linac which aims at supplying different experimental areas with the exotic ions. The presented study deals with the driver accelerator: a superconducting RF linac capable of accelerating different ion kinds (D + , 3 He2+ and H − ) up to a maxi- mal power of 4 MW. First beam dynamics studies pointed out a very good acceleration efficiency when triple spoke cavities working at a frequency of 352 MHz are used in the medium energy part (0. 2 < beta < 0. 4). Thanks to a novel geometry, the electromagnetic design of the proposed cavity leads to 33 MV/m and 72 mT for the peak electric field and magnetic induction respectively at an ambitious accelerating field of 8 MV/m. The beam transport was then simulated and optimized in the original layout and calculations were also performed considering an alternative, periodic solution, for the low energy part. The “all-periodic” linac keeps the beam qualities better by strongly reducing the emittance growth and the halo formation
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Plassard, Fabien. "Optics optimization of longer L* Beam Delivery System designs for CLIC and tuning of the ATF2 final focus system at ultra-low β* using octupoles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS122/document.
Full textAbstract:
Un défi important pour les futurs collisionneurs linéaires électron-positron est de pouvoir focaliser le faisceau à des tailles transverses de l’ordre du nanomètre au point d’interaction (IP), permettant d’atteindre la luminosité de conception. Le système délivrant les faisceaux d’e- et de e + de la sortie du Linac principal vers le point d’interaction, le Beam Delivery System (BDS), réalise les fonctions critiques requises pour atteindre l’objectif de luminosité, tel que la collimation et la focalisation du faisceau. Le faisceau est focalisé par le système de focalisation finale (FFS) tout en corrigeant les aberrations d’ordre supérieur propagées le long du système. Les effets chromatiques contribuant à l’élargissement de la taille du faisceau, sont amplifiés par la force de focalisation des deux derniers quadripôles QF1 et QD0, ou doublet final (FD), et par la longueur de la distance focale finale L* entre QD0 et l’IP. L’approche de correction de la chromaticité retenue pour les deux grands projets actuels de collisionneurs linéaires, CLIC et ILC, est fondée sur la correction locale de la chromaticité générée par le doublet final. Ce schéma est actuellement testé à l’ATF2 au KEK (Japon). Ce travail de thèse se concentre sur les problématiques liées au système de focalisation finale du projet CLIC re-optimisé avec un plus long L*, dans le cadre de la simplification de l’interface machine-détecteur (MDI), ainsi que sur le travail expérimental conduit à l’ATF2 pour l’optimisation et l’étude des optiques du système de focalisation finale à ultra-bas β* incluant les tout premiers est in situ des octupôles à l’ATF2The future machines considered to carry out high precision physics in the TeV energy regime are electron-positron (e+e−) linear colliders. Future linear colliders feature nanometer beam spot sizes at the Interaction Point. The Beam Delivery System (BDS) transports the e + and e− beams from the exit of the linacs to the IP by performing the critical functions required to meet the CLIC luminosity goal such as beam collimation and focusing. The beam is focused through the Final Focus System while correcting higher order transport aberrations in order to deliver the design IP beam sizes. The chromatic contributions are amplified by the focusing strength of the two last quadrupoles named QD0 and QF1, reffered to as the Final Doublet (FD), and by the length of the final focal distance L* between QD0 and the IP. The chromaticity correction approach chosen for the CLIC FFS is based on the Local chromaticity correction scheme which uses interleaved pairs of sextupole magnets in the FD region in order to locally and simultaneously correct horizontal and vertical chromaticity. The current linear collider projects, the Compact Linear Collider (CLIC) and the International Linear Collider (ILC) have FFS lattices based on the Local Chromaticity correction scheme. This scheme is being tested in the Accelerator Test Facility 2 (ATF2) at KEK (Japan). This thesis concentrates on problems related to the optimization of BDS lattices for the simplification of the CLIC Machine Detector Interface (MDI) and on the experimental work for the implementation and study of a CLIClike FFS optics for the ATF2, referred to as ultra-low β* optics
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Chefdeville, Simon. "Dynamique de collisions moléculaires à très basse énergie : mise en évidence expérimentale de résonances quantiques." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0340/document.
Full textAbstract:
Les calculs théoriques prévoient que la dynamique d’excitation rotationnelle desmolécules CO et O2, induite par collision avec H2, est dominée par des résonancesquantiques aux très basses énergies. Leur mise en évidence expérimentale estrendue difficile par la nécessité d’obtenir des énergies de collision très faibles et unegrande résolution en énergie. Les expériences menées grâce à un montage defaisceaux moléculaires croisés à angle d’intersection variable, nous permettent ainsid’observer le seuil des transitions j = 0 1 de CO à 3,85 cm-1 et Nj = 10 11 de O2à 3,96 cm-1. Ces énergies correspondent à l’énergie cinétique moyenne d’un gaz àune température inférieure à 4 K. Les pics dans le tracé des sections efficacesintégrales en fonction de l’énergie de collision, constituent la première observationexpérimentale de résonances pour des processus inélastiques. Le bon accord avecles calculs théoriques permet de valider les potentiels d’interaction et ainsi dedéduire les constantes de vitesse pour la modélisation du milieu interstellaire. Nosrésultats expérimentaux mettent en relief la nature quantique des interactionsmoléculaires aux très basses énergiesTheoretical calculations predict that the dynamics of rotational excitation of CO or O2molecules, induced by collisions with H2, are dominated by quantum scatteringresonances at very low energies. However, experimental observation of these effectsis challenging: very low collision energies and high energy resolution are bothrequired. Experiments performed with a crossed molecular beam apparatus withvariable intersection angle allow us to observe the thresholds of the CO (j = 0 1)transition at 3.85 cm-1 and the O2 (Nj = 10 11) transition at 3.96 cm-1, whichcorrespond to the average kinetic energy of a gas below 4 K. The peaks in theintegral cross section’s collision energy dependence constitute the first experimentalobservation of resonances in an inelastic process. The good agreement betweentheory and experiment reinforces the confidence in the interaction potentials used todeduce rate coefficients for modeling the interstellar medium in the 1-20 K range. Ourexperimental results highlight the quantum nature of molecular interactions at verylow energies
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Benseddik, Asmae. "Etude de la dynamique des réactions de l'aluminium avec O, CO et SO au moyen de faisceaux moléculaires supersoniques croisés pulsés." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611772m.
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Vinatier, Thomas. "Influence des paramètres du laser sur la dynamique des paquets courts d’électrons relativistes dans des accélérateurs linéaires basés sur des canons RF et développement de diagnostics associés." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112195/document.
Full textAbstract:
Dans de nombreuses applications, des paquets d’électrons relativistes sub-ps sont requis : Accélération laser-plasma, Lasers à électrons libres, Génération de rayonnement THz intense, Etude des phénomènes ultra-rapides dans la matière… L’aspect court des paquets et la nécessité d’un fort courant crête pour les applications impliquent de fortes forces de charge d’espace conduisant à une dégradation des propriétés du faisceau, telle que son émittance transverse et sa longueur. La principale difficulté est de caractériser, modéliser et prendre en compte ces effets. Ma thèse s’inscrit dans ce cadre à travers l’étude de la dynamique et des diagnostics associés à ces paquets courts. Le chapitre 2 rassemble des mesures de plusieurs propriétés du faisceau : charge, émittance transverse et longueur. L’originalité de mon travail réside dans l’utilisation de méthodes simples, des points de vues théoriques et technologiques. Ces méthodes, plus adaptées pour des faisceaux moins extrêmes, permettent néanmoins d’obtenir de très bons résultats. J’ai en particulier développé une méthode de mesure de charge à partir de la mesure de l’intensité lumineuse émise par un écran scintillant suite à l’interaction avec le faisceau. Cette méthode permet de mesurer précisément des charges inférieures à 100 fC, ce qui surpasse les capacités des diagnostics classiques (ICT et Coupe de Faraday) limités au picocoulomb à cause du bruit électronique. Cette méthode est utile, du fait que les paquets courts sont souvent faiblement chargés pour limiter l’effet des forces de charge d’espace. J’ai aussi adapté des méthodes multiparamétriques pour mesurer l’émittance transverse et la longueur des paquets d’électrons. Ces méthodes indirectes permettent de déterminer ces propriétés à partir de la mesure d’autres propriétés plus accessibles : les dimensions transverses pour l’émittance et la dispersion en énergie pour la longueur. La mesure de longueur (méthode des 3 phases) donne de très bons résultats, puisqu’elle permet de mesurer avec une précision meilleure que 10% des longueurs rms inférieures à la picoseconde. La mesure d’émittance sans prise en compte des forces de charge d’espace donne des résultats mitigés, puisque la précision varie de 20% (méthode des 3 gradients) à plus de 100% (méthode des 3 écrans). Une amélioration significative de la précision, jusqu’à un facteur 5, peut être obtenue en prenant en compte les forces de charge d’espace via une équation d’enveloppe, ce qui constitue l’originalité de mon travail. Le chapitre 3 consiste en une comparaison des propriétés des paquets courts d’électrons, unique ou longitudinalement modulé, générés par trois méthodes différentes : Utilisation d’une impulsion laser courte ou longitudinalement modulée dans un canon RF ; Compression magnétique dans une chicane ; Compression RF dans une structure accélératrice (Velocity Bunching). J’ai en particulier montré que, à charge égale, la génération de paquets courts via une impulsion laser courte dans un canon RF est désavantageuse, des points de vue de la longueur et de l’émittance transverse du faisceau, par rapport à la compression magnétique RF d’un paquet déjà accéléré. Cela est expliqué par les forces de charge d’espace plus importantes juste après l’émission du faisceau par la photocathode. Il est également consacré au développement et au test de modèles analytiques de la dynamique longitudinale des faisceaux. J’ai développé une matrice de transfert longitudinale pour un canon RF, en partant du modèle de K. J. Kim. Ce modèle a été comparé avec plusieurs mesures effectuées à PITZ et PHIL et a prouvé être précis sur les aspects énergétiques et temporels, mais pas sur l’aspect de la dispersion en énergie. J’ai également développé un modèle analytique du phénomène de velocity bunching dans des structures accélératrices à onde progressive, en partant d’un modèle simple développé par P. PiotIn several applications, quasi-relativistic sub-ps electron bunches are required: Laser-plasma acceleration, Free electron lasers, Generation of intense THz radiation, Study of ultra-fast phenomena in matter… The short nature of the bunch and the necessity of a high peak current for the applications imply strong space-charge forces leading to a degradation of beam properties, as its transverse emittance and duration. The main difficulty is to characterize, model and take into account these effects. My thesis falls within this context through the study of dynamics and diagnostics related to these short bunches, namely whose rms duration is not directly measurable by an electronic method locating the border at a few tens of picoseconds. The chapter 2 consists in the measurements of several properties of these bunches: charge, transverse emittance and duration. The originality of my work is that I use simple methods, both on the theoretical (analytical at maximum) and technological (using only common elements of electron accelerators) point of view. These methods, more suitable for less extreme bunches, allow however obtaining very good results. I especially developed a method of charge measurement from the measurement of the light intensity emitted by a scintillating screen following the interaction with an electron beam. This method allows precisely measuring charges lower than 100fC. This is better than the capabilities of classical diagnostics (ICT and Faraday Cup) limited to the picocoulomb because of electronic noise. This method is useful since the short bunches are often low-charged to minimize the effects of space-charge forces. It will also be used for detectors calibration, which requires low charges. I also adapt multiparametric methods to measure the transverse emittance and duration of electron bunches. These indirect methods allow determining these properties from the measurement of other more accessible properties: the transverse dimensions for the transverse emittance and the energy spread for the duration. The duration measurement (3-phase method) gives very good results, since it allows determining with accuracy better than 10% rms durations lower than one picosecond. The emittance measurement without taking into account the space-charge forces in the modeling gives mixed results, since the accuracy is from 20% (3-gradients method) to more than 100% (3-screens method). A significant accuracy improvement, up to a factor of 5, can be obtained by taking the space-charge forces into account through a beam envelop equation, which constitutes the originality of my work. The chapter 3 consists in the comparison of the properties of short electron beams, single or longitudinally modulated, generated by three different methods: Injection of a short or longitudinally modulated laser pulse in an RF-gun; Magnetic compression in a chicane; RF-compression in an accelerating structure (Velocity Bunching). I particularly shown that, at equal conditions of charge, the generation of short bunches thanks to a short laser pulse driven an RF-gun is disadvantageous, both from the beam duration and transverse emittance point of view, with respect to a magnetic or RF compression of an already accelerated beam. This is explained by the more important space-charge forces just after the beam emission by the photocathode. It also consists in the development and test of analytical models for longitudinal beam dynamics. I developed a longitudinal transfer matrix for RF-gun, starting from a Kim-like model. This model has been compared with several measurements performed at PITZ and PHIL and shown to be accurate on the energy and temporal aspects, but not on the energy spread aspect. I also developed an analytical model of the velocity bunching phenomenon in travelling wave accelerating structures, starting from a simple model developed by P. Piot
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Habet, Sami. "Concept of a polarized positron source for CEBAF." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASP170.
Full textAbstract:
Cette thèse se concentre sur le développement de faisceaux de positrons polarisés et non polarisés pour le futur programme expérimental en physique hadronique au Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). Le défi principal consiste à produire des faisceaux de positrons polarisés à haute intensité et à cycle de service élevé (Duty cycle). La source de positrons du JLab, basée sur la technique PEPPo (Polarized Electrons for Polarized Positrons), vise à utiliser un faisceau continu d'électrons de haute intensité (1 mA) et hautement polarisés (90%) d'énergie modérée (120 MeV) pour produire soit un faisceau de positrons de faible intensité (>100nA) et hautement polarisés (60%), soit un faisceau de positrons de haute intensité (>3 μA) et non polarisés.L'optimisation de la disposition et des performances de la source de positrons est examinée dans cette thèse. La source est conçue avec un second injecteur spécialisé pour générer, transporter, accélérer et façonner les faisceaux de positrons. Elle est compatible avec l'accélération au Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF), et les résultats de l'investigation sont présentés dans ce documentThis thesis focuses on the development of polarized and unpolarized positronbeams for the future experimental program in hadronic physics at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). The primary challenge is to produce high-duty-cycle and high-intensity polarized positron beams. The JLab positron source, which is based on the PEPPo (Polarized Electrons for Polarized Positrons) technique, aims to use a high-intensity (1 mA) and highly polarized (90%) continuous electron beam of moderate energy (120 MeV) to produce either a low intensity (>100nA), highly polarized (60%) positron beam or a high intensity (>3 μA), unpolarized positron beam.The optimization of the layout and performance of the positron source is examined in this thesis. The source is designed with a specialized second injector to generate, transport, accelerate, and shape positron beams. It is compatible with acceleration at the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF), and the investigation results are presented in this document
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Morel, Aurélien. "Dynamique de recombinaison électron-trou dans les puits et les boites quantiques InGaN / (Al)GaN." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20063.
Full text
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Parmentier, François. "Corrélations Hanbury-Brown et Twiss aux temps courts de faisceaux monoélectroniques dans les conducteurs balistiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00556458.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude des corrélations de courant de faisceaux mono-électroniques dans un conducteur quantique balistique. Nous utilisons une capacité mésoscopique comme source d'électrons uniques afin d'émettre à la demande des charges dans un canal de bord de l'effet Hall quantique. En présence d'une forte tension d'excitation radiofréquence, la source émet périodiquement un électron unique suivi d'un trou, générant un courant alternatif quantifié en unités de 2ef_0, où f_0 est la fréquence d'excitation. Nous avons mesuré le bruit émis par la source, et mis en évidence une limite de bruit haute fréquence fondamentale, appelée jitter quantique, qui est la signature de l'émission de charges uniques. Les mesures sont en très bon accord avec un modèle heuristique décrivant le système comme une source d'électrons uniques parfaite, ainsi qu'avec un modèle plus raffiné de diffusion des ondes électroniques. Nous avons également mesuré les autocorrélations des fluctuations du courant après partition par un contact ponctuel quantique jouant le rôle de lame séparatrice électronique. Cette géométrie, analogue électronique de l'expérience de Hanbury-Brown et Twiss en optique quantique, permet de quantifier la qualité de l'émission de particules uniques. Dans un conducteur balistique, cette géométrie permet en outre de compter le nombre d'excitations générées à chaque cycle, ainsi que de mesurer leur distribution en énergie. Ces deux expériences constituent les premières réalisations d'expériences d'optique quantique électronique avec des charges uniques. Elles permettent d'envisager des expériences plus complexes, comme la collision de deux charges, et la tomographie d'un électron unique.
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Bouallegue, Kaïs. "Contribution à la radio intelligente à forte mobilité : adaptation spectrale et allocation dynamique des ressources." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0023.
Full textAbstract:
Les objectifs essentiels des opérateurs ferroviaires sont d'augmenter la sécurité, de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance, d'accroître l'attrait et le profit en offrant de nouveaux services aux passagers. Ces objectifs seront atteintsgrâce à une énorme augmentation des échanges de flux de données entre les infrastructures existantes et les technologies présentes utilisées au bord du train. L'efficacité spectrale, l'optimisation des ressources radioélectriques ainsi que l'interopérabilité mais aussi la fiabilité des communications sont des éléments majeurs pour les applications ferroviaires. Ces contraintes ainsi que l'utilisation sporadique des bandes fréquentielles à disposition ont donné le jour à la radio intelligente. Cette dernière se présente comme une technologie émergente qui améliore les performances des systèmes radio existants en intégrant l'intelligence artificielle avec la radio logicielle. Un système radio intelligent est défini par sa capacité à être conscient de son environnement radioélectrique. En effet, afin d'optimiser au maximum les opportunités spectrales qui lui sont offerts, le dispositif radio intelligent doit être capable de transmettresur des bandes laissées libres tout en réalisant un sondage spectral afin de ne pas interférer avec les utilisateurs ayant la priorité sur la bande mais aussi pour détecter d'autres fréquences vacantes. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de nous concentrer sur la problématique de détection de spectre dans un environnement à très forte mobilité. Certaines contraintes sont à prendre en compte, telles que la vitesse. À cela s'ajoute les contraintes de réglementation concernant les critères de détection, telles que la norme IEEE 802.22 WRAN qui stipule que la détection d'un utilisateur prioritaire doit être réalisée à -21dB dans un laps de temps de 2 secondes. L'objectif est donc de concevoir un terminal radio intelligent dans les conditions physiques et réglementaires de transmission dans un environnent ferroviaireThe main objectives of railway operators are to increase safety, reduce operating and maintenance costs, increase attractiveness and profit by offering new services to customers. These objectives will be achieved through a huge increase of data fluxes between existing infrastructure and the technologies currently used on the train. Spectral efficiency, optimization of radio resources, interoperability and reliability of communications are major elements for railway applications. These constraints and the sporadic use of available frequency bands have gave rise to cognitive radio. Cognitive radio is an emerging technology that improves the performance of existing radio systems by integrating artificial intelligence with software radio. A cognitive radio system is defined by its ability to be aware of its radio environment. Indeed, to optimize as much as possible the available spectral opportunities, the cognitive radio device must be able to transmit on free bands while performing a spectrum sensing to not interfere with users having priority on the band and to detect other vacant frequencies. As part of this thesis, we propose to focus on the problem of spectrum detection in a highly mobile environment. Some constraints should be considered, such as speed. Added to this, there are regulatory constraints on detection criteria, such as the IEEE 802.22 WRAN standard, which stipulates that detection of a priority user must be performed at -21 dB within a period of 2 seconds. The objective is therefore to design an intelligent radio terminal in the physical and regulatory conditions of transmission in a railway environment
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Bessière-Pacurar, Charlotte. "Compréhension et quantification des mécanismes hydrodynamiques locaux liés à l'aération au sein de faisceaux de fibres creuses immergées." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0041/document.
Full textAbstract:
La thèse est consacrée à l’étude de l’influence de l’aération sur le colmatage demembranes fibres creuses, en application aux bioréacteurs à membranes (BAMs)traitant les eaux usées. Un pilote expérimental permet des expériences de filtrationpar plusieurs faisceaux de fibres creuses immergées, en filtration externe-interne, lacompacité des fibres est proche de la configuration de modules membranairesindustriels. Les fibres ont une surface totale de 1,2 m. Les filtrations sont menéessur une suspension synthétique complexe dont les caractéristiques rhéologiquessont comparables à celles des boues activées de BAM. Les différents paramètresde l’aération testés sont le débit d’air, le lieu d’injection des bulles, et le type debulles injectées (grosses ou fines), pour un flux de filtration constant égalementparamètre d’étude. Pour des conditions d’aération montrant des performances defiltration contrastées, il est effectué la caractérisation locale de la phase gaz parbisonde optique, à l’intérieur des faisceaux de fibres. La rétention gazeuse et lesprofils de vitesse (tant la vitesse moyenne des bulles, que les fluctuations de vitesse)sont mesurés et analysés en fonction des paramètres d’aération. La synthèse des résultats met en évidence deux mécanismes hydrodynamiqueslocaux liés à l’aération, et permettant d’expliquer les performances de filtrationconsidérées. Les perspectives de l’étude proposent des emplacements pour lesaérateurs ce qui pourrait mener à une meilleure utilisation de l’air pour la réductiondu colmatage dans les bioréacteurs à membranesThis thesis is dedicated to better understand the role of aeration to limit fouling onsubmerged hollow fibers membrane fouling, for wastewater treatment industry. Thisstudy uses an innovative experimental setup to perform outside-in filtrationexperiments thanks to several submerged loose hollow fibers organized in confinedbundles. The total membrane area is about 1.2 m2; the configuration of the bundlesis close to the one found in Membrane Bioreactors (MBRs). A complex synthetic fluidwith rheological characteristics close to MBRs sludge is used. Different aerationconditions such as the air flowrate, the location of the air injection, the type ofbubbles injected (whether they are coarse or fine bubbles injected in the reactor)were tested and membrane performances were analysed under a low or a ratherhigh flux of filtration. In specific aeration conditions showing a different behaviour interm of fouling, local characterization of the dispersed phase in an air and watersystem was undertaken by optical probes. Gas hold up and both mean and rootmean square bubble velocity profiles were determined and analysed regarding thelocation of air injection, the air flowrate and the type of bubbles. This study helps understanding the link between local hydrodynamics and foulingmechanisms and could lead to input for aeration device design and location in orderto decrease operating costs due to aeration in Membrane Bioreactors technology
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Boussaid, Ramzi. "Etude et développement d'un refroidisseur radiofréquence à gaz tampon pour des faisceaux radioactifs de très hautes intensités." Phd thesis, Université de Caen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00787132.
Full textAbstract:
L'installation DESIR/SPIRAL2 est une installation de faisceaux radioactifs de faible énergie et de seconde génération. Les flux d'ions radioactifs produits nécessiteront une purification isobariques des isotopes. Cette séparation sera faite par un séparateur de très haute résolution (HRS) développé au Centre d'Etudes Nucléaire de Bordeaux Gradignan, CENBG. Pour avoir des performances nominales le HRS requiert des faisceaux de faible émittance. La seule technique universelle qui peut aboutir à un faisceau de faible émittance est le refroidisseur radiofréquence à gaz tampon, le RFQ Cooler. Le but du RFQ Cooler est de réduire l'émittance du faisceau à moins de 1 π.mm.mrad ainsi que la dispersion longitudinale en énergie d'environ 1 eV, en utilisant des faisceaux de hautes intensités (i≈1µA). De ce fait, l'effet de la charge d'espace est considérable à la dégradation du faisceau refroidit. La compensation de cet effet exige des tensions RF et des fréquences élevées, respectivement quelques kilovolts et de quelques mégahertz. Ces derniers points différencient ce Cooler avec ceux qui existent. Le prototype du RFQ Cooler examiné pendant cette thèse, communément appelée " SHIRaC". Il a été développé de façon à transmettre au moins 60 % des ions à haute intensité. Les simulations numériques liées à la définition du SHIRaC ont conduit à trouver les paramètres de fonctionnement en termes de la pression, le champ de guidage et les tensions de polarisation des électrodes de la cellule d'injection et d'extraction. Elles ont permis également de choisir et optimiser un triplet électrostatique d'extraction pour adapter le faisceau refroidit et extrait du SHIRaC au HRS. A 1µA, les résultats optimums de refroidissement des ions 133Cs+ sont variants : soit une dispersion en énergie minimale de 1.15 eV pour une transmission de 21 % soit une dispersion en énergie de 4.67 eV pour une transmission de 60 %. L'émittance est d'environ 2.2 π.mm.mrad. La dégradation de la dispersion en énergie est due à la contribution de l'effet de la charge d'espace et du champ longitudinal. En dehors du RFQ, où les deux effets dégradent la dispersion en énergie. Pour achever la réduction de deuxième effet, nous avons remplacé la lentille à trois électrodes de la cellule d'extraction par une à deux électrodes. En se servant de cette nouvelle lentille les dispersions en énergie se sont réduites de quelques pourcents : La dispersion en énergie correspondant à une transmission de 60 % a été réduite à 3.85 eV. Cependant, la dispersion en énergie minimale a été légèrement diminuée à 1.08 eV mais avec une augmentation de la transmission à 26 %. L'émittance est en dessous de 2 π.mm.mrad. Les faisceaux disponibles au SPIRAL 2 sont intensifs et radioactifs. Ainsi, il serait indispensable de considérer l'effet de la nucléarisation sur l'environnement pour le RFQ Cooler SPIRAL2/DESIR. La réduction de cet effet exige le confinement de la matière nucléaire au sein de la chambre du RFQ.
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Dumancic, Aurore. "Conception et réalisation d'un émittancemètre 4D." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS315.
Full textAbstract:
L’émittance est une caractéristique importante pour le transport de faisceau de particules chargées. Elle caractérise la distribution spatiale et angulaire des particules. La mesure de l’émittance à quatre dimensions (xx’yy’) permettrait d’améliorer la connaissance de la dynamique du faisceau et ainsi incrémenter la qualité des simulations de transport de faisceau.Le but du projet EMIT4D est la conception et la réalisation d’un diagnostic interceptif pour mesurer l’émittance à quatre dimensions de faisceaux de protons de basse à moyenne énergie, à fort courant. Le caractère novateur de ce projet réside à la fois dans sa conception et dans ses fonctions. Au-delà du fait que ce type de diagnostic quatre dimensions pour faisceau intense n’existe pas sur le marché, l’accent a été mis sur la précision et la polyvalence du système. Il pourra ainsi être implanté sur de nombreux injecteurs de protons pour mesurer l’émittance à quatre dimensions avec une précision inégalée.La conception de cet instrument innovant repose sur des études théoriques et de la R&D dans de nombreux domaines tels la conception mécanique, l’optique de précision, le refroidissement et le choix des matériaux, le choix et l’analyse des performances de scintillateurs et de caméras numériques, l’élaboration d’un programme de contrôle-commande et d’un programme d’analyse des données recueillies, la mise en œuvre du diagnostic et la comparaison avec d’autres émittancemètres. Un prototype fonctionnel a été réalisé dans le cadre de cette thèse. Ensuite le prototype a été testé en faisceau sur les injecteurs des projets FAIR et IPHI aux limites de la gamme d’énergie supportée, pour valider son fonctionnementThe emittance is an important characteristic of propagating charged particle beams. It characterizes the spatial and angular distribution of particles. Measuring four-dimensional (xx'yy') emittance would improve knowledge of beam dynamics and the prediction of the beam behavior and transport.The goal of the EMIT4D project is to design and realize an interceptive diagnostic to measure the four-dimensional emittance of low to medium energy, high current proton beams. The innovative nature of this project lies in both its design and its functions. This type of four-dimensional intense beam diagnostics does not exist on the market and the focus has been on the accuracy and versatility of the system. It can be used on many protons injectors to measure four-dimensional emittance with high resolution.The design of this innovative instrument is based on theoretical studies and R&D in many fields such as mechanics, precision optics, cooling and material selection, scintillator and camera performance selection and analysis, development of a control-command program and a data processing program, the implementation of the diagnostics and the comparison with other emittancemeters. A functional prototype has been realized. For the functional validation, the prototype has been tested at its energy limits on the injectors of FAIR and IPHI beams
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Gerardin, Frédéric. "Etude de la compensation de charge d'espace dans les lignes basse énergie des accélérateurs d'ions légers de haute intensité." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS001/document.
Full textAbstract:
L’étude de la dynamique d’un faisceau d’ions de haute intensité dans les lignes de basse énergie (LBE)représente l’un des défis majeurs de la science des accélérateurs. basse énergie, cette dynamique est dominée par le champ de charge d’espace induit par le faisceau lui-même, qui en général est non linéaire et peut entrainer des phénomènes de halo, de grossissement d’émittance et de pertes de faisceau. Toutefois, un faisceau à basse énergie se propageant dans une LBE induit l’ionisation du gaz résiduel présent dans la chambre. Les particules (ions et électrons) issues de l’ionisation sont repoussées ou attirées radialement par le champ de charge d’espace en fonction du signe de leur charge. D’autres réactions physiques ont lieu dans la ligne basse énergie, jouant ainsi un rôle dans la dynamique du faisceau et sur l’établissement du temps et du taux de compensation de charge d’espace. Afin d’obtenir des résultats prédictifs et fiables quantitativement, des simulations de transport de faisceau en régime de compensation de charge d’espace avec le code de calcul warp ont été réalisées en prenant également compte les réactions physiques les plus probables. On discutera ensuite des résultats de ces simulations en lien avec ceux issus de différentes compagnes de mesure réalisées auprès des LBE des projets MYRRHA et IFMIFThe study of intense ion beam dynamics in lowenergy beam transport line (LEBT) representsone of the most important challenges inaccelerating sciences. At low energy, it isdominated by the space-charge field created bythe beam itself, which is generally non-linearand can induce halo, emittance growth and beamlosses. But, a ion beam at low energypropagating in a LEBT ionises the residual gas.The particles (ions and electrons) fromionisation are repelled or confined radially bythe space charge field according to their chargesign.Other interactions take place in the LEBT,modifying the beam dynamics and the space chargecompensation time and the space-chargecompensation yield. In order to obtain predictiveand precise results quantitatively, numericalsimulations of beam transport in space-chargecompensation regime with WARP code havebeen realized taking account the most probablephysical interactions. Then, we will discuss theresults with comparisons with experimental dataobtained on the MYRRHA and IFMIF LEBT’s
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Pradel, Pierre. "Etude de la compaction dynamique de mousses polymères : Expériences et modélisation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0035/document.
Full textAbstract:
Les mousses polymères trouvent de nombreuses applications industrielles en tant qu’isolants thermiques, matériaux de structuration ou atténuateurs de choc. En effet, il s’agit de matériaux légers, possédant un excellent rapport masse / rigidité, et demandant de faibles coûts de production.Une des applications envisagées par le CEA est la protection de structures face à des chargements mécaniques générés lors d’irradiations laser ou lors d’impacts de débris micrométriques.L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer la capacité d’atténuation d’une mousse expansée en polyuréthane rigide et d’une mousse syntactique à matrice époxy face à des sollicitations dynamiques extrêmement rapides (> 106 s−1) et intenses (> 10 GPa). Des essais quasi-statiques de compression / décompression et des expériences dynamiques ont ont été réalisés pour analyser le comportement de ces deux mousses pour des vitesses de déformation allant de 10−3 à 106 s−1. L’analyse des résultats expérimentaux montre que ces mousses polymères ont une phase de comportement élastique suivie d’une phase de compaction conduisant à des déformations irréversibles importantes. Les seuils de compaction sont estimés à 9 MPa pour la mousse polyuréthane et 30 MPa pour la mousse époxy en régime quasi-statique, et à 21 MPa pour la mousse polyuréthane et 72 MPa pour la mousse époxy lorsque la vitesse de déformation dépasse 104 s−1. Deux modèles physico-numériques sont développés pour représenter le comportement macroscopique de ces mousses à de telles vitesses de déformation. Les paramètres sont identifiés à partir des résultats d’expériences de compression dynamique (lanceur `a gaz, générateur de pression magnétique). La validité des modèles est testée en comparant les profils de vitesse calcul´es à l’aide d’un code dynamique explicite et les profils de vitesse mesurés lors des expériences. Ces modèles sont ensuite utilisés pour analyser les résultats obtenus lors d’expériences d’irradiation par faisceau d’électrons et de choc laser. Nous démontrons ainsi que les mousses polymères étudiées ont une forte capacité d’atténuation et que les modèles proposés sont valides à grande vitesse de déformationPolymeric foams are widely used in many industrial applications as thermal insulators, structural materials or shock mitigators. Indeed, they are light weight materials with an excellent weight /stiffness ratio and low production costs. One of the applications which interests the CEA is the protection of structures against mechanical loadings generated by laser irradiation or high velocity impact of small debris.The main objective of this PhD thesis is to investigate the mitigation capability of an expanded polyurethane foam and an epoxy syntactic foam against extremely fast (> 106 s−1) and intense(> 10 GPa) dynamic loadings. Cyclic quasi-static tests and dynamic experiments have been performed to investigate the behavior of these two foams for strain rates ranging from 10−3 to 106 s−1. Analysis of the experimental results shows that these polymeric foams have an elastic behavior phase followed by a compaction phase with significant permanent sets. Compaction thresholds are about 9 MPa for the polyurethane foam and 30 MPa for the epoxy foam under quasi-static loadings and around 21 MPa for the polyurethane foam and 72 MPa for the epoxy foam for strain rates above 104 s−1.Two porous compaction models are developed to represent the macroscopic behavior of these foams for such strain rates. The parameters are identified from the results of dynamic compression experiments (gas gun, low inductance generator). The validity of the models is tested by comparing calculated velocity profiles with an explicit hydrocode and velocity profiles measured during the experiments. These models are then used to analyze the results obtained with electron beam irradiation and laser-driven shock experiments. We demonstrate that the studied polymeric foam shave high mitigation capabilities and that the models are valid for high strain rates
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Bourat, Christophe. "Système de découpage sous-harmonique d'un faisceau d'électrons pour injecteur d'accélérateur linéaire." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112018.
Full textAbstract:
La nécessité d'un accélérateur d'électrons à 100 % de cycle utile pour les besoins de la physique nucléaire, a conduit en 1981 le Service de l'Accélérateur Linéaire du CEN de Saclay, à étudier une machine utilisant l'accélérateur actuel associé à un anneau de lissage. La création de paquets d'électrons à la fréquence HF de l'anneau (600 MHz) amène à la conception d'un nouvel injecteur avec système de découpage de faisceau, constitué d'une cavité électromagnétique déflectrice associée à un collimateur. Une étude de quatre modes transverses magnétiques a conduit au choix d'un "hacheur" en cavité parallélépipédique fonctionnant au mode TM110. La construction d'un prototype et d'une cavité étanche, puis les mesures hyperfréquences associées ont permis de cerner différents problèmes mécaniques et de déterminer les propriétés électriques de la cavité. La ligne de faisceau, comprenant focalisation, bobines pour le décalage du balayage, découpage par un collimateur rectangulaire, a été étudiée, dans une première étape, pour un faisceau à courant nul, sur la base d'un modèle matriciel. Dans le but de mesurer les longueurs des paquets issus du découpage, une ligne expérimentale pour faisceau de 40 keV a été montée. Un système de mesure par capteur adapté à large bande, a été conçu. L'analyse spectrale du signal recueilli, a permis, par transformée de Fourier inverse, de reconstruire le signal dans le temps et de déterminer les caractéristiques du faisceau découpé. La dynamique du faisceau a été étudiée, avec un modèle de charge d'espace à trois dimensions qui a été implanté dans le code de calcul PARMELA. Les simulations ont montré qu'un faisceau de 150 keV, 2A, pouvait être découpé avec un système équivalentThe need of a 100 % duty cycle electron accelerator for use in nuclear physics, has led in 1981 the CEN Saclay Linear Accelerator Group, to study a machine using the existing linac associated with a pulse stretcher ring. The production of electron bunches at the ring RF frequency (600 MHz) requires the design of a new injector including a chopping beam system with a deflecting electromagnetic cavity and a collimator. A comparison between four transverse magnetic modes, led to choose a TM110 parallelepipedic chopper. The construction of a prototype and of a vacuum-tight cavity followed by microwave measurements has permitted to solve several mechanical problems and to specify the cavity electrical properties. In a first step1the beam line, including - focusing, offset deflection coils, chopping with a rectangular collimator - has been studied, for zero intensity beam current, on the basis of a matrix model. An experimental 40 keV beam line, has been assembled to measure the bunch length. The method was based on a spectral analysis of the signal delivered by a large band, 50 ohms adapted beam collector. The bunch shape in the time domain was reconstructed by inverse Fourier transform. The beam dynamics has been studied with a 3D space charge model which has been introduced into the PARMELA tracking code. Simulations showed that a 150 keV, 2A beam could be chopped with the same deflecting lay-out
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Guiberteau, Emmanuel. "Modélisation d'une décharge DC pulsée dans l'azote : simulations numériques à l'aide d'un code couplant la dynamique des particules chargées à celle du gaz neutre : comparaisons avec l'expérience." Nancy 1, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1998_0291_GUIBERTEAU.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la modélisation d'une décharge diode pulsée dans l'azote utilisée pour la nitruration des aciers. L'objectif de ce travail était de mieux comprendre les différents phénomènes mis en jeu dans ce type de décharges afin d'optimiser le traitement. La première étape de ce travail a consisté en l'adaptation d'un code électrique existant aux conditions de fonctionnement du réacteur de traitement présent au laboratoire. Les premières comparaisons entre les résultats numériques et ceux obtenus expérimentalement par spectroscopie d'émission et par sonde électrostatique ont montré un accord général satisfaisant et ont mis en évidence les limites de ce code. Deux améliorations ont alors été apportées au modèle de base : une meilleure description de la population électronique à l'aide d'un faisceau monoénergétique ; un couplage avec un code décrivant la dynamique du gaz neutre. La première amélioration a permis de mieux décrire l'ensemble des différentes zones présentes dans la décharge, en particulier la lueur négative et d'obtenir un très bon accord entre numérique et expérience dans le cas de décharges impulsionnelles. La seconde amélioration a montré l'importance et la nécessité de prendre en compte le chauffage du gaz neutre dans le cas des décharges avec des temps d'allumage supérieurs à quelques centaines de microsecondesThis work deals the modeling of a dc pulsed diode type discharge used for iron and steel nitriding. The present research aimed at a better understanding of the processes occuring in such plasmas in order to attain an optimization of the surface treatment process. In a first stage we adapted an existing electrical modeling to the experimental results obtained from electrostatic probe and emission spectroscopy measurements. These preliminary results showed a roughly good agreement between the modeling and the experiment and pointed out the limits of this simulation. Two improvements have thus been made to this basic model: a better description of the electron population using a monoenergetic electron beam ; a coupling with a modeling of the neutral gas dynamics. The first improvement led to a better description of the various regions of the discharge (in particular the negative glow) and to get an excellent agreement between numerical and experimental results in the case of short duration impulse discharges. The second improvement showed the importance and the need for taking into account the heating of neutral gas in the case of discharge on-time greater than a few hundreds of microseconds
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Deyine, Amjad. "Contribution au développement de techniques de stimulation laser dynamique pour la localisation de défauts dans les circuits VLSI." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14252/document.
Full textAbstract:
L’objectif principal du projet est d’étudier les techniques d’analyses de défaillances des circuits intégrés VLSI basées sur l’emploi de laser. Les études ont été effectuées sur l’équipement à balayage laser MERIDIAN (DCGSystems) et le testeur Diamond D10 (Credence) disponible au CNES. Les travaux de thèse concernent l’amélioration des techniques dynamiques dites DLS comme « Dynamic Laser Stimulation ». Les techniques DLS consistent à perturber le fonctionnement d’un circuit intégré défaillant par effet photoélectrique ou effet photothermique, en fonctionnement dynamique, à l’aide d’un faisceau laser continu balayant la surface du circuit. Un faisceau laser modulé avec des impulsions supérieures à la nanoseconde et de façon synchrone avec le test électrique à l’aide d’un signal TTL peut être également avantageusement utilisé pour localiser des défauts non accessibles par des techniques purement statiques (OBIRCh, OBIC etc.). L’analyse de la réponse des paramètres électriques à la perturbation laser conduit à une identification de l’origine de la défaillance dynamique. L’optimisation des techniques DLS actuelles permet d’augmenter le taux de succès des analyses de défaillance et d’apporter des informations difficilement accessibles jusqu’alors, qui permettent la détermination de la cause racine de la défaillance.Dans un premier temps, le travail réalisé a consisté en l’amélioration du processus d’analyse des techniques DLS par l’intégration étroite avec le test de façon à observer tout paramètre électrique significatif lors du test DLS. Ainsi, les techniques de « Pass-Fail Mapping » ou encore les techniques paramétriques de localisation de défauts ont été implémentées sur le banc de test constitué du Meridian et du D10. La synchronisation du déroulement du test opéré par le testeur avec le balayage laser a permis par la suite d’établir des méthodologies visant à rajouter une information temporelle aux informations spatiales. En effet, en utilisant un laser modulé nous avons montré que nous étions capable d’identifier avec précision quels sont les vecteurs impliqués dans le comportement défaillant en modulant l’éclairement du faisceau laser en fonction de la partie de la séquence de test déroulée. Ainsi nous somme capable de corréler la fonction défaillante et les structures du CI impliquées. Cette technique utilisant le laser modulé est appelée F-DLS pour « Full Dynamic Laser Stimulation ». A l’inverse, nous pouvons connaitre la séquence de test qui pose problème, et par contre ne pas connaitre les structures du CI impliquées. Dans l’optique de rajouter cette l’information, il a été développé une technique de mesure de courant dynamique. Cette technique s’est avérée efficace pour obtenir des informations sur le comportement interne du CI. A titre d’exemple, prenons le cas des composants « latchés » où les signaux sont resynchronisés avant la sortie du composant. Il est difficile, même avec les techniques DLS actuelles, d’avoir des informations sur une dérive temporelle des signaux. Cependant l’activité interne du composant peut être caractérisée en suivant sur un oscilloscope l’évolution du courant lorsque le circuit est actif, sous la stimulation laser. L’information sur la dérive temporelle peut être extraite par observation de cette activité interne.Enfin, ces techniques de stimulation laser dynamique, ont également prouvé leur efficacité pour l’étude de la fiabilité des CI. La capacité de ces techniques à détecter en avance d’infimes variations des valeurs des paramètres opérationnels permet de mettre en évidence l’évolution des marges de ces paramètres lors d’un processus de vieillissement accéléré. L’étude de l’évolution de la robustesse des CI face aux perturbations externes est un atout majeur qu’apportent les techniques DLS à la fiabilité.Les méthodologies développées dans cette thèse, sont intégrées dans les processus d’analyse et de caractérisation de CI au laboratoireThe principal objective of the project is to investigate laser based techniques for failure analysis of VLSI integrated circuits. The investigations will be performed on the DCGSystems’ Meridian laser scanning microscope coupled with the Credence’s Diamond D10 tester available at CNES. This study was interested more specifically in the improvement of dynamic laser stimulation techniques said DLS like Dynamic Laser Stimulation. DLS techniques consists in modifying the operation of a dynamically failing integrated circuit by photoelectric effect or photothermal effect using a continuous laser beam sweeping the surface of the circuit. A laser beam modulated in the nanosecond range synchronously with the electrical test through a TTL signal can also be advantageously used. Analysis of the electrical parameters response to the laser disturbance leads to an identification of the dynamic failure origin. The optimization of current DLS techniques will increase the failure analyses success rate and bring information hardly accessible by other means, which allows determining the failure root cause. The work performed was the improvement of the DLS process flow by closely integrating the test to monitor any relevant electrical parameters upon DLS. The « Pass-Fail Mapping » technique and the parametric techniques were implemented on the test tools combining the D10 and the Meridian. The synchronization of the test with the laser scan allows establishing methodologies and techniques in order to add timing information to the defect localisation. Indeed, by modulating the laser beam depending on the test pattern sequences, we show our capability to identify precisely which are the vectors responsible for the IC defective behaviour. We are able now to correlate the defective IC functions with the IC structures involved. This technique is known as F-DLS for Full Dynamic Laser Stimulation.In some cases, we know when the failure occurs in the test pattern but we ignore which IC structures are involved. So, we also developed a dynamic current measurement under laser stimulation technique. This technique proved to be efficient to obtain information about the internal IC behaviour. As an example, for the latched component which signals are synchronised just before the outputs, it is hard to measure shift in the signal propagation. Nevertheless, the IC internal activities can be characterized by monitoring on a scope the current variations under laser stimulation when the IC is activated. The information about the shift in the signal propagation could be extracted then by observing of the IC internal activities.Finally, these DLS techniques proved their efficiency for device qualification for reliability issues. Their accuracy allows early detection of operational parameter tiny variations. This is used to highlight electrical parameter margin evolutions during accelerated aging process. DLS techniques demonstrate their potential to deal with the IC robustness evolution facing external perturbation for reliability purposes.The techniques and methodologies developed during this work have been successfully integrated in the IC analysis and characterisation process in the laboratory. We exposed these techniques but the main case studies remain confidential
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Michaud, Julien. "Effet des déflecteurs électrostatiques et des champs de fuite associés sur la cohérence de spin pour la mesure du moment électrique dipolaire du proton sur anneau de stockage." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY031.
Full textAbstract:
Les accélérateurs de particules sont aujourd’hui un des moyens les plus efficaces pour sonder la matière et les éléments qui la composent.La collaboration JEDI propose de mesurer la valeur du moment électrique dipolaire (EDM) du proton (voire deuton) avec une précision plusieurs ordre de grandeur supérieure au limites actuelles, par le moyen d’un anneau de stockage.La mesure d’un moment électrique dipolaire permanent permettrait l’ajout de sources de violation de CP supplémentaires. La violation de la symétrie CP est une des trois conditions nécessaires à l’explication de l’asymétrie matière/antimatière de l’Univers.En vue de parvenir à une telle précision, les particules doivent être stockées pendant une longue durée dans des champs électriques et/ou magnétiques : dans le cas de particules chargées, un anneau de stockage se présente comme une excellente solution.Un des principaux défis consiste à conserver la polarisation en spin du faisceau pendant toute la durée de l’expérience. Un excellent contrôle des systématiques et de la dynamique de spin sont alors obligatoires.Les déflecteurs électrostatiques utilisés dans l’expérience à la fois pour guider les particules et pour entraîner la précession du spin liée à la présence d’EDM, sont source d’erreurs systématiques et de décohérence de spin. La partie interne des déflecteurs, et aussi leurs champs de fuite doivent être compris et maîtrisés, en termes de trajectoires et de dynamique de spin. Ma thèse fournit un modèle pour le calcul de champ, trajectoires et dynamique de spin dans un déflecteur électrostatique.La première partie est dédiée au contexte autour de la mesure d’EDM, et se précisera sur le cas particulier de la mesure proposée par JEDI. L’équation de précession du spin sera présentée ainsi que les objectifs de la thèse.La seconde partie décrit en détails tous les outils analytiques ou semi-analytiques qui ont été développés pour répondre à nos besoins spécifiques. Ces outils seront ensuite utilisés dans la partie suivante.La troisième partie concerne les résultats et l’élaboration du modèle de champs, de trajectoire et de spin. Le modèle de champ, établi part transformation conformes, est un modèle universel dépendant uniquement du ration gap/rayon du déflecteur.Il prend en compte les conditions aux limites telles qu’une chambre à vide ou un diaphragme.Le résolution des équations du mouvement se fait à partir des équations d’Hamilton, au second order, par une méthode perturbative et en utilisant la méthode de la variation des constantes.La dynamique de spin, quant à elle, est obtenue par la résolution de l’équation Thomas-BMT par une méthode perturbative. Les fonctions de transfert obtenues dépendent des coordonnées de l’espace des phases à l’entrée du déflecteur. Elles sont totalement analytiques dans le cas de la partie centrale du déflecteur, et semi-analytiques pour les champs de fuites, où elles font intervenir une liste d’intégrales particulières, calculées avant la simulation.La dernière partie concerne l’analyse et le test du modèle à l’aide d’un code de calcul appelé BMADParticle accelerators are one of the most efficient ways to study matter andelementary particles, as proved by the recent discovery of the Higgs Bosonon the Large Hadron Collider.The JEDI collaboration propose to measurethe value of the proton electric dipole moment (EDM) with a precision of〖10〗^(-29) e.cm using a storage ring.A measurement of such a value of EDM, above the extremely small predictionof Standard Model would lead to new physics, by adding an additionalsource of CP violation. The CP violation is one of the three conditionsnecessary to explain the un-understanded asymetry between matter andantimatter in the universe.In order to achieve this 〖10〗^(-29)e.cm precision, one need to store the measuredparticles for many seconds in an electric field : a storage ring appearsas an ideal solution for charged particles. One of the main issues consistsin keeping the beam spin-coherent during the whole duration of the measurement.An excellent control of systematics and understanding of thespin dynamics to perform this measurement are mandatory.The electrostatic deflectors used in the experiment to provide both bendingand EDM-induced spin precession could lead to systematic errors andspin decoherence. The internal part of the deflectors and especially theirfringe fields need to be understand, in terms of trajectories and spin dynamics.This thesis provide models for fields, trajectories, spin dynamics and alsoresults about the spin decoherence induced by the deflectors.The first part is dedicated to the context around EDM measurements,and will then focus on the storage ring method. Also a first approach tothe spin precession equation and spin coherence time will be done, and theproblematic about the electrostatic deflectors exposed.The second part describes in details the analytic or semi-analytic modelswe developed. The first model describes the electric fringe field of thedeflector, using conformal mapping.This model takes into account boundary conditions like the vacuum chamberor a diaphragm and propose universal formulas as a function of theratio between gap and radius. The second model concerns trajectories inthe deflector and the fringe fields.It is using an Hamiltonian integration, variation of parameters and quadratureformulas to integrate the previously found field. This is done at thesecond order.The last model is about spin dynamics and allows the user to compute thespin total precession in the deflector or the fringe fields by using a list ofintegrals of the field. The final spin transfer solution is a function of theinitial conditions (x,px,y,py,dz,_P/P) at the second order.The last part shows the implementation on BMAD and the differenteffects of deflectors/fringe fields on the spin coherence time
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Mennillo, Laurent. "Reconstruction 3D de l'environnement dynamique d'un véhicule à l'aide d'un système multi-caméras hétérogène en stéréo wide-baseline." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC022/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a été réalisée dans le secteur de l'industrie automobile, en collaboration avec le Groupe Renault et concerne en particulier le développement de systèmes d'aide à la conduite avancés et de véhicules autonomes. Les progrès réalisés par la communauté scientifique durant les dernières décennies, dans les domaines de l'informatique et de la robotique notamment, ont été si importants qu'ils permettent aujourd'hui la mise en application de systèmes complexes au sein des véhicules. Ces systèmes visent dans un premier temps à réduire les risques inhérents à la conduite en assistant les conducteurs, puis dans un second temps à offrir des moyens de transport entièrement autonomes. Les méthodes de SLAM multi-objets actuellement intégrées au sein de ces véhicules reposent pour majeure partie sur l'utilisation de capteurs embarqués très performants tels que des télémètres laser, au coût relativement élevé. Les caméras numériques en revanche, de par leur coût largement inférieur, commencent à se démocratiser sur certains véhicules de grande série et assurent généralement des fonctions d'assistance à la conduite, pour l'aide au parking ou le freinage d'urgence, par exemple. En outre, cette implantation plus courante permet également d'envisager leur utilisation afin de reconstruire l'environnement dynamique proche des véhicules en trois dimensions. D'un point de vue scientifique, les techniques de SLAM visuel multi-objets existantes peuvent être regroupées en deux catégories de méthodes. La première catégorie et plus ancienne historiquement concerne les méthodes stéréo, faisant usage de plusieurs caméras à champs recouvrants afin de reconstruire la scène dynamique observée. La plupart reposent en général sur l'utilisation de paires stéréo identiques et placées à faible distance l'une de l'autre, ce qui permet un appariement dense des points d'intérêt dans les images et l'estimation de cartes de disparités utilisées lors de la segmentation du mouvement des points reconstruits. L'autre catégorie de méthodes, dites monoculaires, ne font usage que d'une unique caméra lors du processus de reconstruction. Cela implique la compensation du mouvement propre du système d'acquisition lors de l'estimation du mouvement des autres objets mobiles de la scène de manière indépendante. Plus difficiles, ces méthodes posent plusieurs problèmes, notamment le partitionnement de l'espace de départ en plusieurs sous-espaces représentant les mouvements individuels de chaque objet mobile, mais aussi le problème d'estimation de l'échelle relative de reconstruction de ces objets lors de leur agrégation au sein de la scène statique. La problématique industrielle de cette thèse, consistant en la réutilisation des systèmes multi-caméras déjà implantés au sein des véhicules, majoritairement composés d'un caméra frontale et de caméras surround équipées d'objectifs très grand angle, a donné lieu au développement d'une méthode de reconstruction multi-objets adaptée aux systèmes multi-caméras hétérogènes en stéréo wide-baseline. Cette méthode est incrémentale et permet la reconstruction de points mobiles éparses, grâce notamment à plusieurs contraintes géométriques de segmentation des points reconstruits ainsi que de leur trajectoire. Enfin, une évaluation quantitative et qualitative des performances de la méthode a été menée sur deux jeux de données distincts, dont un a été développé durant ces travaux afin de présenter des caractéristiques similaires aux systèmes hétérogènes existantsThis Ph.D. thesis, which has been carried out in the automotive industry in association with Renault Group, mainly focuses on the development of advanced driver-assistance systems and autonomous vehicles. The progress made by the scientific community during the last decades in the fields of computer science and robotics has been so important that it now enables the implementation of complex embedded systems in vehicles. These systems, primarily designed to provide assistance in simple driving scenarios and emergencies, now aim to offer fully autonomous transport. Multibody SLAM methods currently used in autonomous vehicles often rely on high-performance and expensive onboard sensors such as LIDAR systems. On the other hand, digital video cameras are much cheaper, which has led to their increased use in newer vehicles to provide driving assistance functions, such as parking assistance or emergency braking. Furthermore, this relatively common implementation now allows to consider their use in order to reconstruct the dynamic environment surrounding a vehicle in three dimensions. From a scientific point of view, existing multibody visual SLAM techniques can be divided into two categories of methods. The first and oldest category concerns stereo methods, which use several cameras with overlapping fields of view in order to reconstruct the observed dynamic scene. Most of these methods use identical stereo pairs in short baseline, which allows for the dense matching of feature points to estimate disparity maps that are then used to compute the motions of the scene. The other category concerns monocular methods, which only use one camera during the reconstruction process, meaning that they have to compensate for the ego-motion of the acquisition system in order to estimate the motion of other objects. These methods are more difficult in that they have to address several additional problems, such as motion segmentation, which consists in clustering the initial data into separate subspaces representing the individual movement of each object, but also the problem of the relative scale estimation of these objects before their aggregation within the static scene. The industrial motive for this work lies in the use of existing multi-camera systems already present in actual vehicles to perform dynamic scene reconstruction. These systems, being mostly composed of a front camera accompanied by several surround fisheye cameras in wide-baseline stereo, has led to the development of a multibody reconstruction method dedicated to such heterogeneous systems. The proposed method is incremental and allows for the reconstruction of sparse mobile points as well as their trajectory using several geometric constraints. Finally, a quantitative and qualitative evaluation conducted on two separate datasets, one of which was developed during this thesis in order to present characteristics similar to existing multi-camera systems, is provided
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Saucourt, Jérémy. "Nouveau procédé dynamique d’analyse et de contrôle du front d’onde synthétique de réseaux de lasers." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0050.
Full textAbstract:
Des projets futuristes tels que la production d’énergie par fusion nucléaire, ou encore la navigation interstellaire par voiles solaires, requièrent l’utilisation d’une source de lumière de luminance extrême. Dans l’objectif d’augmenter la luminance de sources lasers, mes travaux de thèse ont porté sur la combinaison cohérente de réseaux de lasers. Ils ont conduit au développement d’un nouveau procédé de contrôle compact du front d’onde de synthèse formé par le réseau de faisceaux lasers. Ce procédé permet de sculpter à façon la figure intensimétrique du champ lointain et donc de contrôler la distribution angulaire d’énergie émise par le réseau de faisceaux lasers. Le procédé développé utilise un module convertisseur phase/amplitude intégrant un élément diffuseur. Une méthode de mesure de la matrice de transfert d’un système optique a été développée pour caractériser ce module convertisseur de champ. A tout instant, le front d’onde de synthèse est estimé par une boucle numérique de recouvrement de phase basée sur un algorithme à projections alternées. Ce calcul approché permet d’ajuster progressivement les relations de phases du réseau de faisceaux lasers jusqu’au jeu de phases arbitraire souhaité. Le procédé permet le contrôle d’un front d’onde de synthèse en moins de 10 corrections de phases, quasi-indépendamment du nombre de faisceaux lasers à contrôler. Il est robuste aux défauts environnementaux et indépendant du jeu de phases initiales. J’ai démontré la compacité du système étudié en analysant et contrôlant une pupille de synthèse de 4 cm de côté, constituée de 16 faisceaux, à l’aide d’un module d’analyse mesurant seulement 30 cm. J’ai également montré expérimentalement le contrôle des phases de réseaux de 16 à 100 faisceaux lasers avec des erreurs résiduelles valant respectivement λ/30 et λ/20 rms. Les capacités de cette méthode peuvent être étendues au contrôle des ordres de Zernike supérieurs du front d’onde de synthèse, ou bien plus généralement pour mesurer directement le front d’onde d’un rayonnement cohérentFuturistic projects such as nuclear fusion power generation, or interstellar navigation by solar sails, require the use of a light source of extreme brightness. In order to increase the brightness of laser sources, my thesis work focused on the coherent beam combination of laser arrays. They led to the development of a new compact control process for the synthetic wavefront formed by the laser beam array. This process makes it possible to tailor the intensity pattern of the far field and thus control the angular distribution of energy emitted by the laser beam array. The process developed uses a phase/amplitude converter module with an integrated diffuser element. A method of measuring the transfer matrix of an optical system has been developed to characterize this field converter module. At any time, the synthetic wavefront is estimated by a phase recovery loop based on an alternating projections algorithm. This approximate calculation makes it possible to gradually adjust the phase relationships of the laser beam array to the desired arbitrary phase set. The process allows the control of a synthetic wavefront in less than 10 phase corrections, almost independently of the number of laser beams to be controlled. It is resistant to environmental defects and independent of the initial phase set. I demonstrated the compactness of the system studied by analyzing and controlling a 4 cm large synthetic pupil, composed of 16 beams, using an analysis module measuring only 30 cm. I also experimentally showed the control of the network phases of 16 to 100 laser beams with residual errors of λ/30 and λ/20 rms respectively. The capabilities of this method can be extended to control the higher Zernike orders of the synthetic wavefront, or more generally to directly measure the wavefront of coherent radiation
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Marcerou, Pascal. "Modélisation numérique bidimensionnelle du transfert radiatif dans un plasma créé par interaction laser-matière." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30059.
Full textAbstract:
Deux codes numeriques ont ete ecrits. Le premier est un code hydrodynamique. Il simule l'interaction d'un laser avec une cible. Il est lagrangien et bidimensionnel par symetrie axiale. Le second code calcule le transfert radiatif dans un plasma bidimensionnel a symetrie axiale. Il peut modeliser, en utilisant un champ de radiations discretise dans l'espace, une equation d'etat collisionnelle-radiative. D'abord, nous avons utilise ces deux codes pour etudier l'influence de l'effet doppler dans l'emission d'une raie x. Puis nous avons montre l'influence sur la cible d'une perturbation laser
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Chancé, Antoine. "Etude et conception de l'anneau de désintégration d'une usine à neutrinos utilisant les décroissances bêta des noyaux hélium 6 et néon 18 produits par un faisceau intense de protons frappant diverses cibles." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112137.
Full textAbstract:
L'étude de l'oscillation du neutrino entre ses différentes saveurs requiert des flux purs et très intenses de neutrinos énergétiques, bien collimatés, dont le spectre en énergie est bien déterminé. Ainsi, une machine dédiée apparaît actuellement nécessaire. Parmi les différents concepts proposés d'usines à neutrinos, celui étudié ici, dénommé Beta-Beams, porte sur la production de neutrinos par la décroissance beta d'ions radioactifs préalablement accélérés. Plus précisément, la thèse est centrée sur l'étude et la conception de l'anneau de stockage, en forme de champ de course, des ions accélérés. Sa finalité est de stocker les ions jusqu'à leur décroissance. Après une brève description du mécanisme d'oscillation du neutrino et une revue des différentes expériences, une introduction sera donnée au concept des usines à neutrinos et plus particulièrement sur les Beta-Beams. Ensuite, les problématiques liées aux Beta-Beams seront énoncées. Après avoir décrit le formalisme du transport de particules dans un accélérateur, un premier design de l'anneau ainsi que ses propriétés optiques seront alors donnés. L'effet des défauts d'alignement ou de champ dans les dipôles a également été étudié ainsi que l'optimisation de l'ouverture dynamique. Le traitement des pertes par décroissance ou par collimation en énergie sera développé. Le besoin d'injecter en présence d'un faisceau circulant nécessite une injection off-momentum, qui sera décrite. Enfin, le mélange des deux faisceaux nécessite un programme radiofréquence spécifique qui sera présentéThe study of the neutrino oscillation between its different flavours needs pure and very intense flux of energetic, well collimated neutrinos with a well determined energy spectrum. So, a dedicated machine seems necessary nowadays. Among the different concepts of neutrino facilities, the one which will be studied here, called Beta-Beams, lies on the neutrino production by beta decay of radioactive ions after their acceleration. More precisely, the thesis is focused on the study and the design of the race-track-shaped storage ring of the high energy ions. Its aim is to store the ions until decaying. After a brief description of the neutrino oscillation mechanism and a review of the different experiments, an introduction to the neutrino facility concept and more precisely to the Beta-Beams will be given. Then, the problematics linked to the Beta-Beams will be presented. After a description of the beam transport formalism, a first design and the optical properties of the ring will be then given. The effects of the misalignement and of the field errors in the dipoles have been studied. The dynamic aperture optimization is then realized. Handling of the decay losses or the energy collimation scheme will be developed. The off-momentum injection needed in presence of a circulating beam will be explained. Finally, the specific radiofrequency program needed by the beam merging will be presented
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Velpula, Praveen Kumar. "High aspect ratio sub-micron structuring of transparent materials using non-diffractive ultrafast laser beams : dynamics and interaction regimes." Thesis, Saint-Etienne, 2015. http://www.theses.fr/2015STET4005/document.
Full textAbstract:
Cette thèse se concentre sur la contrôlabilité de l'indice de réfraction au niveau sub-micronique par changements d'indice induits par laser sur de longues dimensions i.e., avec des hauts rapports d'aspect élevés et des sections à l'échelle nanométrique. À cette fin, nous explorons les faisceaux ultracourts de Bessel non-diffractifs d'ordre zéro et les facteurs qui contribuent au confinement de l'énergie au-delà de la limite de diffraction. Le traitement par laser de matériaux transparents à l'aide de faisceaux non diffractifs offre un avantage important pour les structures sub-microniques en volume de haut rapport d'aspect à des fins applicatives en nanophotonique et en nanofluidique. Nous présentons l'effet de différentes conditions de focalisation et de paramètres laser sur la modification de la silice fondue, explorant ainsi les différents régimes d'interaction. Cette thèse aborde essentiellement des conditions modérées de focalisation car elles offrent un régime d'interaction stable sur une large gamme de paramètres laser, permettant l'ingénierie de la dispersion. La durée de l'impulsion laser s'est révélée être essentielle dans la définition du type de modification de l'indice de réfraction ou de modification structurale. Par exemple, l'usinage utilisant des impulsions laser femtosecondes entraîne une augmentation des structures d'indice de réfraction alors que les impulsions laser picosecondes engendrent une cavité uniforme i.e., des structures de faible indice. Pour acquérir un meilleur contrôle et une meilleure précision du dépôt d'énergie laser, un ensemble de mécanismes physiques responsables des dommages induits par laser dans des conditions d'excitation non-diffractives a été observé expérimentalement et examiné par des simulations indiquant le rôle essentiel de la diffusion de la lumière sur les électrons. Des mesures de microscopie pompe-sonde résolues en temps avec une résolution temporelle sub-picoseconde et spatiale sub-micronique donnent accès à l'excitation et à la relaxation dynamique instantanées. La transmission optique dynamique et le contraste de phase offrent des informations complémentaires sur la réponse électronique ou sur celle de la matrice vitreuse. La dynamique ultrarapide des porteurs libres a été particulièrement étudiée puisque le transfert d'énergie des électrons vers le réseau est la clé de transformation ultérieure du matériau. Le rôle de l'excitation instantanée pour différentes durées et énergie d'impulsion laser est exposé. Ainsi, la dynamique complète des porteurs de charge est présentée pour différents paramètres du laser. En particulier, la dynamique d'obtention de structures d'indice de réfraction positif et des cavités uniformes indique deux chemins différents de relaxation électronique et de dépôt de l'énergie: une relaxation rapide par l'intermédiaire de défauts pour les structures d'indice positif et une relaxation thermomécanique lente pour les cavités nanométriques. Enfin, en corrélant les résultats des études résolues en temps, les simulations et les résultats de photoluminescence après irradiation, nous formulons des scénarios potentiels de formation de l'indice de réfraction positif ainsi que des structures d'indice faible ou de vides uniformesThis thesis is focused on the controllability of laser-induced refractive index changes at sub-micron level over long dimensions i.e., with high aspect ratios and sections on the nanoscale. To this end, we explore non-diffractive zerothorder ultrafast Bessel beams and factors contributing to energy confinement beyond the diffraction limit. Laser processing of transparent materials using non-diffracting beams offers a strong advantage for high aspect ratio submicron structures inside the bulk in view of nanophotonics and nanouidics applications. We present the role of various focusing conditions and laser parameters on material modification in bulk fused silica and explore the different interaction regimes. This thesis tackles mostly the moderate focusing conditions as they offer a stable interaction regime backed up dispersion engineering over a large range of laser parameters. The laser pulse duration was found to be key in defining the type of laser induced refractive index or structural modification. For instance, machining using femtosecond laser pulses results in increased refractive index structures whereas picosecond laser pulses result in uniform void i.e., low index structures. To acquire better control over the laser energy deposition and precision, a range of physical mechanisms responsible for the laser induced damage in non-diffractive excitation conditions have been observed experimentally and further interrogated by simulations indicating a critical role of light scattering on carriers. Time-resolved pump-probe microscopy measurements with a sub-picosecond temporal and sub-micron spatial resolution allow access to the instantaneous excitation and relaxation dynamics. Dynamic optical transmission and phase contrast o_er complementary information of either electronic and glass matrix response. Primarily, ultrafast dynamics of free carriers was studied as the electron mediated energy transfer to the lattice is key to the subsequent material transformation. Role of instantaneous excitation at different laser pulse durations and energies is outlined. Then complete carrier dynamics is presented at different laser parameters. Particularly dynamics in conditions of positive refractive index structures and uniform voids is indicating two different paths of electronic relaxation and energy deposition: a fast defect mediated relaxation for positive index structures and slow thermomechanical relaxation for nanosize void structures. Finally, by correlating the results of time resolved studies, simulations and post-irradiated photoluminescence results, we formulate potential formation scenarios for the positive refractive index and low index or uniform void structures
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Abualrob, Hadil. "Construction et études de wigglers à SOLEIL : W164 et wiggler Robinson." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112213.
Full textAbstract:
Es centres de rayonnement synchrotron sont des accélérateurs de particules qui génèrentun faisceau de lumière bien intense et collimaté en courbant la trajectoire d'un faisceau d´électronrelativiste. Le champ le plus simple utilisé pour courber la trajectoire d'un électron est unchamps magnétique constant généré par un dipôle. Des rayonnements plus intense peuventêtre émis dans une insertion. Une insertion est composée d'une séries de dipôle de polaritésinverses. Les insertions comprennent en général deux types : onduleurs et wigglers. Leswigglers sont très importants pour une source de rayonnement synchrotron. Ils peuvent êtreutilisé pour objectives différents, comme moduler le structure temporel de paquets d´électron,la production de faisceau de photon de haut énergie et réduire la taille transverse de faisceau.Ce travail est consacré pour l´étude de deux wigglers différent pour deux objective différents :le wiggler W164 et wiggler Robinson. Le W164 a étéconstruit pour la production des impulsionsde courte durée (femtosecond ) en utilisant le principe de femtoslicing. Dans le principede femtoslicing, si un faisceau d´électron se propage avec un faisceau de laser de durée defemtosecond dans le wiggler, ce dernier fait le rôle d'un modulateur qui extrait un “ slice “du paquet de durée de femtosecond qui émet à son tour un rayonnement X de durée de femtosecond.En plus, W164 fait un autre rôle d' une source rayonnement de photon des hautsénergies pour une autre ligne de lumière. La deuxième partie de ce travail est dédiée à l´étude d'unwiggler Robinson pour réduire l´emittance horizontal. L'effet Robinson à été étudié et observéexpérimentalement à SOLEIL avant la construction de wiggler. Les résultats sont présentés.Un pré-design a été aussi proposéSynchrotron light sources are particle accelerators that generate intense and highly collimatedradiation by bending the trajectory of a relativistic electron beam. The most commonsimple field used to deflect a relativistic electron beam trajectory is a constant magnetic fieldgenerated by bending magnet. More intense radiation can produced through insertion devices.An insertion device is made by combining short bending magnets of opposite polarities. Theyinclude in general two types: undulators and wigglers. Wigglers play an important role ina synchrotron radiation source, since they can be employed for different objectives such asmodulating the time structure of the electron bunch, generating high energy photons, andreducing the transverse beam size. This work studies two different wigglers for different purposes:W164 and Robinson wiggler. The wiggler W164 was constructed for the production offemtosecond light pulses based on the femtoslicing principle. Femtoslicing implies that if anelectron beam co-propagates through the wiggler with a femtosecond laser pulse, the wiggleracts on the electron beam as a modulator and extracts a femtosecond slice of the bunch thatcreates in turn a femtosecond X-ray pulse. Moreover, the W164 plays another role of being ahigh energy photon source for another beamline. The second topic studied here is reducing thehorizontal emittance by using Robinson wiggler. Robinson effect was studied and observedexperimentally at SOLEIL before the wiggler construction. A preliminary wiggler design isproposed
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Lasheen, Alexandre Samir. "Mesures de l'Impédance Longitudinale avec le Faisceau du CERN Super Proton Synchrotron." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS005/document.
Full textAbstract:
Un des défis pour les futurs projets en physique basé sur les accélérateurs de particules est le besoin de faisceaux à hautes intensités. Les effets collectifs sont cependant une limitation majeure qui peuvent détériorer la qualité du faisceau ou limiter l'intensité maximale à cause des pertes. Le CERN SPS, qui est le dernier injecteur pour le LHC, n'est actuellement pas en mesure de délivrer les faisceaux requis pour les futurs projets à cause des instabilités longitudinales.Les nombreux équipements dans la machine (les cavités RF accélératrices, les aimants d'injection et d'extraction, les brides de vide, etc.) entrainent des variations dans la géométrie et les matériaux de la chambre dans laquelle le faisceau transite. Les interactions électromagnétiques internes au faisceau (charge d'espace) et du faisceau avec son environnement sont représentées par une impédance de couplage qui affectent le mouvement des particules et mènent à des instabilités pour des intensités élevées de faisceau. Par conséquent, les sources d'impédance critiques doivent être identifiées et des solutions évaluées. Pour avoir un modèle d'impédance fiable d'un accélérateur, les contributions de tous les équipements dans l'anneau doivent être évaluées à partir de simulations et de mesures électromagnétiques. Dans cette thèse, le faisceau lui-même est utilisé comme une sonde de l'impédance de la machine en mesurant le déplacement de la fréquence synchrotronique avec l'intensité et la longueur du paquet, ainsi que la modulation de longs paquets injectés avec la tension RF éteinte. Ces mesures sont comparées avec des simulations par macroparticules en utilisant le modèle d'impédance du SPS existant, et les déviations sont étudiées pour identifier les sources d'impédance manquantes pour raffiner le modèle.L'étape suivante consiste à reproduire en simulations les instabilités mesurées pour un paquet unique durant l'accélération. Grâce à l'amélioration du modèle d'impédance, une meilleure compréhension des mécanismes de l'instabilité est rendue possible pour les faisceaux de protons et d'ions. Finalement, le modèle pour les simulations étant digne de confiance, il est utilisé pour estimer les caractéristiques du faisceau après les améliorations prévues du SPS pour le projet High Luminosity-LHC au CERNOne of the main challenges of future physics projects based on particle accelerators is the need for high intensity beams. However, collective effects are a major limitation which can deteriorate the beam quality or limit the maximum intensity due to losses. The CERN SPS, which is the last injector for the LHC, is currently unable to deliver the beams required for future projects due to longitudinal instabilities.The numerous devices in the machine (accelerating RF cavities, injection and extraction magnets, vacuum flanges, etc.) lead to variations in the geometry and material of the chamber through which the beam is travelling. The electromagnetic interaction within the beam (space charge) and of the beam with its environment are described by a coupling impedance which affects the motion of the particles and leads to instabilities for high beam intensities. Consequently, the critical impedance sources should be identified and solutions assessed. To have a reliable impedance model of an accelerator, the contributions of all the devices in the ring should be evaluated from electromagnetic simulations and measurements.In this thesis, the beam itself is used to probe the machine impedance by measuring the synchrotron frequency shift with intensity and bunch length, as well as the line density modulation of long bunches injected with the RF voltage switched off. These measurements are compared with macroparticle simulations using the existing SPS impedance model, and the deviations are studied to identify missing impedance sources and to refine the model.The next important step is to reproduce in simulations the measured single bunch instabilities during acceleration, in single and double RF system operation. Thanks to the improved impedance model, a better understanding of instability mechanisms is achieved for both proton and ion beams.Finally, as the simulation model was shown to be trustworthy, it is used to estimate the beam characteristics after the foreseen SPS upgrades the High Luminosity-LHC project at CERN
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Lafargue, Clément. "Dynamique non-linéaire dans les microcavités laser tridimensionnelles à base de polymères : aspects physiques et technologiques." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920272.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude fondamentale et au développement de micro-sources lasers en matériaux organiques, susceptibles de débouchés dans les technologies de l'information et les biotechnologies. Nous avons exploré l'aspect tridimensionnel (3D) de ces lasers, tant en termes de fabrication que de caractérisation. Concernant la fabrication, nous avons fait évoluer la géométrie des microlasers, auparavant quasi-bidimensionnelle (2D, issue de films fins) vers une géométrie 3D (comme des cubes). Des procédés de lithographie UV épaisse ou d'écriture directe au laser par photo-polymérisation à 2 photons ont été adaptés pour réaliser des formes sur mesure de micro-résonateurs optiques incluant un colorant. Afin d'étudier l'émission très anisotrope de ces lasers, nous avons conçu et développé un outil original, appelé scanner à angle solide (SAS), permettant de collecter l'émission d'un microlaser dans toutes les directions du demi-espace qui le surplombe, avec une grande précision. Le SAS a permis de constater que les microlasers 2D émettent principalement hors-plan. Un modèle a été développé pour expliquer cet effet et émettre des prédictions. D'autre part, différentes formes de microlasers 2D ont été analysées, à partir de leurs directions et spectres d'émission, grâce au formalisme semi-classique des orbites périodiques. En particulier, une orbite diffractive a été observée dans les triangles, ce qui ouvre la voie à une étude systématique de la diffraction par un coin diélectrique. Nous apportons également une explication à la directionalité de l'émission par des microlasers carrés. Pour finir, les premières caractérisations 3D de micro-lasers 3D ont été réalisées.
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Theveny, Stéphane. "Approches fréquentielle et temporelle de la dynamique des tubes à onde progressive." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4741.
Full textAbstract:
Le tube à onde progressive (TOP) est un dispositif où un faisceau d’électrons se déplaçant sur l’axe d’une hélice interagit avec les ondes électromagnétiques propagées par cette hélice. Il est le siège de nombreuses instabilités : des oscillations (génération d’ondes hyperfréquences parasites), mais aussi des instabilités du faisceau qui ont pour conséquence une dissipation parasite due à l'interception du faisceau par l'hélice. L’objectif de cette thèse est de développer une formulation hamiltonienne au problème permettant des modèles approchés plus compacts, plus précis et plus complets. Après l'avoir exposée, nous présentons un schéma numérique contenant notre modèle discret pour la simulation du TOP. Ce modèle discret a été mis au point pour tenir compte des conditions d'adaptation et de changements de géométrie. Le couplage avec les électrons met en jeu des champs de base simples, et le modèle tient compte de la charge d'espace. Différentes méthodes d'intégration numérique sont développées, dont nous comparons l'efficacité. Nous comparons ce modèle discret avec divers modèles d'amplification des ondes à froid, dont le modèle actuellement utilisé chez Thales pour la conception des tubes ({texttt{MVTRAD}}). Nous montrons aussi que les modèles d'amplification des ondes à froid à deux ou trois dimensions comme {texttt{MVTRAD}} ou {texttt{BWIS}} (prenant en compte les ondes inverses) ne respectent pas nécessairement l'équation de Maxwell-Faraday, contrairement au nôtre. Enfin, nous comparons notre modèle discret de circuit et le modèle d'amplification des ondes à froid dans le cas d'un faisceau linéaireA traveling-wave tube (TWT) is a device where an electron beam traveling along the axis of a helix interacts with the electromagnetic waves propagated by this helix. It is sensitive to many instabilities : oscillators (generating noise microwave), but also beam instabilities that generate a noise dissipation due to the interception of the beam by the helix. The aim of this thesis is to find a Hamiltonian formulation of the problem to allow more compact, more accurate and more complete approximate models. Having found one, we start to develop a numerical scheme containing our discrete model for the simulation of TOP. This discrete model has been developed to take into account the tapering sections, geometry changes and adaptations. The coupling with electrons involves simple functions of space, and the model takes space charge into account. Different methods of numerical integration are developed, of which we compare the efficiency. We compared the discrete model with various cold waves amplification models, especially with the model currently used at Thales for the design of their tubes ({texttt{MVTRAD}}). Moreover, we showed that two- or three-dimensional cold wave amplification models like {texttt{MVTRAD}} or {texttt{BWIS}} (which takes into account the backward waves) fail to respect the Maxwell-Faraday equation, contrary to ours. Finally we made a comparison between our circuit discrete model and the amplification model of cold waves in the case of a linear beam
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Gamelin, Alexis. "Collective effects in a transient microbunching regime and ion cloud mitigation in ThomX." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS276/document.
Full textAbstract:
La thèse est axée sur l'étude des effets collectifs dans un anneau de stockage d'électrons de 50 MeV, ThomX, en l'absence d'amortissement synchrotron et d’adaptation longitudinale. Cette thèse est divisée en deux parties distinctes. La première partie correspond à la conception du modèle d'impédance (champ de sillage géométrique, résistif et rayonnement synchrotron cohérent) de l'anneau de stockage afin de simuler la dynamique faisceau. Le modèle d'impédance géométrique de l'anneau de stockage a été obtenu par la simulation des éléments individuels et a été vérifié en utilisant des mesures RF sur des prototypes. Le rayonnement synchrotron cohérent a été simulé en tenant compte d'une chambre à vide rectangulaire. Des simulations de la dynamique faisceau, de la cathode de canon RF à l'anneau de stockage, comprenant les effets collectifs sont présentées. Les simulations sont utilisées pour optimiser la dynamique faisceau dans l'anneau de stockage dans le régime de micro-paquet. La deuxième partie concerne l'étude du nuage d'ions produit par l'ionisation des molécules du vide résiduel et l'optimisation des techniques de nettoyage des ions. Les points d'accumulation longitudinaux des ions et le piégeage dans les champs magnétiques sont tous les deux étudiés analytiquement et en utilisant un programme développé à cet effet. Les électrodes de nettoyage et les espaces de nettoyages sont simulés et optimisés en utilisant ce code et la stratégie choisie pour la limitation des effets induits par les ions est décrite. Enfin, les effets de la multi-ionisation et de la dissociation ionique sont pris en compte et l'effet des ions sur le faisceau d'électrons est estiméThe thesis is focused on the study of collective effects in a 50 MeV electron storage ring, ThomX, in the absence of synchrotron radiation damping and of longitudinal matching. This thesis is divided in two distinct parts. The first part corresponds to the design of the impedance model (geometric and resistive wakefields, coherent synchrotron radiation) of the storage ring in order to simulate the beam dynamics. The geometric impedance model of the storage ring was obtained via simulation of the individual elements and was checked using wire measurements on prototypes. The coherent synchrotron radiation was simulated taking into account a rectangular vacuum chamber. Beam dynamics simulations, from the RF gun cathode to the storage ring, including collective effects are presented. The simulations are used to optimise the beam dynamics in the storage ring in the micro-bunching regime. The second part is the study of the ion cloud produced by the ionisation of the residual vacuum molecules and the optimisation of the ion clearing techniques. The longitudinal ion accumulation points and the trapping in magnetic fields are both studied analytically and by using a tracking code developed for this purpose. Clearing electrodes and clearing gaps are simulated and optimised using this code and the strategy chosen for the limitation of ion induced effects is described. Finally, the effect of multi-ionisation and ion dissociation is taken into account and the ion effect on the electron beam is estimated
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Coulibaly, Saliya. "Solitons dissipatifs des oscillateurs paramétriques optiques : instabilités convectives / absolues et effets non-linéaires du walk-off." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/d024cfb0-ee26-498b-ab7b-6368ac8e4f07.
Full textAbstract:
Les Oscillateurs Paramétriques Optiques (OPO) sont des sources optiques susceptibles de produire par interaction non linéaire à trois ondes au sein d'un cristal à forte sensibilité quadratique, des faisceaux de lumière cohérente et accordable en fréquence. Ils sont classés parmi les systèmes optiques à cavité non linéaire, dans lesquels des structures spatiales auto-organisées peuvent se former de façon spontanée dans la section transverse des faisceaux de sortie. Nous présentons ici, la capacité des OPO à générer de nouvelles structures, notamment celles conduisant à un confinement de l'énergie, appelées Structures Spatiales Localisées (SSL) ou solitons dissipatifs. Notre étude permet le contrôle et la manipulation des SSL à partir des caractéristiques du champ de pompe incident, et de l'interaction non lméaire des champs intra-cavité. Nous montrons, en particulier, que les inhomogénéités dans le pompage conduIsent à un piégeage des SSL, ce qui implique la quantification des seuils d'oscillation de l'OPO et une disparition des courbes neutre de stabIlité marginale, obtenues pour le cas idéal d'un pompage en ondes planes. Ce piégeage résiste à l'effet de dérive induit par le walk-off (double réfraction) et l'interaction entre ce dernier et les inhomogénéités fournit un moyen efficace pour contrôler aussi bien la vitesse que la position d'équilibre des SSL dans le plan transverse. L'étude des effets non linéaires du walk-off nous a permis de montrer qu'il est possible, en régIme monostable, d'abaisser le seuil d'émission de l'OPO sous le seuil linéaire classique. En régime bistable, nous avons révélé l'existence d'un terme de gradient non-linéaire pennettant ainsi la modélIsation de la dynamique spatio-temporelle des champs intra-cavité au-dessus du seuil. L'étude de ce nouveau modèle montre une autodépendance de la fréquence et de la vitesse d'entraînement des structures spatiales de l'OPO, vis à vis de leur intensité. Ce qui permet d'expliquer l'auto-décallage de fréquences, le freinage et la dissymétrie observés dans l'enveloppe des champs émis par l'OPO.