Dissertations / Theses on the topic 'Imagerie de Microstructure par Diffraction'
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Ribart, Clément. "Essais 4D multimodaux et simulations numériques appliqués à l'étude de la plasticité cristalline." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2024. http://www.theses.fr/2024UPSLM001.
Abstract:
Comprendre les liens étroits entre microstructure et propriétés est un objectif majeur pour la conception de matériaux de structure. Les métaux présentent une organisation polycristalline hétérogène qui pilote leur performance, d’où la nécessité d’accéder aux quantités mécaniques d’intérêt à l’échelle granulaire, voire intragranulaire. Un large éventail de techniques de caractérisation permet désormais d’observer ces échelles. Des avancées récentes sur les techniques RX, en synchrotron ou en laboratoire, ont contribué à l’essor des expériences multimodales, notamment par la réalisation d’essais in situ en volume non destructifs. En particulier la Tomographie par Constraste de Diffraction (DCT), appartenant à la famille des techniques d’Imagerie de Microstructure par Diffraction (DMI), permet de reconstruire des cartographies 3D de grains avec leurs orientations associées et une morphologie fidèle de la réalité. Les jumeaux numériques obtenus peuvent être utilisés directement pour des simulations. Cette convergence améliorée des modalités expérimentales ou numériques permet d’envisager des jeux de données massifs et unifiés. Cela constitue une opportunité pour mieux appréhender la complexité des mécanismes physiques. L’objectif principal de cette thèse est de contribuer, sur des cas concrets, à démontrer le potentiel de cette approche. Nous introduisons deux jeux de données multimodaux in situ appliqués à l’étude des premiers stades de la plasticité cristalline sur un titane commercialement pur. Nous évaluons d’abord les performances des techniques EBSD, DCT synchrotron et LabDCT utilisées. Une solution de recalage statistique permet de comparer rigoureusement ces modalités. Des mécanismes caractéristiques de plasticité sont ensuite statistiquement mis en évidence en surface et en volume (rotation des grains, glissement plastique et transmission intergranulaire, accumulation de dislocations GND aux joints de grains), ainsi que la formation de sous-grains, observation inédite uniquement permise par mesure DCT. La simulation FFT réalisée sur un volume DCT a permis en outre de valider les performances du modèle de plasticité cristalline continu sauf au voisinage des précipités non modélisés. Le dernier chapitre présente une étude numérique complémentaire des performances de l’algorithme LabDCT, commercialisé parXNovo Technology, sur une microstructure à l’état déformé. Cette étude s’inscrit dans la dynamique d’étendre les capacités de reconstruction des techniques DMI. Nous avons établi des performances satisfaisantes de l’algorithme pour suivre les rotations des grains au cours de la déformation. Par contre le programme n’est pas capable de reconstruire un champ intragranulaire d’orientations fiablesEstablishing microstructure-property relationships is a critical challenge for the design of structural materials. Metals dis-play an heterogeneous polycrystalline organisation which drives their performance, hence the need to access to themechanical quantities of interest at the grain and sub-grain scales. A variety of characterization techniques now givesaccess to those levels of details. Recent progress in synchrotron and laboratory X-ray techniques have contributed to therise of multimodal experiments, especially by allowing non destructive in situ testing. In particular, Diffraction ContrastTomography (DCT), which belongs to the Diffraction Microcrostructure Imaging (DMI) techniques family, allows the re-construction of 3D grain maps with their associated orientations field and actual morphology. These digital twins canbe used directly for simulations. Improved convergence of experimental and numerical modalities leads to unified andmassive databases. This represents an opportunity to unlock the understanding of the complex physical mechanisms atstake. The main objective of the present work is to contribute, with concrete use cases, to demonstrate the potential ofthis approach. We introduce two in situ multimodal datasets applied to incipient crystal plasticity on a commercially puretitanium. First, we assess the performance of the EBSD, synchrotron DCT and LabDCT techniques used. A statisticalregistration technique allows to compare rigorously these modalities. Typical plasticity mechanisms are observed at thesurface and in the volume (grains rotation, plastic slip and intragranular transmission, GND dislocations accumulation atgrain boundaries), as well as the formation of sub grains, an unprecedented observation only enabled by the DCT. Inaddition, the FFT simulation performed on a DCT volume allowed us to validate the performance of the continuous crystalplasticity model, excepted in the vicinity of the non modelized precipitates. The last chapter presents a complementarynumerical study of the performance of the LabDCT algorithm, commercialized by XNovo Technology, on a microstructurein the deformed state. This study lies in the scope of extending the reconstruction applications of DMI techniques. Weshowed good performance of the algorithm for tracking grains rotations during the deformation. On the other hand, the program is not able to reconstruct a reliable intragranular orientation field
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Ge, Xunyou. "Imagerie ultrarapide à l'échelle nanométrique par diffraction XUV cohérente." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828058.
Abstract:
Imager des objets non-périodiques à une échelle nanométrique et à une échelle femto seconde est un vrai challenge à notre époque. Les techniques d'imagerie " sans lentille " sont des moyens puissants pour répondre à ce besoin. En utilisant des sources ultrarapide (~fs) et cohérente (ex. laser à électron libre ou harmoniques d'ordres élevés), ces techniques nous permettent de reconstruire des objets à partir de leur figure de diffraction, remplaçant les optiques conventionnelles du système d'imagerie par un algorithme informatique. Dans ce travail de thèse, je présent des expériences d'imageries en utilisant un rayonnement extrême-UV (15~40 nm) produit par la génération d'harmoniques d'ordre élevé d'un laser infrarouge puissant. Ce manuscrit est constitué d'une introduction, un chapitre de background théorique, trois chapitres de travail de thèse et une conclusion générale avec perspectives. La première partie du travail de thèse porte sur les développements et caractérisations de la ligne de lumière avec l'objectif de générer maximum de photons harmoniques cohérents avec un front d'onde plat. La deuxième partie est consacrée aux expériences et analyses de trois techniques d'imageries " sans lentille " : Imagerie par diffraction cohérente (CDI), Holographie par la transformée de Fourier (FTH) et Holographie avec références étendues (HERALDO). Ces derniers nous permettent de reconstruire des objets avec une résolution spatiale de 78 nm dans le cas de CDI et de 112 nm dans le cas de HERALDO, tous les deux avec une résolution temporaire de 20 fs. La troisième partie est une première application physique de l'imagerie sur la ligne harmonique. Il s'agit des études statiques et dynamiques de nano-domaines magnétique avec une résolution spatiale sub-100 nm à l'échelle femto seconde. Perspective des techniques d'imagerie 3D et développement potentiel de la ligne d'harmoniques sont présentés à la fin.
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Ge, Xunyou. "Imagerie ultrarapide à l’échelle nanométrique par diffraction XUV cohérente." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112361/document.
Abstract:
Imager des objets non-périodiques à une échelle nanométrique et à une échelle femto seconde est un vrai challenge à notre époque. Les techniques d’imagerie « sans lentille » sont des moyens puissants pour répondre à ce besoin. En utilisant des sources ultrarapide (~fs) et cohérente (ex. laser à électron libre ou harmoniques d’ordres élevés), ces techniques nous permettent de reconstruire des objets à partir de leur figure de diffraction, remplaçant les optiques conventionnelles du système d’imagerie par un algorithme informatique. Dans ce travail de thèse, je présent des expériences d’imageries en utilisant un rayonnement extrême-UV (15~40 nm) produit par la génération d’harmoniques d’ordre élevé d’un laser infrarouge puissant. Ce manuscrit est constitué d’une introduction, un chapitre de background théorique, trois chapitres de travail de thèse et une conclusion générale avec perspectives. La première partie du travail de thèse porte sur les développements et caractérisations de la ligne de lumière avec l’objectif de générer maximum de photons harmoniques cohérents avec un front d’onde plat. La deuxième partie est consacrée aux expériences et analyses de trois techniques d’imageries « sans lentille » : Imagerie par diffraction cohérente (CDI), Holographie par la transformée de Fourier (FTH) et Holographie avec références étendues (HERALDO). Ces derniers nous permettent de reconstruire des objets avec une résolution spatiale de 78 nm dans le cas de CDI et de 112 nm dans le cas de HERALDO, tous les deux avec une résolution temporaire de 20 fs. La troisième partie est une première application physique de l’imagerie sur la ligne harmonique. Il s’agit des études statiques et dynamiques de nano-domaines magnétique avec une résolution spatiale sub-100 nm à l’échelle femto seconde. Perspective des techniques d’imagerie 3D et développement potentiel de la ligne d’harmoniques sont présentés à la finUltrafast imaging of isolated objects with nanometric spatial resolution is a great challenge in our time. The lensless imaging techniques have shown great potential to answer this challenge. In lensless imaging, one can reconstruct sample images from their diffraction patterns with computational algorithms, which replace the conventional lens systems. Using ultrafast and coherent light sources, such as free electron laser and high order harmonics, one can investigate dynamic phenomena at the femtosecond time scale. In this thesis work, I present the lenless imaging experiments using XUV radiation provided by a laser driven high order harmonic beamline. The manuscript is composed of an introduction, a chapter of theoretical background, three chapters of main research work and a general conclusion with perspectives. The first part of this work concerns the development of the harmonic beamline to optimize the illumination condition for lensless imaging. The second part concentrates on the imaging techniques: the Coherent Diffraction Imaging (CDI), the Fourier Transform Holography (FTH) and the Holography using extended references (HERALDO). The reconstructions have achieved 78 nm spatial resolution in case of CDI and 112 nm resolution in case of HERALDO, both in single-shot regime corresponding to a temporal resolution of 20 fs. The third part presents the first physical application on the harmonic beamline using the lensless imaging. Samples with magnetic nano-domains have been studied with sub-100 nm spatial resolution, which paves the way for ultrafast magnetic dynamic studies. At the end, single-shot 3D imaging and further beamline development have been discussed
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Wang, Fan. "Imagerie nanométrique 2D et 3D ultrarapide par diffraction cohérente." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112226/document.
Abstract:
La diffraction cohérente est une technique étonnante par sa simplicité expérimentale : une source XUV cohérente illumine un échantillon unique, isolé, et la figure de diffraction de l’objet est enregistrée sur une caméra CCD. Une inversion de la figure de diffraction à une image dans l’espace réel est possible grâce à une approche basée sur des algorithmes itératifs. Les techniques d’holographie par transformée de Fourier, pour lesquelles une référence est placée à proximité de l’objet que l’on veut imager, permettent-elles la reconstruction directe de l’image, même lorsque la qualité des données expérimentales est moindre. Nous disposons dans notre laboratoire d’une source compacte XUV suffisamment intense pour réaliser ce type d’expérience. Les impulsions XUV ultrabrèves (femtoseconde à attoseconde) sont produites en sélectionnant les harmoniques d’ordre élevé d’un laser infra-rouge femtoseconde focalisé dans une cellule de gaz rare. Nous avons récemment démontré la possibilité d’utiliser cette source pour l’imagerie par diffraction cohérente avec une résolution spatiale de 78 nm. De plus, nous avons démontré expérimentalement une technique d’holographie avec référence étendue, et obtenu une résolution de 110 nm en simple tir (soit un temps d’intégration de 20 femtosecondes). Une perception d’un objet en trois dimensions nous donne une meilleure compréhension de celui-ci. A l’échelle nanométrique, les techniques d’imagerie 3D sont issues de techniques tomographiques autour de la microscopie électronique. Cependant, les nombreuses prises de vue nécessaires (sous des angles différents) rendent ces techniques caduques lors de l’étude résolue en temps de phénomènes irréversibles sur des échantillons non reproductibles. Dans ce contexte, le but de ma thèse est d’étendre les techniques d’imagerie 2D à une perception 3D d’objets nanométriques (physiques, biologiques), tout en préservant l’aspect ultrarapide. Le développement d’une nouvelle technique d’imagerie cohérent 3D en seul vue, l’ankylographie, proposée par le professeur J. Miao de UCLA [Raines et al., Nature 2010] a été effectué. Cette technique permet de reconstruire l’image 3D d’un échantillon d’après une unique image de diffraction. Son principe basique est de retrouver la profondeur d’un objet 3D par l’interférence constructive longitudinale. Cependant, cette technique d’imagerie cohérent 3D est plus exigeante en termes de qualité de données expérimentales comme en moyen informatique d’analyse et d’inversion. L’autre idée en imagerie 3D est de mimer la vision humaine en utilisant deux faisceaux X cohérents arrivant simultanément sur l’échantillon mais avec un petit angle. Dans ce schéma, on utilise des références à coté de l’objet mire (holographie) pour améliorer le rapport signal sur bruit dans la figure de diffraction (soit hologramme). On recueille ensuite deux hologrammes sur le même détecteur. L’inversion Fourier de chacun des hologrammes forme deux images issues d’une vision différente de l’objet. La parallaxe est ainsi réalisée. La reconstruction stéréo de l’objet est effectuée numériquement. Enfin, des applications de démonstration seront envisagées après ma thèse. Il s’agit d’imager des objets biologiques (nanoplanktons déjà collectés et préparés au CEA). Et nous nous intéresserons également à l’étude du mouvement 3D d’objets nanométriques (azo-polymères) sur des temps ultracourts. Une autre application importante sera d’étudier la transition de phase ultra-rapide tel que le nano-domaine magnétique où des phénomnes de désaimantation induite par des impulsion femtoseconde ont lieuCoherent diffraction is an amazing art by its experimental simplicity: a coherent XUV source illuminates a single, isolated sample, and the diffraction pattern of the object is recorded by a CCD camera. An inversion of the diffraction pattern to an image in real space is possible through an approach based on iterative algorithms. The techniques for Fourier transform holography, for which reference is placed near the object to be imaged, allow the direct reconstruction of the image, even when the quality of the experimental data is worse. We have a laboratory sufficiently intense compact XUV source for this type of experience. The ultrashort XUV pulses (from femtosecond to attosecond) are produced by selecting high order harmonics of a femtosecond infrared laser which is focused into a cell of rare gas. We recently demonstrated the feasibility of using this source for coherent diffraction imaging with a spatial resolution of 78 nm. Furthermore, we demonstrated experimentally a holographic technique with extended reference and obtained a resolution of 110 nm in single shot (i.e. an integration time of 20 femtoseconds). A perception of an object in three dimensions gives us a better understanding thereof. A nanoscale 3D imaging techniques are from tomographic techniques of electron microscopy. However, many shots required (from different angles) make these techniques obsolete during the study time-resolved irreversible phenomena on non-reproducible samples. In this context, the aim of my thesis is to extend the 2D imaging techniques for 3D perception of nanoscale (physical, biological ) objects, while preserving the ultrafast appearance. The development of a new technology of 3D coherent imaging in single view, named ‘ankylography’, proposed by Professor Miao J. UCLA [Raines et al., Nature 2010] was made in progress. This technique allows reconstructing a 3D image of the sample after a single diffraction image. Its basic principle is to find the depth of a 3D object by the longitudinal constructive interference. However, this technique is more requested in both the quality of experimental data and the computer hardware and analysis. The other idea for 3D imaging is to imitate human vision using two coherent beams X arriving simultaneously on the sample but with a small angle. In this scheme, we use references near the target object (i.e. holography) to improve the signal to noise ratio in the diffraction pattern (hologram). Two holograms are then collected on the same detector. The inverse Fourier of each hologram forms two images from different views of the object. Parallax is thus produced. The stereo reconstruction of the object is performed by computer. Finally, the demonstration of applications will be considered after my thesis. This imaging of biological objects (such as nanoplanktons already collected and prepared CEA). And we are also interested in the study of 3D nanoscale objects (azo-polymers) movement on ultrashort time. Furthermore, another important application will be to study the ultra-fast phase transition such as nano-magnetic field where demagnetization phenomena induced by femtosecond pulse occurs
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Mastropietro, Francesca. "Imagerie de nanofils uniques par diffraction cohérente des rayons X." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716410.
Abstract:
L'imagerie par diffraction des rayons X cohérents (CDI) en condition de Bragg est utilise pour étudier la déformation de nano-objets uniques. Ceci est possible grâce au développement d'optique focalisante, comme les lentilles de Fresnel (FZP), produisant un faisceau sub-micronique coherent. Les nanostructure étudiées sont reconstruite avec des algorithmes d'inversion à partir de données de diffraction, sous la forme d'un objet complexe, ou l'amplitude correspond à la densité électronique 3D et la phase correspond a la projection de la déformation de l'objet (par rapport a un réseau cristallin parfait) dans la direction du vecteur de diffraction. Dans ce travail, nous avons étudié la déformation dans des nanofils hétérogènes (nanofil de GaAs avec une mono-couche de boîtes quantiques de InAs) et homogènes (silicium fortement contraint sur isolant (sSOI)). Lorsqu'un faisceau focalise de rayons X est utilise, 'a la fois l'amplitude et la phase de l'onde incidente doivent être connu pour une étude quantitative. Le faisceau focalise utilise pendant les expériences a été reconstruit avec la technique CDI, et les effets de cette fonction d'illumination sur l'imagerie de nanofils contraints ont été étudiés. Mots-clés: Imagerie par diffraction x cohérente, contrainte, nanofils, algorithms d'inversion.
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Guillermin, Régine. "Caractérisation d'objets enfouis dans des sédiments marins par imagerie acoustique." Aix-Marseille 2, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX22068.
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Cassin, Rémy. "Imagerie nanométrique ultra-rapide par diffraction cohérente de rayonnement XUV produit par génération d'harmoniques d'ordre élevés." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS591/document.
Abstract:
L'objectif de ce mémoire est dedévelopper de nouvelles méthodes d'imageriesans lentille en simple tir 2D et 3D avec dessources harmoniques XUV. Un intérêt particulierest porté aux techniques d'imageries permettantl'imagerie des objets biologiques et de phase.Dans un premier temps, on introduit la théorie del'imagerie dans lentille et on détaille lesméthodes utilisées au cours de cette thèse pourreconstruire le champ diffracté par l'objet quel'on souhaite imager. Les techniques d'imageriessont séparées en deux catégories : itératifs etholographiques. On discute des conditionsexpérimentales nécessaires à la reconstruction del'image de l'objet et on compare les avantagesrespectifs des deux types de méthodes. Puis, ondétaille les aspects expérimentaux du faisceauXUV obtenu par HHG et on couvre brièvementla théorie associée à ce processus. La sectionsuivante traite des paramètres et des techniquesde traitement des données influant sur la qualitéde l'image reconstruite en imagerie sans lentille.On montre comment améliorer lesreconstructions HERALDO dans un régime defaible flux de photons. On présente ensuite lesrésultats d'une technique de caractérisationcomplète de la cohérence spatiale d’un faisceauXUV en simple tir. Cette dernière est unparamètre critique de l'imagerie sans lentille. Al'aide d'un tableau non redondant de référencesponctuelles, on mesure la cohérence spatialepour chaque distance entre les références, sansaucune mesure du profil spatial du faisceau. Onmontre que la distribution de la cohérence estgaussienne et que son diamètre dépend desconditions de génération du faisceauharmonique. On étudie aussi quantitativementcomment l'accumulation de plusieurs tirs dediffraction diminue la cohérence apparente dufaisceau. Une expérience d'imagerie d'objets dephase avec une source harmonique pouvant êtreappliquée à des objets biologiques est ensuiteprésentée.A notre connaissance c'est la premièrereconstruction par méthode CDI d'objets dephase avec une source harmonique. La suite dumanuscrit présente les résultats de deuxexpériences visant à réaliser de l'imagerie 3D àl'échelle nanométrique avec une sourceharmonique. Tout d’abord, on présente unetechnique d'imagerie 3D simple tir. C'est lapremière expérience permettant unereconstruction 3D à partir d'une seuleacquisition, avec une résolution spatialenanométrique et une résolution temporellefemtoseconde, sans utiliser de connaissances apriori sur l'objet étudié. Cette technique possèdeun vaste spectre d'application, particulièrementpour l'étude structurelle d'échantillonsbiologiques sensibles aux dégâts d'irradiation.De plus, cette technique peut être facilementapplicable à des FELs et des synchrontrons pourobtenir de meilleures résolutions. La deuxièmeexpérience d'imagerie 3D est une preuve deconcept validant la faisabilité de lacryptomographie avec une source harmonique.Pour reconstruire le volume 3D de l'échantillon,la cryptotomographie utilise des figures dediffraction qui sont acquises pour desorientations de l'échantillon inconnues. Lerégime de faible flux dans lequel on se place nouspermet de simuler les paramètres d'une sourceharmonique fonctionnant dans la fenêtre de l'eau.On conclut que, le niveau du signal de diffractionest suffisant pour pouvoir identifier l'orientationde l'objet à partir des figures de diffractionenregistrées, dans des conditions expérimentalesoptimisées. Ainsi, avec suffisamment de figuresde diffraction enregistrées et assez d'orientationsde l'objet, on peut reconstruire le volume 3D del'objet. Ces résultats impliquent qu'uneexpérience de cryptotomographie d'objetsbiologiques avec une source harmoniquefonctionnant dans la fenêtre de l'eau seraitréalisableThe aim of this dissertation is todevelop new lensless single shot imagingtechnique in 2D and 3D with XUV harmonicsources which can be applied to study biologicalobjects and phase objects. Firstly, we introducethe theory underlying lensless imagingtechniques and we describe the methods usedduring this thesis to reconstruct the light fielddiffracted by the studied object. The imagingtechniques are split in two categories: iterativeand holographic. The iterative methodsreconstruct the phase of the diffracted wavefront using constraints in the Fourier space andthe reel space. With the holographic techniques,the phase is encoded directly in the interferencefringes between the reference and the objectwithin the diffraction pattern. We discuss theexperimental parameters required to achieve animage reconstruction and we compare therespective advantages of the two types ofmethod. Then, we describe the experimentalparameters of the XUV beam produced by highharmonic generation (HHG) and we brieflyexplain the theory of the HHG. The next sectiondiscusses the parameters the quality of thereconstructed image. We show how to improvethe resolution and the signal to noise ratio usingthe HERALDO technique in the low fluxregime.We then show the result of a new technique forthe single shot characterization of the spatialcoherence of XUV beams. Indeed, the spatialcoherence is a critical parameter for coherentdiffractive imaging techniques. Using a NRA ofreference holes, we measure the spatialcoherence for each distance between each pairof holes, without the knowledge of the intensitydistribution on the sample. We show that thespatial coherence has a gaussian distribution andthat its diameter varies according to thegeneration parameters of the harmonic beam.We also study quantitatively the effect of multishotsaccumulation of the diffraction pattern onthe apparent coherence of the beam. We alsoshow the result of phase object imaging usingcoherent diffractive imaging with a harmonicsource. To our knowledge, this if the first timesuch result has been achieved. The rest of thedissertation present new lensless imaging 3Dtechniques using harmonic sources. The first ofthe last two experiments shown is a lenslesssingle shot stereo 3D technique. It is the first oneallowing a 3D reconstruction from a singleacquisition, with a nanometer spatial resolutionand a femtosecond temporal resolution, withoutusing \textit{a priori} knowledge of the samplestudied. This method has a vast spectrum ofapplication and is particularly interesting for thestructural study of biological sample sensitive toradiation damage and for the study of nonreversibledynamical phenomena in 3D.Furthermore, this can easily be implemented inFELs and synchrotrons to reach even betterspatial resolution. The second 3D experimentshown in this thesis is a proof of concept ofcryptotomography using a high harmonic sourcein a low flux regime. To reconstruct the 3Dvolume of the sample, cryptotomographie usesdiffraction pattern acquired for unknown sampleorientations and therefore non-classified. Thelow flux regime used here simulate the flux of aharmonic source generated in the water window.We conclude from this experiment that, with theproper experimental conditions, the diffractionsignal is sufficient to allow the classification byorientation of the diffraction patterns. Withenough diffraction pattern and angles of thesample recorded, we can achieve a 3Dreconstruction of the sample. This result impliesthat the cryptotomography of biological objectsusing a water window harmonic source ispossible
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Herail, Christophe. "Etude et réalisation d'un système de mesure rapide de champs acoustiques : applications à l'imagerie médicale en tomographie par diffraction." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112194.
Abstract:
Cette thèse est une contribution à l'étude expérimentale en imagerie ultrasonore par la méthode dite de tomographie par diffraction dans laquelle on prend en compte les phénomènes de diffraction à l'intérieur de l'objet étudié. Le travail s'est déroulé en trois phases : - Mise en œuvre d'un réseau linéaire de capteurs à balayage électronique à l'intérieur d'une expérimentation existante et résolution du problème de couplage inter-élément. - Conception et réalisation d'un nouvel appareillage électronique destiné aux mesures du champ de pression acoustique et piloté par un microordinateur. Un grand soin a été apporté à cet appareillage, tant au niveau de la conception que de la réalisation, afin d'obtenir des performances (niveau de bruit, précision, stabilité en température) compatibles avec les exigences de la méthode de reconstruction. - Réalisation de nombreuses expérimentations sur des objets de formes simples (fantômes) ainsi que sur un objet biologique réel, et enfin réalisation d'une étude qualitative sur la thermographie par imagerie différentielleThis thesis contributes to the experimental study of ultrasound imaging with the so-called diffraction tomography method in which the diffraction phenomena inside the object under investigation are taken into account. The work was carried out in three steps: - Implementing a linear network of electronically scanned sensors within an ongoing experiment and solving the problem of inter-element coupling. - Designing and making a new electronic device in order to measure the acoustical pressure field then exploited by a microcomputer which both drives the experimental set-up and computes the images. This device was carefully conceived and made, so as to obtain performances (e. G. Noise level, accuracy, temperature stability) compatible with the requirement of the reconstruction method. - Conducting various experiments on objects of simple shapes (phantoms) and on a real biological object, and last, carrying out a qualitative study of thermography with differential imaging
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Gauthier, David. "Imagerie nanométrique ultra-rapide par diffraction cohérente de rayonnement extrême-UV produit par génération d'harmoniques d'ordre élevé." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734344.
Abstract:
Ce manuscrit présente des expériences d'imagerie par diffraction réalisées en utilisant une source de rayonnement cohérent basée sur la génération d'harmoniques d'ordre élevé d'un laser Ti:Sa. Elles démontrent que cette source extrême-UV de laboratoire produit un nombre suffisant de photons par impulsion pour enregistrer une figure de diffraction d'objets tests en " simple tirs ". Le signal ainsi enregistré permet l'obtention d'une image de l'objet avec une résolution d'une centaine de nanomètres. Deux schémas sont utilisés pour reconstruire l'objet : le premier utilise un algorithme itératif de reconstruction de la phase perdue pendant la détection de la figure de diffraction ; le second utilise une configuration holographique par transformée de Fourier. Les travaux réalisés comportent deux parties. La première concerne l'optimisation de la source harmonique et inclut une étude expérimentale d'un dispositif de filtrage spatial du faisceau laser de génération par propagation dans une fibre creuse. La seconde partie présente les expériences d'imagerie par diffraction, et notamment une démonstration du schéma holographique HERALDO qui est une extension de l'holographie par transformée de Fourier à des références en forme de polygones. L'utilisation de ces références " étendues " a pour avantage d'optimiser l'enregistrement holographique tout en conservant une reconstruction directe et sans ambigüité de l'objet. Une analyse signal-sur-bruit ainsi qu'une comparaison des reconstructions d'hologramme pour différentes formes de références sont effectuées.
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Varlet, Joël. "Microstructure et propriétés mécaniques d'alliages de polymères polypropylène - polyamide 12 stabilisés par un tiers corps." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0071.
Abstract:
Les alliages sont étudiés par différentes techniques complémentaires susceptibles d'apporter des informations à différents niveaux de la microstructure : Echelle du réseau cristallin (quelques Angstroms), échelle des domaines cristallins quelques centaines d'Angstroms) et échelle des domaine homopolymères (quelques microns). Les techniques de rayon X (diffraction et diffusion) permettent de mettre en évidence des phénomènes d'orientation des phases cristallines en relation avec le procédé d'injection utilisé lors de la mise en œuvre. La spectrométrie mécanique et la microscopie électronique à balayage sont utilisées conjointement pour préciser l'arrangement géométrique des domaines homopolymères ainsi que les modifications des homopolymères qui surviennent dans les alliages. Cette méthodologie permet de détecter des effets nucléant du tiers-corps sur la cristallisation du polypropylène. Elle apporte également une information concernant la topologie de l'arrangement, qui varie avec la composition (systèmes matrice-inclusions ou co-continus). L'information concernant la microstructure est ensuite reprise pour interpréter des particularités du comportement aux grandes déformations des alliages, telles l'anisotropie mécanique et l'effet important du tiers-corps[The blends have been studied by means of variations complementary techniques in order to obtain information on several levels of the microstructure:-The crystal lattice level (scale of a few Angstroms), the crystalline regions level (scale of a few hundred of Angstroms), and the homopolymers regions level (scale of a few microns). - By X-ray techniques (eg W. A. X. S. And S. A. X. S. ), we have characterized an orientation of the crystalline phases which occur in. The samples as a result of the injection-moulding preparation technique. The mechanical spectrometry and scanning electron microscopy results have been combined to show the specific geometrical arrangement of the homopolymer regions, as well as the changes that occur in these regions as they are mixed. Nucleating effects of the third component (TC) on the crystalline phase of polypropylene have been detected. The microstructural information thus obtained was used to interpret the main features of the large deformation response of the blends, such as its anisotropic nature and the large influence of TC]
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Mariotti, Jean-Marie. "Imagerie à la limite de diffraction en infrarouge proche : méthodes et résultats astrophysiques." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10048.
Abstract:
Deux contraintes fondamentales limitent la précision de l'interférométrie ir des tavelures. La première est liée à la méconnaissance des propriétés statistiques de la turbulence atmosphérique, la deuxième est due à l'insuffisance théorique actuelle en matière de physique de la formation stellaire ou de celle de la formation de poussières dans les enveloppes circumstellaires. Une réponse au premier problème est l'abandon de l'interférométrie dans le plan image au profit du plan pupille. Pour le deuxième on peut avoir recours à des télescopes à pupille diluée. On discute de ces différentes méthodes et du couplage entre hautes résolutions spatiale et spectrale.
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Reinhart, Guillaume, Henri Nguyen-Thi, Bernard Billia, and Joseph Gastaldi. "Dynamique de formation de la microstructure de solidification d'alliages métalliques : caractérisation par imagerie X synchrotron." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00371700.
Abstract:
Nous avons étudié in situ et en temps réel la solidification dirigée d'échantillons minces d'alliages binaires et d'un quasicristal en combinant radiographie et topographie X. Sur Al-3,5%pdsNi non-affiné, nous avons étudié la formation de l'état initial et la morphologie du front de solidification (croissance cellulaire puis dendritique). Les effets des contraintes mécaniques ont été mis en évidence. La transition colonnaire-équiaxe a été étudiée sur Al-3,5%pdsNi affiné. Nous avons décrit le blocage du front colonnaire et le régime de croissance équiaxe ultérieure. L'efficacité des affinants tend vers une limite. Une analyse de la morphologie des microstructures a été effectuée. L'étude du quasicristal i-AlPdMn montre la croissance de grains dodécaédriques facettés. Nous avons mis en évidence les effets de la convection thermosolutale. La visualisation des contraintes montre une forte déformation des grains. L'apparition de porosités a été observée au cours de la fusion des grains.
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Lian, Weidong. "Contribution à l'homogénéisation numérique du comportement élastique de matériaux à microstructure complexe caractérisés par imagerie." Ecole centrale de Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDN0004.
Abstract:
Les méthodes d'homogénéisation numériques sont maintenant largement utilisées. De plus les techniques d'imagerie permettent une représentation géométrique très précise de la microstructure des matériaux, qui conduit le plus souvant à des modèles éléments finis "voxels". Une autre approche a été recemment proposée pour les modèles à partir d'images, basée sur l'approche X-FEM associée à la méthode level-sets. Ces deux approches sont comparées et il est montré que la méthode X-FEM/levels sets est plus efficace et précise que l'apporche voxels. La prise en compte d'images de la microstructure met en évidence le caractère aléatoire de la microstructure, ce qui soulève la question du choix de la methode d'homogénéisation et de la taille du VER (volume élémentaire représentatif). Il est montré que l'homogénéisation avec conditions aux limites homogènes (en déformation ou contraintes) conduit à des biais sur les propriétés apparentes, liées à des effets de bords. Une approche est proposée pour s'affranchir de ces effets de bords. Une stratégie d'homogénéisation à trois échelles est enfin présentée pour les problèmes ou les échelles microscopique et macroscopique sont très différentes. Une échelle intermédiaire mésoscopique est ainsi coonsidérée, inférieure à la taille du VER. A cette échelle mésoscopique les propriétés apparentes calculées par homogénéisation sont des variables aléatoires, qui sont représentées par un développement sur le chaos polynomial identifié à parir des échantillons extraits de l'image. Des échantillons macroscopiques sont alors générés, avec une échelle de discrétisation mésoscopique, et une distribution spaciale de propriété issue de l'approche précédente. La taille du VER est alors calculéeComputational homogenization approaches are now widely used. Moreover, imaging techniques allow a highly accurate representation of material microstructure, and classically leads to voxel-based finite element models. Another computational approach for image-based modeling has been recently proposed, based on X-FEM and level set method. These two approaches are compared and it is shown that X-FEM/levelset approach is more efficient and accurate than the voxel-based FEM. Using microstructure images highlights its randomness, which raises the problem of the determination of the sizeof the RVE (reprentative volume element). It's shown that homogenization approaches with uniform strins or stresses boundary conditions lead to overcome these edge effects. At last a three scale homogenization approach is presented for problems where the macroscale is much larger than the microscale. An intermediate mescoscale is considered, with a size lower than the RVE size. At this mesoscale computed apparent properies are random variables. These are represented using polynomial chaos expensions identified from samples which are extracted from the image. Macroscopic samples are then generated, with a mesoscopic modeling scale, and a spacial distribution of apparent properties coming form the previous step. Applying again classical homogenization methods at this new scale allows the determination of RVE size
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Reinhart, Guillaume. "Dynamique de formation de la microstructure de solidification d' alliages métalliques : caractérisation par imagerie synchrotron." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30039.
Abstract:
Nous avons étudié in situ et en temps réel la solidification dirigée d’échantillons minces d’alliages binaires et d’un quasicristal en combinant radiographie et topographie X. Sur Al-3,5%pdsNi non-affiné, nous avons étudié la formation de l’état initial et la morphologie du front de solidification (croissance cellulaire puis dendritique). Les effets des contraintes mécaniques ont été mis en évidence. La transition colonnaire–équiaxe a été étudiée sur Al-3,5%pdsNi affiné. Nous avons décrit le blocage du front colonnaire et le régime de croissance équiaxe ultérieure. L’efficacité des affinants tend vers une limite. Une analyse de la morphologie des microstructures a été effectuée. L’étude du quasicristal i-AlPdMn montre la croissance de grains dodécaédriques facettés. Nous avons mis en évidence les effets de la convection thermosolutale. La visualisation des contraintes montre une forte déformation des grains. L’apparition de porosités a été observée au cours de la fusion des grainsWe studied in situ and real-time the directional solidification of thin samples of binary alloys and a quasicrystal using both X-ray radiography and topography techniques. On Al-3. 5wt%Ni non-refined alloys, we studied the formation of the initial state and the solidification front morphology (cellular then dendritic growth). Mechanical strains wer highlighted. The Columnar to Equiaxed Transition was studied on Al-3. 5wt%Ni refined alloys. We described the blocking of the columnar front and the following equiaxed growth regime. The refining particles efficiency reaches a limit. An analysis of the microstructure morphology was performed. The study of the i-AlPdMn quasicrystal shows the growth of faceted dodecahedral grains. Thermosolutal convection effects were highlighted. Strain visualisation shows a strong deformation of grains. The apparition of porosity was observed during fusion of grains
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Daoud-Aladine, Moursidali Aziz. "Etudes par diffraction des corrélations entre magnétisme et structure des manganites à ordre de charges." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112340.
Abstract:
Cette thèse se consacre à des études par diffraction des transitions de phases structurales et magnétiques dans les manganites du système Pr_(1-x)Ca_(x)MnO_3. Pour des dopages allant de x = 0. 33 à x = 0. 5, le diagramme de phases (x,T) n'y présente que des phases isolantes. Sur la base de la théorie du super-échange (SE), leurs propriétés peuvent s'interpréter comme l'existence d'un ordre de charges Mn3̂+/Mn4̂+ concomitant à un ordre des orbitales d_z2̂ sur les ions Mn3̂+. Ces échantillons présentent par ailleurs des effets de magnétorésitance géante. On comprend alors qualitativement le phénomène par la coexistence de phases antiferromagnétiques (AF) et ferromagnétiques (F), attribuées à des phases isolantes et conductrices respectivement. La magnétorésistance traduirait alors la croissance de la fraction ferromagnétique sous l'application d'un champ magnétique. La conclusion des études structurales et microstructurales menées dans cette thèse contraste singulièrement avec ces images. Les échantillons de poudres et le monocristal étudiés semblent montrer qu'au contraire, leurs phases cristallines sont homogènes à champ nul. Pour résoudre cette contradiction, nous présentons une étude de diffraction sur un monocristal maclé de Pro_0. 60Ca_0. 40MnO_3 de la structure de la phase d'ordre de charges. Cette étude nous autorise à infirmer l'une des hypothèses de base sur laquelle s'appuie la théorie du SE, et qui stipule que l'état électronique du Mn est à valence mixte Mn3̂+/Mn4̂+ dans ces composés. Les distorsions structurales indiquent qu'en fait, l'ordre de charges consiste dans la localisation des électrons sur des dimères de Mn, couplés ferromagnétiquement par le double échange de cet électron. La nouveauté de cette interprétation conduit à reconsidérer plusieurs interprétations des propriétés des manganites : en particulier, elle montre qu'il est nécessaire de ré-interpréter le magnétisme de ces phases isolantes au delà du super échange, en offrant de nouvelles pistes qui mettent en évidence l'importance du rôle de la frustration de l'échange dans ces systèmesThis thesis dedicates itself to diffraction studies of the structural and magnetic transitions in the manganites of the system Pr_(1-x)Ca_xMnO_3. For dopings going from x = 0. 33 to 0. 5, the (x, T) phase diagram presents only insulating phases. On the basis of the superexchange theory (SE), their fundamental state can be interpreted as the existence of an Mn3̂+ /Mn4̂+ -type of charge ordering, concomitant with an ordering of the d_z2̂ orbitals on the Mn3̂+ ions. These samples display also giant magnetoresitance properties in this state. One can understand qualitatively the phenomenon by considering that antiferromagnetic (AF) and ferromagnetic (F) phases which are attributed to an insulating and a conductive state respectively, are coexisting. In this scope, the magnetoresitance would result in the growth and percolation of the ferromagnetic fraction of the sample under the application of a magnetic field. The conclusion of the structural and microstructural studies led in this thesis contrasts with these ideas. The powder and the single crystalline samples studied are displaying homogeneous crystalline phases at zero field. To resolve such a contradiction, we present a neutron diffraction study on a twinned single crystal of Pr_O. 60Ca_0. 4OMnO3̂ of the structure of the charge ordered phase. This study allows us to invalidate the mixed valence Mn3̂+/Mn4̂+ for the electronic state of Mn in these compounds, on which the SE theory is based. The structural distortions we find indicate another type of charge order, that consists in the localization of the electrons on Mn dimers. These electron are involved a double exchange process, coupling ferromagnetically the Mn spins of each pair. The novelty of this interpretation invite to reconsider several interpretations of the properties of manganite : in particular, it shows that the understanding of the magnetism of their insulating phases, put forward the role of the magnetic exchange frustration in these systems, when we go beyond the super-exchange theory
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Boyer, Marina. "Synthèse de nouvelles céramiques polycristallines transparentes par cristallisation complète du verre." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2024/document.
Abstract:
Les céramiques polycristallines transparentes sont une classe émergente de matériaux pour des applications optiques et photoniques. Au cours de cette thèse, nous avons utilisé une méthode innovante pour élaborer de tels matériaux : la cristallisation complète d'un verre parent. Ce procédé permet d'obtenir de nouvelles céramiques polycristallines transparentes grâce à l'absence de porosité, inhérente à la fabrication du verre parent et aussi d'accéder à de nouvelles phases cristallines. Deux études ont été menées pour améliorer la vitrification de la composition BaAl₄O₇ (1ère céramique transparente obtenue par cristallisation complète du verre). Des résultats surprenants ont été obtenus avec la cristallisation d'une nouvelle phase (BaGa₄O₇) ou avec la synthèse de céramiques biphasiques transparentes BaAl₄O₇ - BaAl₂O₄ dont la transparence est fortement améliorée par rapport à la céramique de BaAl₄O₇, grâce à la cristallisation d'une seconde phase BaAl₂O₄, limitant la croissance des grains biréfringents de BaAl₄O₇. Des céramiques polycristallines transparentes appartenant à la famille des mélilites, de formule générale Sr₁₊xRE₁₋xGa₃O₇₊x∕₂ (RE : rare earth), ont aussi été synthétisées. Des propriétés d'émission de lumière visible ont été mises en évidence à partir des compositions SrGdGa₃O₇ et SrYbGa₃O₇. Cette famille de céramiques polycristallines transparentes ouvre la voie à d'autres applications où l'absence totale de porosité ainsi que l'élaboration de nouvelles phases cristallines inaccessibles par réaction à l'état solide sont des facteurs clés. Ces possibilités ont été démontrées dans le cas de céramiques transparentes présentant une importante conductivité ioniqueTransparent polycrystalline ceramic is an emerging class of optic and photonic materials. During this thesis, we used an innovative method to elaborate such materials: the full glass crystallization. This process permits to obtain new transparent polycristalline ceramics through the lack of porosity, inherent to the parent glass and to access to new crystalline phases. Two studies were leaded to improve the glass forming ability of the BaAl₄O₇ composition (1st transparent ceramic obtained from full glass crystallization). Surprising results were obtained with the crystallization of a new phase (BaGa₄O₇) or with the synthesis of two-phase transparent ceramics (BaAl₄O₇ – BaAl₂O₄) where the transparency is considerably enhanced compared to the BaAl₄O₇ ceramic thanks to a second phase crystallization (BaAl₂O₄), limiting the growth of the birefringent BaAl₄O₇ grains. Transparent polycristalline ceramics belonging to the melilite family, with Sr₁₊xRE₁₋xGa₃O₇₊x∕₂ (RE: rare earth) general formulae were also synthesized. White light emission properties have been demonstrated from the SrGdGa₃O₇ and SrYbGa₃O₇ compositions. This family opens the way to others applications where the total absence of porosity with the elaboration of new crystalline phases unattainable by solid state reaction are key factors. These possibilities were demonstrated in the case of transparent polycristalline ceramics showing an important ionic conductivity
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Martin, Franck. "Microstructure, contraintes des multicouches métalliques Mo (110) / Ni (111) élaborées par pulvérisation ionique : influence sur les propriétés élastiques." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2266.
Abstract:
Nous avons étudié les effets interfaciaux sur les propriétés des multicouches Mo(110)/Ni(111) par des techniques de diffraction X et diffusion Brillouin. Un adoucissement de la constante de cisaillement atteignant 65% est obtenu. L'évolution des distances interplanaires et celle du nombre de plans des couches de Mo suggèrent une interdiffusion de Ni. La prise en compte d'une couche " douce " aux interfaces a permis de décrire l'évolution de C44, d'estimer son module élastique et l'extension du gradient chimique. Les multicouches épitaxiées ont une relation d'orientation de type " Nishiyama-Wassermann " et montrent une diminution du paramètre " libre de contraintes " des couches de Mo avec la période confirmant une diffusion de Ni dans le Mo. L'étude des solutions solides montre la formation de phases métastables accompagnée d'un très fort adoucissement de C44 pour des concentrations en soluté inférieures à 27%, au delà les alliages sont amorphes et le module de cisaillement stabiliséWe investigated interfacial effects on properties of Mo(110)/Ni(111) multilayers by X-ray diffraction techniques and Brillouin light scattering. We observe a large softening of the shear modulus up to 65% of the predicted value. The interplanar spacings evolution and numbers of planes in Mo sub-layers suggest a Ni interdiffusion. . Considering an elastically soft interfacial layer in determining the C44 modulus allow to estimate it's specific modulus and the chemical interdiffusion length. The epitaxied multilayers showed a "Nishiyama-Wassemann" orientation relationship and a decrease of the "stress free" parameter, in Mo sub-layers, with decreasing period confirming the Ni diffusion in Mo. MoxNi1-x solid solutions showed metastable phases, for solute concentration below 27%, with a large decrease of the shear modulus up to 50% of the predicted value and above 27% alloys are amorphous and the shear modulus is stabilized
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Chhann, Sorphal. "Etude de la recristallisation de l'Invar (alliage Fe-36%Ni) déformé par laminage asymétrique." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112105.
Abstract:
Dans cette étude, nous nous intéressons au développement de la texture de recristallisation de l'invar déformé par laminage asymétrique. Nous caractérisons à différentes échelles la texture et la microstructure du matériau après une réduction d'épaisseur de 83% en utilisant la diffraction des rayons X et des neutrons, la microscopie électronique à balayage associée à la diffraction des électrons rétrodiffusés (Electron Back Scattered Diffraction, EBSD) et la microscopie électronique en transmission. La microstructure de déformation est constituée de bandes lamellaires avec une sous structure de dislocations enchevêtrées. Il n'y a pas de sous structure cellulaire. La texture de laminage est constituée des composantes classiques de laminage. Cependant, dans les cas du laminage asymétrique unidirectionnel, la texture est tournée d'environ 5- r autour de la direction transverse. Après le recuit, les grains sont plus ou moins équiaxes et la texture recristallisée est composée l'orientation cube et de sa macle. Toutefois, l'acuité de la texture cubique est plus grande en laminag asymétrique qu'en laminage symétrique. En ce qui concerne les microstructures, la restauration se trad rralors par la formation d'une sous structure cellulaire. Les grains cubiques restaurent plus vite que les autr orientations et l'accroissement de la différence d'énergie stockée entre l'orientation cube et la matrice no cube. La différence d'énergie stockée devient alors la force motrice pour la formation de germes par 1 mécanisme de migration de joint de grains induit par la déformation (Strain Induced Boundary Migratio SIBMLn this study, we are interested in the development of recrystallized texture of invar deformed by asymmetrical rolling. The texture and the microstructure have been characterized at different scales using XXray and neutron diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) associated with Electron Back Scattered Diffraction (EBSD) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The deformed microstructure consists of elongated bands with a dislocation network substructure. There is not any cellular substructure. Concerning the texture, classical rolling components are obtained. However, in the case of the one-way asymmetrical rolling, the texture is Iightly turned around the transverse direction. After annealing, the recrystallized grains are more or less equiaxe, and the texture contained a large fraction of the cubic component associated with its twin. For the same thickness reduction, the acuity of the cubic component is larger after asymmetrical rolling than after symmetrical rolling. Concerning the microstructure evolution during annealing, we have observed the evolution of the dislocation networks into cellular substructures. Recovery is faster in the grains with the éubic orientation. As a consequence, the difference in stored energy between grains with the cubic orientation and the other orientation increases and explain the nucleation b Strain Induced Bounda Mi ration SIBM mechanism
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Bimbault, Laurent. "Analyses des contraintes résiduelles, de la microstructure et des constantes élastiques de multicouches métalliques élaborées par PVD." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2251.
Abstract:
Dans cette etude, nous avons analyse d'une part les contraintes residuelles et la microstructure de quatre systemes de multicouches (au/ni, nife/ag, au/pt et pt/au) elabores par pvd en utilisant un ensemble de techniques complementaires : la diffraction des rayons x symetrique et asymetrique, la spectroscopie d'absorption x et la spectroscopie mecanique (lame vibrante). D'autre part, nous avons mis au point une methode associant la diffraction des rayons x et un dispositif de traction in situ pour determiner le coefficient de poisson dans de tels systemes. Les principaux resultats obtenus sont : - la presence de l'effet de modulation en diffraction asymetrique dans les systemes au/pt et pt/au. Ce phenomene persiste jusqu'a 30 degres d'ecart du vecteur de diffraction par rapport a la normale a la surface de l'echantillon. Un modele fonde sur l'empilement coherent des plans cristallographiques dans toutes les colonnes, a ete propose pour expliquer ce phenomene. - la grande difference entre la taille des domaines coherents de diffraction suivant la normale a l'echantillon et celle de la periode - la grande difference entre la microstructure de l'ensemble de ces multicouches et celle des massifs. - la presence de contraintes residuelles coherentes avec les modeles simples utilises dans le cas des films minces. - la possibilite de mesurer de facon precise, le coefficient de poisson dans ces systemes. L'ensemble des ces resultats montre la richesse des systemes multicouches deposes par pvd et la variete des phenomenes originaux qui s'y produisent, ouvrent la voie a de nouveaux champs d'investigation scientifique et a de nouvelles applications industrielles.
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Kluender, Rafael. "Mesures en trois dimensions des distorsions cristallines par imagerie en diffraction de Bragg : application aux cristaux de glace." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00635598.
Abstract:
La déformation visco-plastique de la glace est fortement anisotrope, le plan de glissement préferé étant la plan de base. Le fait que dans un polycristal chaque grain possède sa propre direction de déformation produit des incompatibilités et un champ de contrainte complexe. La déformation à été étudiée expérimentellement en mésurant la dis- tortion des plans cristallins de mono- et polycristaux de glace artificielle. Les expériences ont été réalisées à l'aide d'un faisceau synchrotron. Une nouvelle procédure éxperimental, basée sur les méthodes de l'imagerie en diffraction de Bragg, comme lumière blanche, im- agerie sur la courbe de diffraction et topographie laminaire et ponctuelle, a été dévéloppée. Les désorientations angulaires, les largeurs à mi-hauteur et les intensités intégrées ont été mésurées dans les trois dimensions spatiales de l'échantillon et avec une résolution de 50× 50 × 50µm3. Les algorithmes d'analyse de données ont été écrits pour extraire des données des résultats quantitatifs, et pour calculer les neuf composantes du tenseur de courbure ainsi que la distortion entière des plans cristallins. Les résultats ont permis d'observer les premières étappes de la déformation de la glace. Par example la polygonisation d'un grain à été observée.
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Zontone, Federico. "Imagerie par diffraction ("topographie") à l'installation européenne de rayonnement synchrotron ("ESRF") : ligne de lumière, possibilités et premières expériences." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10037.
Abstract:
L'imagerie par diffraction (topographie) est une technique qui est utilisee pour la caracterisation de defauts (defauts cristallins, parois, interfaces,) dans des materiaux monocristallins. La disponibilite des sources de rayonnement synchrotron de la troisieme generation telles que l'esrf ouvre de nouvelles perspectives pour cette technique. La these presente l'etude et la realisation de la ligne de lumiere id19 dediee a la topographie et a la diffraction a haute resolution a l'esrf. On y decrit l'optique, que nous avons calculee. On y discute la charge thermique pour la topographie en faisceau blanc, un probleme nouveau specifique a l'esrf, et on propose des solutions. Cette these presente aussi une etude preliminaire des premiers resultats de topographie a l'esrf. On porte une attention particuliere aux contrastes produits par les dislocations, et on demontre la possibilite de caracteriser le vecteur de burgers en direction, signe et module dans le cas ou l'image est double
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Royer, Agnès. "Evolutions thermique et mécanique de la microstructure de superalliages monocristallins étudiées par diffusion centrale et diffraction (neutrons, rayons [gamma])." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10097.
Abstract:
Les experiences de diffraction et de diffusion des rayonnements gamma et neutron nous ont permis d'etudier la microstructure du superalliage monocristallin am1 ainsi que son evolution en fonction de la temperature. Ces experiences ont pour la plupart ete realisees in situ en temperature et nos resultats qui sont relatifs a un grand nombre de precipites, ne sont pas sensibles aux heterogeneites locales de composition chimique. Nous avons analyse la morphologie des precipites gamma prime a l'aide d'experiences de diffusion aux petits angles des neutrons, au cours des phenomenes de precipitation et de coalescence des precipites gamma prime. La remise en solution de ces precipites a ete etudiee par diffraction neutron jusqu'a complete dissolution. Afin de mieux comprendre les mecanismes qui regissent l'evolution de la morphologie des precipites, nous avons etudie en temperature differents parametres microstructuraux. Par diffraction gamma, nous avons mis en evidence une distorsion tetragonale au sein du materiau et le desaccord parametrique entre les deux phases a pu etre mesure par diffraction neutrons a grands angles de bragg. La synthese des resultats obtenus au cours de ces differentes experiences, nous a permis d'etablir un modele qui prevoit l'evolution des parametres de maille des phases gamma et gamma prime en fonction de la temperature lors de recuits thermiques et sous contrainte
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Vo, Quoc Thang. "Imagerie d'essais mécaniques sur des composites à matrice métallique : contribution expérimentale à la validation de méthodes d'homogénéisation et identification de propriétés mécaniques par phases." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20151/document.
Abstract:
Ce travail vise à étudier un matériau biphasé métallique matrice/inclusion. Une méthode simple est proposée pour évaluer les propriétés élastiques d'une phase si les propriétés de l'autre phase sont connues. La méthode est basée à la fois sur un modèle d'homogénéisation inverse et sur les mesures de champs mécaniques par corrélation d'images numériques 2D. L'originalité de la méthode repose sur l'échelle étudiée, à savoir l'échelle de la microstructure du matériau : la taille caractéristique des inclusions est d'environ quelques dizaines de microns. L'évaluation est réalisée sur des essais de traction uniaxiale standards associés à un microscope longue distance. Cela permet d'observer la surface de l'échantillon à l'échelle de la microstructure au cours de la sollicitation mécanique. Tout d'abord, la précision de la méthode est examinée à partir de champs mécaniques 'parfaits' provenant des simulations numériques pour quatre microstructures : inclusions simples élastiques ou poreux ayant une forme sphérique ou cylindrique. Deuxièmement, cette précision est examinée sur les vrais champs mécaniques provenant des deux microstructures simples : une matrice métallique élasto-plastique contenant un ou quatre micro-trous cylindriques arrangés en un motif carré. Troisièmement, la méthode est utilisée pour évaluer les propriétés élastiques des inclusions de forme arbitraire dans un échantillon Zircaloy-4 oxydé présentant le gainage du combustible d'un réacteur à eau sous pression après un accident de perte de réfrigérant primaire (APRP). Dans toute cette étude, les phases sont supposées avoir des propriétés isotropesThis work is focused on a matrix/inclusion metal composite. A simple method is proposed to evaluate the elastic properties of one phase while the properties of the other phase are assumed to be known. The method is based on both an inverse homogenization scheme and mechanical field's measurements by 2D digital image correlation. The originality of the approach rests on the scale studied, i.e. the microstructure scale of material: the characteristic size of the inclusions is about few tens of microns. The evaluation is performed on standard uniaxial tensile tests associated with a long-distance microscope. It allows observation of the surface of a specimen on the microstructure scale during the mechanical stress. First, the accuracy of the method is estimated on ‘perfect' mechanical fields coming from numerical simulations for four microstructures: elastic or porous single inclusions having either spherical or cylindrical shape. Second, this accuracy is estimated on real mechanical field for two simple microstructures: an elasto-plastic metallic matrix containing a single cylindrical micro void or four cylindrical micro voids arranged in a square pattern. Third, the method is used to evaluate elastic properties of inclusions with arbitrary shape in an oxidized Zircaloy-4 sample of the fuel cladding of a pressurized water reactor after an accident loss of coolant accident (LOCA). In all this study, the phases are assumed to have isotropic properties
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Brin, Christophe. "Approche métallurgique des processus d'usure par glissement dans un acier inoxydable austénitique." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2363.
Abstract:
Ce travail a necessite la mise au point d'un dispositif experimental de type pion-disque permettant de realiser, dans des conditions bien controlees, des essais tribologiques entre deux antagonistes en acier inoxydable austenitique sollicites en mode glissement sous faible charge, en milieu liquide avec possibilite d'elimination des debris. On a etudie l'influence de trois parametres principaux : distance de frottement, charge appliquee et nature du milieu sur la vitesse d'usure, la morphologie des surfaces degradees et les evolutions microstructurales induites dans les zones en contact sur le pion et sur le disque ainsi que dans les debris. Trois phases successives ont ete identifiees dans le processus de degradation : formation des premiers sillons, multiplication des sillons et acceleration de la perte de matiere, ralentissement et stabilisation de l'usure. Dans tous les cas les facies de degradation sont constitues d'un ensemble regulier de sillons et de bourrelets paralleles ; leur aspect est caracteristique d'un enlevement de matiere sur un materiau plastique par des particules dures. Les differentes techniques d'analyse structurale ont mis en evidence, des le debut des essais et quels que soient le milieu et la charge, une transformation martensitique importante dans les couches superficielles des zones degradees ainsi que dans les debris. La grande durete de ceux-ci et la forte diminution de la vitesse d'usure observee lorsqu'ils sont elimines en cours d'essai explique leur role essentiel dans les processus abrasifs responsables de la degradation. L'implantation-diffusion d'azote, sous forme d'une solution solide concentree dans l'austenite, modifie le processus de degradation et reduit considerablement l'usure des deux antagonistes ; toutefois lorsque seul l'un d'eux est nitrure celui ci se degrade certes lentement, mais l'autre peut subir une usure tres severe.
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Pierron, Jean. "Microstructure de cristaux liquides cholestériques et de leur dispersion dans une matrice polymère, observés par microscopie électronique en transmission." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30160.
Abstract:
La microstructure de polymeres cholesteriques en peigne et l'effet du confinement dans des inclusions micrometriques sur cette microstructure sont etudies en microscopie electronique en transmission. Ces polymeres presentent un contraste de lignes alternees sombres et claires periodiques. Les mecanismes de contraste par diffraction et par variation d'epaisseur qui caracterisent respectivement les echantillons non-endommages et endommages par le faisceau electronique a l'origine de la visualisation de ces lignes sont mis en evidence par une analyse de la diffraction electronique de ces polymeres. Leur diffraction aux rayons x nous a permis de mettre en evidence un arrangement en couches des groupements mesogenes lateraux, differents de celui des composes cholesteriques de faible poids moleculaire. Ces polymeres presentent differentes textures et defauts qui sont decrits et analyses. Les textures dependent du mode de preparation et de l'epaisseur des echantillons. La repartition, la forme et la taille de micro-inclusions d'un polymere cholesterique dispersees dans une matrice polymere amorphe sont determinees par des observations en microscopie optique. L'arrangement de la stratification cholesterique dans le volume des micro-inclusions est determine grace a l'observation en microscopie electronique de coupes successives des echantillons. Cet arrangement depend de la taille des micro-inclusions. Il resulte de la competition entre l'energie d'ancrage des molecules a la surface des micro-inclusions et l'energie elastique de volume associee aux deformations subies par les molecules. Nous presentons en particulier deux textures du polymere confine qui semblent ne jamais avoir ete observees experimentalement ni predites par la theorie
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Lorut, Frédéric. "Etude de monocristaux de KTiOPO4 sous champ électrique : mesures électriques, observations optiques et imagerie par diffraction aux rayons X." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10211.
Abstract:
Ce travail a pour but la comprehension de certains effets observes dans ktp (ktiopo 4) lors de l'application d'un champ electrique le long de l'axe c, tels que l'apparition d'un gradient de distorsion, visible sous forme de lignes noires paralleles a l'axe c en imagerie par diffraction aux rayons x, et leur relation avec la croissance avec le temps passe sous champ applique, d'une coloration grise, depuis la cathode. Les experiences realisees ici sur les cristaux de ktp sous champ electrique applique (imagerie par diffraction aux rayons x, a basses temperatures, en fonction du temps ou en stroboscopie a temperature ambiante, mesures electriques du courant electrique en fonction du temps, ainsi que des observations optiques de degradation des cristaux sous champ applique) suggerent que ces effets sont lies au processus de conduction. Dans une approche macroscopique, nous nous sommes attaches a simuler l'evolution en fonction du temps 1) du courant electrique dans la cellule ktp-electrodes sous champ applique et 2) de la croissance de la coloration grise, en s'appuyant sur les reactions electrochimiques d'interfaces qui ont lieu aux electrodes. Nous avons ensuite cherche a determiner en quoi le transport de matiere chargee implique l'existence d'un gradient de distorsion. Apres examen des suggestions presentees dans la litterature, nous proposons un modele qui tient compte de l'heterogeneite des electrodes et ou le transport de matiere (mecanisme lacunaire) entraine la creation de lignes chargees paralleles a l'axe c. Ces dernieres sont alors responsables d'un gradient de distorsion via l'effet piezoelectrique. Ce modele est confronte a l'experience et des estimations de la vitesse d'evolution du contraste de lignes noires et de la distorsion obtenues sont presentees.
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Comblet, Fabrice. "Détection, localisation et identification de cibles radar par imagerie électromagnétique bistatique." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011931.
Abstract:
L'objectif de cette thèse est de développer, caractériser et analyser l'imagerie radar en configuration bistatique. Dans le cadre de notre étude, nous nous plaçons dans le cas général d'une configuration bistatique sans condition sur la configuration d'acquisition. Nous avons alors développé un algorithme de reconstruction d'images tenant compte des polarisations d'émission et de réception. Ainsi, nous avons pu caractériser les images obtenues et donner l'expression des résolutions d'une image bistatique en fonction de la configuration d'acquisition. Ensuite, nous avons étudié les images bistatiques reconstruites lors de l'observation de cibles complexes ainsi que celles obtenues lors de la détection de cibles sur une surface océanique afin de les comparer avec celles d'une configuration monostatique. Les résultats ainsi obtenus permettent de valider l'intérêt de la configuration bistatique et de présenter les nouvelles perspectives qu'offre ce sujet de recherche en imagerie radar.
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Mirea, Iulia. "Analyse de la microstructure 3D du tissu cardiaque humain à l’aide de la micro-tomographie à rayons X par contraste de phase." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI076/document.
Abstract:
Les pathologies cardiovasculaires restent un des problèmes majeurs de santé publique qui justifie les recherches menées pour améliorer notre compréhension de la fonction cardiaque. Celles-ci nécessitent une bonne connaissance de la microarcInstitut de Technologie de Harbin - Chineecture myocardique afin de mieux comprendre les relations entre les fonctions mécanique, hémodynamique et les changements structuraux induits par les maladies cardiaques. Pour ce faire il est nécessaire d’accéder à une connaissance précise de l’arrangement spatial des composants du tissu. Cependant, notre compréhension de l’arcInstitut de Technologie de Harbin - Chineecture du coeur est limitée par le manque de description 3D de l’organisation des structures à l’échelle microscopique. Nous proposons d’explorer la structure 3D du tissu cardiaque en utilisant l’imagerie X synchrotron par contraste de phase disponible à l’ESRF. Pour la première fois, 9 échantillons de tissu de la paroi du ventricule gauche (VG) humain sont imagés à la résolution isotrope de 3,5 μm et analysés. Cette thèse est centrée sur la description 3D d’un des constituants principal du tissu: la matrice extracellulaire (MEC). La MEC inclue: l’endomysium qui entoure et sépare les myocytes et les capillaires de façon individuelle, le perimysium qui entoure et sépare des groupes de myocytes et l’épimysium qui enveloppe le muscle cardiaque dans son ensemble. Chaque échantillon reconstruit fait environ 30 Gb, ce qui représente une quantité importante de données à traiter et à visualiser. Pour ce faire, nous avons développé un algorithme automatique de traitement d’image pour binariser chaque échantillon et isoler la MEC. Ensuite, nous avons extrait des parametres statistiques relatifs à la microarcInstitut de Technologie de Harbin - Chineecture de l’ECM, principalement l’épaisseur des plans de clivage (PC) et les distances inter-PC. Les résultats montrent que l’arrangement local des PC diffère selon l’emplacement au sein du VG (postérieur, antérieur, septal) et de leur distance à l’apex (plus complexe). L’épaisseur des PC extraite de tous les échantillons va approximativement de 24 μm à 59 μm et la distance inter-PC de 70 μm à 280 μm avec une variation locale significative de la déviation standard. Ce sont de nouveaux marqueurs quantitatifs de la MEC du tissu cardiaque humain qui sont d’un intérêt majeur pour une meilleure compréhension de la fonction cardiaqueCardiovascular diseases remain one of the most serious health problems, motivating research to deepen our understanding of the myocardial function. To succeed, there is a need to get detailed information about the spatial arrangement of the cardiac tissue components. Currently, our understanding of the cardiac microarcInstitut de Technologie de Harbin - Chineecture is limited by the lack of 3D descriptions of the cardiac tissue at the microscopic scale. This thesis investigates the 3D cardiac tissue microstructure using X-Ray µ-CT phase contrast imaging available at the ESRF. For the first time, 9 human cardiac left ventricle (LV) wall samples are imaged at an isotropic resolution (3.5 µm) and analysed. We focus on the description of the cardiac extracellular matrix (CEM) that is one of the main components of the tissue. The CEM includes: the endomysium that surrounds and separates individual myocytes and capillaries, the perimysium that surrounds groups of myocytes and the epimysium that surrounds the entire heart muscle. Each reconstructed sample is about 30 Gb which represents a large amount of data to process and display. To succeed, we developed an automatic image processing algorithm to binarise each sample by selecting the CEM. We extract statistical features of the ECM, mainly the thickness of the cleavage planes (CP) and the inter-CP distances. The results show that the local 3D arrangement of the CP differs according to their location in the LV (posterior, anterior, septal) and their distance from the apex (more complex). The thickness of the CP extracted from all the samples roughly ranges from 24 µm to 59 µm and the inter-CP distances from 70 µm to 280 µm with significant local variations of the standard deviation. Those new quantitative markers of the ECM of the human cardiac are of main interest for a better understanding of the heart function
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Meneau, Caroline. "Croissance de nitrure d'aluminium par traitements plasma de surface d'Al ; corrélations entre microstructure, état micromécanique et comportement tribologique." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2304.
Abstract:
L'objectif principal de ce travail concerne la comprehension des mecanismes de croissance de nitrure d'aluminium obtenu grace au traitement par plasma induit par laser de surface d'al. Cette methode originale, basee sur l'interaction d'un laser excimere avec une surface metallique sous atmosphere d'azote et conduisant a la creation d'un plasma, entraine la formation d'aln polycristallin equiaxe sur une epaisseur allant jusqu'a quelques microns de profondeur en fonction de la duree d'irradiation laser. Une determination fine de l'etat microstructural dans le plan du revetement d'aln et en profondeur est realisee par l'exploitation conjuguee d'analyses moyennees (drx, gixd) et ponctuelles (met, meb, edx). Les variations importantes de rugosite et de composition chimique dans le plan de la surface, ainsi que l'existence d'une couche superficielle aln/al, sont attribuees a l'heterogeneite de puissance surfacique du faisceau laser, qui entraine la decomposition partielle de l'aln deja forme preferentiellement au centre des impacts plasma. Mais le processus majoritaire qui regit la formation d'aln en profondeur est un mecanisme de diffusion en phase solide dans l'aluminium, qui se traduit par l'agencement de grains d'aln sous forme de strates de morphologie differente presentant un faible etat de contraintes residuelles. Le procede d'elaboration est optimise par l'augmentation du taux de recouvrement des impacts plasma : l'etat de surface est alors beaucoup plus homogene, ce qui permet de renforcer considerablement la resistance a l'usure de tels revetements. Le second objectif de ce travail est de correler la microstructure, l'etat micromecanique et le comportement tribologique. La comparaison entre les surfaces traitees par laser-plasma et des couches minces d'aln deposees par pulverisation cathodique met en evidence le role preponderant de la nature de l'interface revetement/substrat sur la tenue mecanique des revetements. En effet, la zone de transition diffuse entre aln et le substrat au niveau microstructural dans le cas des surfaces traitees par laser-plasma leur confere un meilleur comportement tribologique.
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Vincent, Christophe. "Recalage et fusion pour la reconstruction de surfaces 3D obtenues par projection de franges : application à un système de vision dédié à l'orthopédie." Saint-Etienne, 2003. http://www.theses.fr/2003STET4001.
Abstract:
Ces travaux portent sur l'extension d'un système de numérisation 3D par projection de franges, en vue de la génération de prothèses de jambes. L'acquisition, la reconstruction et la conception y sont améliorées. Concernant l'acquisition, une technique adaptative d'ajustement sinusoi͏̈dal de franges est présentée. En amont, l'auto-étalonnage de couples caméras/projecteurs est abordé. En reconstruction 3D, un algorithme original d'auto-indexation de franges à partir d'un ensemble de vues, basé sur un recalage itératif de surfaces reconstruites, est proposé. En outre, un recalage itératif de profils 2D sur des surfaces 3D est utilisé pour la reconstruction de moignons. Enfin, des outils de conception assistée par ordinateur ont été développés pour la génération de prothèses, notamment par fusion d'objets 3D par métamorphoses 2D. Ces travaux ont mené à un système de génération de prothèses opérationnel et à des perspectives relatives à la définition d'un nouveau capteur portableThe work concerns the extension of a 3D digitalisation system by fringe projection for the generation of leg prostheses. The data acquisition, surface reconstruction and computer aided design are improved there. Concerning acquisition, an adaptive technique of sinusoidal fringe fitting is presented. The theoretical aspects of self-calibration of video-camera/projector pairs is investigated. In the 3D reconstruction, an original algorithm of self-indexing of fringes starting from multiple views, based on an iterative registration of reconstructed surfaces, is proposed. Moreover, an iterative registration of 2D profiles on 3D surfaces is used for the reconstruction of stumps. Lastly, computer-aided design tools have been developed for the generation of prostheses, in particular by fusion of 3D objects with 2D metamorphoses. The work undertaken has resulted in an operational system for generation of prostheses and has led to a possible definition for a new portable sensor
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Friedrich, Corentin. "Méthodes de reconstruction en tomographie de diffraction 3-D." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0013.
Abstract:
Ce travail porte sur la tomographie micro-ondes, technique d’imagerie permettant de reconstruire une image tridimensionnelledes propriétés diélectriques d’un volume inconnu à partir d’une succession de mesures du champ électromagnétique diffracté par ce volume. Cette modalité d’imagerie est prometteuse dans un grand nombre d’applications (imagerie médicale, géophysique,contrôle non destructif de matériaux, ...) mais souffre d’un inconvénient majeur, un coût de calcul très élevé des algorithmes de reconstruction, qui freine son développement industriel. Ce problème d’imagerie micro-ondes est vu comme un problème inverse où l’on cherche à minimiser l’erreur entre les données et un modèle direct simulant la diffraction de l’onde. Ce problème est mal-posé, en particulier car le nombre d’inconnues est supérieur au nombre de mesures. La solution est donc définie par la minimisation d’un critère des moindres carrés pénalisé par une fonction de régularisation, dont l’optimisation requiert la mise en oeuvre d’algorithmes itératifs d’optimisation locale. Le modèle direct est en outre non-linéaire, rendant la reconstruction plus difficile. Le calcul de ce modèle direct, nécessaire au calcul du critère et de son gradient à chaque itération, concentre la majorité du coût de calcul de l’inversion. Il repose sur la résolution d’un grand nombre de systèmes linéaires. Nous proposons dans cette thèse de réduire le coût de calcul de ces méthodes de reconstruction en se focalisant sur ces résolutions de systèmes. Pour cela, les travaux sont divisés en deux contributions. Tout d’abord, nous proposons une procédure permettant de réduire le nombre de systèmes à résoudre en s’appuyant sur la configuration du montage d’acquisition. La seconde contribution est d’accélérer les résolutions de systèmes à l’aide d’algorithmes par blocs. Ce type d’approche permet de résoudre conjointement plusieurs systèmes linéaires impliquant la même matrice opérateur. Ces méthodes sont validées sur des simulations de problèmes 3D réalistes, puis appliquées à la reconstruction d’objets réels sur des données expérimentales de champs diffractés. Des résultats satisfaisants de reconstruction sont obtenus, où un gain d’un facteur deux sur le temps de calcul est obtenu, notamment sur les problèmes de reconstruction les plus difficilesThis thesis is focused on microwave tomography. This imaging technique consists in estimating a three-dimensional mapping of the dielectric properties of an unknown volume from measurements of the electromagnetic field from a known incident wave and scattered by this volume. This is a promising technique that is used in various applications (medical imaging, geophysics, non- destructive testing,...) but suffers from high computational costs. This is a reason why microwave imaging is not widely used in industry. Microwave imaging is considered as an inverse problem, where the error between the measurements and a forward model that describes the scattered field is minimized as a function of the properties of the volume. This inverse problem is ill-posed because the number of unknowns is higher than the number of measurements. It is tackled through the minimization of a regularized least-squares cost function, which is addressed by local iterative optimization algorithms. Moreover, the forward model is non-linear. Thus,reconstruction is a difficult and expensive procedure. The computation of the objective function and its gradient requires the resolution of a high number of linear systems, which are performed at each iteration of the optimization algorithm and represent most of the computational cost. In this thesis, we propose to reduce the computational costs of the reconstruction algorithms by focusing on the resolution of these linear systems. Two contributions are presented. The first one is a procedure in order to reduce the number of linear systems depending on the configuration of the measurement setup. The second contribution offers an efficient way to speed up the resolutions of the systems. We adapt block resolution algorithms, in order to jointly solve multiple linear systems involving a common operator matrix. These methods are validated on simulated, realistic, 3D problems, and applied to the reconstruction of real objects from experimental measurements of scattered fields. satisfactory results are obtained, where the computation time can be reduced by a factor of two, in particular for the most difficult reconstruction problems
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Asserin, Olivier. "Analyse des contraintes résiduelles dans un acier martensitique F82H soudé par faisceau d'électrons." Reims, 2000. http://www.theses.fr/2000REIMS034.
Abstract:
L'acier spécial martensitique à forte teneur en Cr (8%), F82H, est un des matériaux pressentis pour être utilisés dans la première paroi d'un réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée, où il sera soudé par faisceau d'électrons. L'objectifs de ce travail est, d'une part d 'étudier la répartition des contraintes résiduelles et l'évolution de la microstructure dans cet acier pour différentes conditions de soudages, d'autre part, de réaliser une simulation numérique de la forme du cordon de soudure ainsi que des contraintes résiduelles engendrées par le soudage. Les phénomènes élémentaires intervenant dans le soudage par faisceau d'électrons sont décris. Une synthèse des méthodes de détermination des contraintes résiduelles par diffraction et des techniques d'analyse des profils de diffraction (microcontraintes) est présentée. Une large part est aussi consacrée à la mise en œuvre expérimentale des mesures par diffraction auxquelles nous apporterons quelques développements dans la suite de ce travail. Une étude micro structurale complète avant et après le soudage est réalisé. La simulation des profils de diffraction permets de relier l'évolution du d ̥entre la zone fondue et le métal de base à un appauvrissement de la martensite en carbone et en chrome dans le métal de base qui contient de nombreux précipités.
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Conchon, Florine. "Défauts et déformations au sein de couches d’oxydes épitaxiées : étude par diffraction des rayons X en haute-résolution." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c899b395-9d15-454b-98c0-9a1bf4d72251/blobholder:0/2008LIMO4010.pdf.
Abstract:
Ce travail concerne l'analyse microstructurale par diffraction des rayons X de couches épitaxiées d'oxydes. Dans cet objectif, nous avons mis en œuvre différentes techniques de diffraction des rayons X à la fois sur montage de laboratoire et au synchrotron. Un modèle combinant à la fois une description microscopique des effets de forme et de taille des cristaux constituant les couches et une description phénoménologique des effets de distorsions de réseaux a été développé afin de rendre compte des effets dus aux défauts microstructuraux les plus couramment rencontrés dans les couches épitaxiées. Deux systèmes oxydes ont été étudiés. Le premier est le système à fort désaccord de réseau ZrO2/MgO dont l'analyse a montré l'existence de deux sous-réseaux de dislocations d'interface. Le premier, présentant une symétrie carrée, est constitué de dislocations aléatoirement distribuées et se caractérise par une faible densité de dislocations. Le second responsable de l'accommodation des réseaux cristallins entre ZrO2 et MgO est constitué de dislocations périodiques dont la densité est élevée. Le second système étudié, SmNiO3/SrTiO3, se caractérise par un faible désaccord de réseau. L'analyse des cartographies de l'espace réciproque a permis de séparer la relaxation des contraintes d'origine mécanique de celle d'origine chimique. Les mécanismes associés, la formation de dislocations d'interface et de lacunes d'oxygène ont été mis en évidence par l'examen des profils transversaux d'intensité diffractée des couches et par le calcul de la valence du nickel. Finalement, une corrélation entre la relaxation des contraintes et les propriétés de transport électronique des couches a clairement été établieThis work deals with microstructural analysis in epitaxial oxides films by X-ray diffraction. In this aim, different scattering techniques have been used both on laboratory and synchrotron equipments. A model, combining a microscopic description of the shape and size effects of the crystallites and a phenomenological description of the lattice distortions has been developed in order to account for the effects arising from defects on the scattering profiles. Two oxides systems have been investigated. Firstly, the ZrO2/MgO system, characterized by a high lattice mismatch, exhibits two subsets of misfit dislocations. The first one, is a square network of misfit dislocations randomly distributed and is characterized by a low density of dislocations, whereas the second network constituted by periodic dislocations and characterized by a high density of dislocations is responsible for the strain accommodation between ZrO2 and MgO. The second oxides system, SmNiO3/SrTiO3, presents a low lattice mismatch. The analysis of the reciprocal space maps allowed us to separate the mechanical effect from the chemical effect on the global strain relaxation. The mechanisms responsible for this strain relaxation are respectively the formation of misfit dislocations and the formation of oxygen vacancies. These two mechanisms have been evidenced by a careful interpretation of the transverse scattering profiles of the SmNiO3 films et by valence bond calculations. Finally, a correlation between strain relaxation and the transport properties of the films has been established
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De, Carvalho Pinheiro Bianca. "Étude par diffraction des rayons X des modifications microstructurales en cours de fatigue." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10063/document.
Abstract:
Le travail présenté ici a pour but d’évaluer les mécanismes microstructuraux liés à l’amorçage de l’endommagement par fatigue d’un acier à usage pétrolier. Les microdéformations et les contraintes résiduelles (macrocontraintes) ont été déterminées par diffraction des rayons X en temps réel pendant des essais de fatigue en flexion alternée sur des éprouvettes plates prélevées dans la paroi d’un tube neuf. Les microdeformations sont estimées à partir de mesures de la largeur de corde à mi-hauteur (LCMH) d’un pic de diffraction et les contraintes résiduelles à partir du déplacement du pic. Les essais de fatigue sont réalisés pour cinq niveaux de contraintes différents. On observe trois stades de variation pendant l’évolution des microdeformations. On montre que leur amplitude et leur durée sont proportionnelles au niveau de contrainte alternée. Des variations similaires sont observées pour les contraintes résiduelles, avec des durées identiques à celles des microdéformations. Des évolutions dans la densité et la répartition des dislocations ont été observées par microscopie électronique en transmission à l’aide de la technique du faisceau d’ions focalisés. Pour comprendre le rôle de la structure initiale, des essais de fatigue sur éprouvettes recuites ont été réalisés dans les mêmes conditions d’essai. Là encore trois stades d’évolution sont observées mais avec un premier stade inversé du fait de l’état initial du réseau de dislocations. Les résultats obtenus sont très encourageants pour la prise en compte des évolutions microstructurales dans l’établissement d’un futur indicateur de dommage de la phase d’amorçage en fatigue à grand nombre de cycles des matériauxThe present work aims to evaluate the microstructural mechanisms associated with the initiation of fatigue damage of steels used in the oil and gas industry. Microdeformations and residual stresses (macrostresses) were evaluated by X-ray diffraction in real time during alternating bending fatigue tests performed on flat test pieces taken from a pipe sample. Microdeformations were estimated from measurements of the full width at half maximum (FWHM) of the diffraction peak and residual stresses from the peak displacement. The fatigue tests were performed at five different stress levels. Three stages of changes during the evolution of microdeformation were detected. We show that their amplitude and duration are proportional to the level of alternating stress. Similar variations were observed for the residual stresses, with duration identical to those of the microdeformation. Changes in the density and distribution of dislocations were observed by transmission electron microscopy using the technique of focused ion beam. To understand the role of the initial structure, fatigue tests on annealed samples were performed under the same test conditions. Again, three stages of changes are observed but with an increase of the microdeformations instead of a decrease during the first stage due to the initial state of the dislocation network. The results are very encouraging for the consideration of the microstructural evolutions in the construction of a future counter of fatigue damage initiation in materials
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Fekecs, André. "Élaboration de photoconducteurs d’InGaAsP par implantation d'ions de fer pour des applications en imagerie proche-infrarouge et spectroscopie térahertz." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6840.
Abstract:
Cette thèse décrit l’incorporation de fer dans l’hétérostructure InGaAsP/InP par implantation ionique à haute énergie (MeV) suivi d’un recuit thermique rapide. L’alliage quaternaire InGaAsP est tout indiqué pour fabriquer des couches photoconductrices qui peuvent absorber dans le proche-infrarouge, à 1.3 µm ou 1.55 µm. Ce procédé vise à développer de nouveaux matériaux de forte résistivité pour l’holographie photoréfractive et la spectroscopie térahertz pulsée. À notre connaissance, cette investigation représente les premiers essais détaillés de l’implantation de fer dans le matériau InGaAsP/InP. Les principaux paramètres de fabrication, tels la fluence d’ions de fer, la température d’implantation et la température de recuit ont été explorés. Les propriétés physiques des matériaux produits ont été étudiées avec des mesures électriques (résistivité et effet Hall avec l’analyse de Van der Pauw), optiques (photoluminescence, absorption et réflectivité différentielle résolue en temps) et structurales (diffraction de rayons X, canalisation de la rétrodiffusion Rutherford et microscopie électronique en transmission). Pour fabriquer des couches à forte résistivité pour des applications holographiques à 1.3 µm, nos résultats ont montré qu’il est préférable d’éviter l’amorce de l’amorphisation lors de l’implantation du quaternaire pour maintenir une bonne qualité cristalline après recuit. Ceci favoriserait une compensation par l’activation du fer comme impureté profonde. Une résistivité de l’ordre de 10[indice supérieur 4] Ωcm est mesurée après recuit. Pour fabriquer des couches à forte résistivité pour des applications de spectroscopie térahertz pulsée à 1.55 µm, nous privilégions l’amorphisation par implantation froide et la recristallisation, ce qui réduit le temps de recombinaison des photoporteurs sous la picoseconde. L’émission d’ondes térahertz par ce matériau est démontrée sur une largeur de bande de 2 THz. L’évidence expérimentale montre la formation d’une microstructure polycrystalline dans la couche d’InGaAsP, ayant une forte densité de fautes planaires et une taille de grains nanométrique qui varient avec la température de recuit, ce qui suggère une connexion avec les propriétés optoélectroniques du matériau.
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Girard, Gabriel. "Tractographie de la matière blanche orientée par a priori anatomiques et microstructurels." Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4014/document.
Abstract:
L’imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion est une modalité unique sensible aux mouvements microscopiques des molécules d’eau dans les tissus biologiques. Il est possible d’utiliser les caractéristiques de ce mouvement pour inférer la structure macroscopique des faisceaux de la matière blanche du cerveau. La technique, appelée tractographie, est devenue l’outil de choix pour étudier cette structure de façon non invasive. Par exemple, la tractographie est utilisée en planification neurochirurgicale et pour le suivi du développement de maladies neurodégénératives.Dans cette thèse, nous exposons certains des biais introduits lors de reconstructions par tractographie, et des méthodes sont proposées pour les réduire. D’abord, nous utilisons des connaissances anatomiques a priori pour orienter la reconstruction. Ainsi, nous montrons que l’information anatomique sur la nature des tissus permet d'estimer des faisceaux anatomiquement plausibles et de réduire les biais dans l’estimation de structures complexes de la matière blanche. Ensuite, nous utilisons des connnaissances microstructurelles a priori dans la reconstruction, afin de permettre à la tractographie de suivre le mouvement des molécules d’eau non seulement le long des faisceaux, mais aussi dans des milieux microstructurels spécifiques. La tractographie peut ainsi distinguer différents faisceaux, réduire les erreurs de reconstruction et permettre l’étude de la microstructure le long de la matière blanche. Somme toute, nous montrons que l’utilisation de connaissances anatomiques et microstructurelles a priori, en tractographie, augmente l’exactitude des reconstructions de la matière blanche du cerveauDiffusion-weighted magnetic resonance imaging is a unique imaging modality sensitive to the microscopic movement of water molecules in biological tissues. By characterizing the movement of water molecules, it is possible to infer the macroscopic neuronal pathways of the brain. The technique, so-called tractography, had become the tool of choice to study non-invasively the human brain's white matter in vivo. For instance, it has been used in neurosurgical intervention planning and in neurodegenerative diseases monitoring. In this thesis, we report biases from current tractography reconstruction and suggest methods to reduce them. We first use anatomical priors, derived from a high resolution T1-weighted image, to guide tractography. We show that knowledge of the nature of biological tissue helps tractography to reconstruct anatomically valid neuronal pathways, and reduces biases in the estimation of complex white matter regions. We then use microstructural priors, derived from the state-of-the-art diffusionweighted magnetic resonance imaging protocol, in the tractography reconstruction process. This allows tractography to follow the movement of water molecules not only along neuronal pathways, but also in a microstructurally specific environment. Thus, the tractography distinguishes more accurately neuronal pathways and reduces reconstruction errors. Moreover, it provides the mean to study white matter microstructure characteristics along neuronal pathways. Altogether, we show that anatomical and microstructural priors used during the tractography process improve brain’s white matter reconstruction
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Nounouh, Soufiane. "Protocoles de mesure et de calibrage de champs électromagnétiques en vue de l'imagerie par diffraction d'objets faiblement enfouis." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4750/document.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à la mise en place d'un système hyperfréquence dédié à l'imagerie du proche sous-sol. L'analyse de l'onde mesurée après interaction de l'onde incidente avec le milieu permet de remonter aux propriétés électromagnétiques de la structure illuminée. Ici, nous choisissons d'utiliser une seule fréquence en s'appuyant sur une configuration multistatique pour garantir une meilleure diversité de l'information.L'imagerie quantitative exige un calibrage minutieux des données mesurées après correction des erreurs expérimentales. Un calibrage a été donc proposé, basé sur la mesure du diagramme de rayonnement de chaque antenne. Celles-ci sont modélisées quantitativement en champ proche grâce à une combinaison de fils sources adéquatement optimisée. Ce calibrage, rapide et simple, ne nécessite pas d'objets de calibrage supplémentaires. Il a été d'abord testé dans le cas de la diffraction par des objets 2D en espace libre, puis dans le cas d'objets faiblement enfouis. Les champs calibrés servent de données d'entrée à des algorithmes d'inversion. En terme de localisation, les résultats obtenus sont très satisfaisants. Quant à la caractérisation, la configuration stratifiée apparaît bien moins propice que la configuration en espace libre, de part la faible quantité d'information disponible. Des changements ont été apportés à la configuration (différentes antennes avec ou sans orientation) dans l'optique d'améliorer le rapport signal à bruit. Bien que les reconstructions des permittivité soient encore perfectibles, les premiers résultats sont intéressants d'autant plus que les algorithmes n'exploitent aucune information a-priori sur la cibleThis thesis is devoted to the development of a microwave system dedicated to subsurface imaging applications. The analysis of the measured wave after the interaction with the medium allows to retrieve the electromagnetic properties of the probed structure. Here, we choose a single frequency operating mode combined with a multistatic configuration in order to improve the information diversity.Quantitative imaging requires a high-precision calibration of the measured data even after a careful correction of experimental errors. Thus, a calibration method is proposed, exploiting the measurement in free-space of the radiation pattern of each antenna. These patterns are quantitatively modeled thanks to an optimized linear combination of elementary sources positioned on the antenna's aperture. This simple and efficient calibration avoids additional measurements with calibration objects. This method provides successful results in a 2D free space scattering problem, as well as in the shallowly buried targets case.The calibrated data serve as inputs to inversion algorithms. As localization is concerned, very satisfactory detection results are obtained. Regarding the characterization aspects, the results indicate that the stratified configuration is less suitable than the free space configuration, due to its lack of spatial information. In order to improve the signal-to-noise ratio, some amendments are made to the experimental configuration (different antennas with or without orientation). Although the permittivity reconstructions are perfectible, the first results are promising especially since no a-priori on the targets has been inserted in the inversion algorithm so far
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Ayasso, Hacheme. "Une approche bayesienne de l'inversionApplication à l'imagerie de diffraction dans les domaines micro-onde et optique." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112251.
Abstract:
Dans ce travail, nous nous intéressons à l'imagerie de diffraction dans des configurations à deux ou trois dimensions avec pour objectif la reconstruction d'une image (fonction contraste) d'un objet inconnu à l'aide de plusieurs mesures du champ qu'il diffracte. Ce champ résulte de l'interaction entre l'objet et un champ incident connu dont la direction de propagation et la fréquence peuvent varier. La difficulté de ce problème réside dans la non-linéarité du modèle direct et le caractère mal posé du problème inverse qui nécessite l'introduction d'une information a priori (régularisation). Pour cela, nous utilisons une approche bayésienne avec une estimation conjointe du contraste de l'objet, des courants induits et des autres paramètres du modèle. Le modèle direct est décrit par deux équations intégrales couplées exprimant les champs électriques observé et existant à l'intérieur de l'objet, dont les versions discrètes sont obtenues à l'aide de la méthode des moments. Pour l'inversion, l'approche bayésienne permet de modéliser notre connaissance a priori sur l'objet sous forme probabiliste. Les objets que nous étudions ici sont connus pour être constitués d'un nombre fini de matériaux homogènes répartis en régions compactes. Cette information a priori est introduite dans l'algorithme d'inversion à l'aide d'un mélange de gaussiennes, où chaque gaussienne représente une classe de matériaux tandis que la compacité des régions est prise en compte au travers d'un modèle de Markov caché. La nature non linéaire du modèle direct et l'utilisation de cet a priori nous amènent à des estimateurs qui n'ont pas de formes explicites. Une approximation est donc nécessaire et deux voies sont possibles pour cela : une approche numérique, par exemple MCMC, et une approche analytique comme l'approche bayésienne variationnelle. Nous avons testé ces deux approches qui ont donné de bons résultats de reconstruction par rapport aux méthodes classiques. Cependant, l'approche bayésienne variationnelle permet de gagner énormément en temps de calcul par rapport à la méthode MCMCLn this work, we are interested in scattering imaging in 2D and 3D configurations, where our objective is to reconstruct an image (contrast function) of an unknown object using measurements of the scattered field that results from the interaction between the unknown object and a known incident field whose propagation direction and frequency can be varied. The difficulty of this problem lies in the non-linearity of the forward model and in the ill-posed nature of the inverse problem which requires the introduction of prior information (regularization). For this purpose, we use a Bayesian approach with a joint estimation of the object contrast, currents induced inside the objects and other model parameters. The forward continuous model is described by two coupled integral equations. The discrete counterparts of the latter are obtained by means of the method of moments (MoM). For the inversion, the Bayesian approach allows us to model our knowledge about the object in a probabilistic way. For the given applications, the object under test is known to be composed of a finite number of materials, which implies that the desired image consists of a finite number of compact homogeneous regions. This justifies the choice of a prior model based upon a mixture of Gaussian with a hidden Markovian variable that represents the label of the regions. The nonlinear nature of the forward model and the use of this prior leads to joint posterior estimators which are intractable. Therefore, an approximation of the posterior distribution is needed. Two approaches are possible: a numerical approach, for example MCMC, and an analytical approach as the variational Bayesian approach. We have tested both approaches and both of them yield very good reconstruction results compared to classical methods. However, the variational Bayesian approach allows a much faster reconstruction as compared to the MCMC stochastic sampling method
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Deleuze, Camille. "Méthodologie d'analyse des contraintes résiduelles par diffraction des rayons X sur des pièces d'alliage de titane de nuance Ti-10V-2Fe-3Al." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00537861.
Abstract:
La tenue en fatigue des pièces en alliage de titane Ti-10V-2Fe-3Al, utilisé sur les hélicoptères, doit être évaluée. Pour cela, on prend en compte les contraintes appliquées et résiduelles. Ces dernières peuvent être déterminées par diffraction des rayons X (DRX). Mais la DRX permet seulement d'évaluer les pseudo-macrocontrainte dans une phase cristalline. Pour des matériaux polyphasés, l'état de contrainte macroscopique pris en compte dans les calculs des mécaniciens correspond aux états de contrainte dans les phases, pondérés par leur fraction volumique. Mais dans le cas de l'alliage biphasé Ti-10V-2Fe-3Al, la DRX ne donne a priori pas de résultat satisfaisant en proche surface à cause de phénomènes inhérents à la diffraction, comme la fluorescence du matériau étudié ou la superposition des pics de diffraction. La position et la forme du pic sont donc mal définies engendrant ainsi des incertitudes importantes dans la détermination des contraintes. Au cours de l'étude, différentes configurations instrumentales ont été traitées pour d'optimiser l'acquisition. D'autre part, la microstructure du matériau a été analysée car l'interaction rayonnement-matière en dépend. L'impact du forgeage, du fraisage et du grenaillage sur la microstructure et sur les largeurs intégrales des pics a été étudié. Les textures cristallines engendrées ont été observées. Des analyses en diffraction des neutrons ont complété celles en DRX pour observer un plus grand volume de matière. Enfin, les constantes d'élasticité des phases α et β de l'alliage ont été réévaluées à partir des fonctions d'orientation des distributions et à l'aide d'un modèle auto-cohérent. Ceci a permis de mettre en place une méthodologie d'analyse des contraintes résiduelles par DRX adaptée à l'alliage de titane Ti-10V-2Fe-3Al forgé, grenaillé et usiné dans un contexte industriel tout en proposant des résultats compatibles avec les modélisations mécaniques de fatigue par exemple.
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Ji, Vincent Ning Foct Jacques. "Contribution à l'analyse par diffraction des rayons X de l'état microstructural et mécanique des matériaux hétérogènes." [S.l.] : [s.n.], 2003. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2003-177-178.
Abstract:
Habilitation à diriger des recherches : Sciences physiques : Lille 1 : 2003.N° d'ordre (Lille 1) : 384. Résumé. Pagination multiple pour les deux volumes d'annexes. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.
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Dumoulin, Matthieu. "Verres nanostructurés par séparation de phases dans le système silice – oxyde d’étain : Elaboration par voie sol-gel et caractérisation microstructurale." Limoges, 2013. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/fef4cb4e-9eef-47cb-a507-6d4f7c956cbf/blobholder:0/2013LIMO4046.pdf.
Abstract:
Ce travail est consacré à l’élaboration par voie sol-gel de verres de silice et d’oxyde d’étain nanostructurés par séparation de phases. L’étude de l’évolution microstructurale de ce matériau a été effectuée durant la gélification des sols et lors de traitements thermiques de séparation de phases et de cristallisation de l’oxyde d’étain dans les xérogels. L’essentiel des résultats expérimentaux a été obtenu au travers de campagnes de mesures de diffusion centrale des rayons X ou de diffraction des rayons X réalisées sur des sources de rayonnement synchrotron (SOLEIL et l’ESRF). Des gels mixtes homogènes contenant jusqu’à 50% d’étain ont été obtenus. Le processus d’agrégation régissant la gélification a été identifié comme étant un mécanisme RLCCA (Reaction Limited Cluster Cluster Aggregation). La modification des différents paramètres chimiques a essentiellement un effet cinétique sur la gélification. Après séchage, les xérogels obtenus ont été soumis à des traitements thermiques. Un prétraitement de séparation de phases à 250 °C favorise la création de nanocristaux de petite taille. A cette température la séparation de phases est lente et semble être de la décomposition spinodale pour des xérogels contenant entre 10 et 30 % d’étain. Des cristaux assez petits pour pouvoir observer des phénomènes de luminescence ont été obtenus avec un xérogel contenant 10% d’étain après un prétraitement thermique de séparation de phases et un traitement de cristallisation à 350 °C. Il est possible de rendre les xérogels transparents par un traitement thermique supplémentaire à 550 °C, ceci sans modifier la taille des nanocristaux obtenue à 350 °CThis work deals with the feasibility of the electrochemical hydrogen insertion into the substoichiometric titanium carbides TiCx (0. 5 ≤ x ≤ 1) obtained by conventional reactive sintering (natural and hot pressing), and under the form of thin films, as obtained by magnetron reactive sputtering. The electrochemical hydrogen insertion in this material strongly depends on several parameters : (i) the elaboration process ; (ii) the crystalline structure ; and (iii) the stoichiometry of the carbide. The carbides TiCx obtained by hot pressing with x lower or equal to 0. 70 present an ordered crystalline structure where the (111) carbon plans are partially empty, allowing the hydrogen insertion into the material. On the contrary, the carbides prepared by reactive sintering at high temperature (2100°C) do not allow the hydrogen insertion whatever the carbide stoichiometry, because of the disorder of the carbon vacancies inside the crystalline structure. Nevertheless, it is possible to order these carbon vacancies by annealing at low temperature (730°C), this treatment rendering again the carbon plans (111) partially empty, and so, allowing the hydrogen to penetrate inside the titanium carbide with a diffusion coeffcient estimated at 1. 2 X 10-13 cm2. S-1 in TiC0. 60. The electrochemical reaction of oxidation of the titanium carbide was also studied, and it is demonstrated that TiC oxidizes into TiO2 accompanied by a CO2 release
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Cobo, Elie. "Capteur d'images CMOS à sensibilité améliorée dans le proche infrarouge par des nanostructures optiques." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2022. http://intranet.isae-supaero.fr/intradoc/intranet/doc/theses/2022_Cobo_Elie.pdf.
Abstract:
Les capteurs d’images occupent presque la moitié du marché des composants optoélectroniques avec une taille de $19.1 milliards. Leurs performances et leur faible coût de production en font la technologie majoritaire pour l’imagerie dans le visible (400 nm –700 nm). D’un autre côté, l’imagerie dans le proche infrarouge (700 nm – 1400 nm) est aussi en pleine croissance. Appliquée dans le domaine médical elle permet la visualisation d’agent fluorescent in vivo, en temps réelle et de façon non invasive pour aider à la chirurgie, à l’étude de maladies et au diagnostic. L’imagerie médicale proche infrarouge représente $216 million de dollars en 2021 avec une projection de $405 million de dollars en 2028. Mais en dehors du médical, les applications du proche infrarouge sont aussi nombreuses : Le suivi du regard, la reconnaissance gestuelle et faciale, une meilleure visibilité dans la nuit, sont autant de fonctionnalités que l’on peut mettre à profit pour une vision assistée par ordinateur plus performante, si bien qu’il est prévu une augmentation annuelle du marché des détecteurs proche infrarouge de presque 10% de 2020 et 2025. Malheureusement, la croissance conjointe du marché des capteurs d’images CMOS et du marché de l’imagerie dans le proche infrarouge se heurte à une problématique de taille : les imageurs fabriqués par le procédé CMOS sont conçus à partir de silicium qui est certes un très bon candidat pour l’absorption visible mais beaucoup moins pour les longueurs d’onde dépassant les 800 nm. En effet, si seulement quelques centaines de nanomètres de silicium suffisent pour absorber la lumière à 400 nm, il faut compter des dizaines voire des centaines de micromètres pour les longueurs d’onde supérieures à 800 nm. Pour faire face à cette problématique, les fondeurs ont commencé à proposer des capteurs avec une zone sensible plus profonde, passant par exemple de 3 µm d’épaisseur optimisée pour le visible à 12 µm. Si ce procédé permet e ffectivement une amélioration de la sensibilité, il détériore par la même occasion la résolution spatiale de l’imageur induite par l’augmentation de la diaphonie. D’autres solutions mettant en jeu des pièges à photons notamment par la texturation du silicium sont récemment investiguées mais nécessitent l’ajout de nouvelles étapes de fabrication au procédé standard. Nous avons démontré dans ces travaux, par simulations opto-électriques, la conception d’un réseau diffractant directement à partir de la couche de fabrication de la grille des transistors en poly-silicium, déjà présente dans la fabrication standard d’un capteur d’image CMOS. Ce réseau a la double fonction d’augmenter la longueur de propagation effective dans le silicium et de couche antireflet. Cette implémentation d’un réseau dans le capteur d’image avec l’ajout de tranchées d’isolation profondes pour confiner à l’intérieur du pixel la lumière diffractée, a permis une amélioration relative de l’efficacité quantique exte rne de 35.5% à une longueur d’onde de 850 nm ainsi qu’une amélioration de la diaphonie de 6.9%. Cette architecture avec une épaisseur active de 3 µm permet d’obtenir une amélioration équivalente à celle d’une augmentation de la couche active par un facteur 3 sans détérioration de la diaphonie qui vient avec. Pour aller plus loin, nous avons étudié l’intégration de ce réseau conçu à partir de la couche des grilles de transistors à un capteur d’images CMOS à illumination par la face arrière. Ainsi en utilisant le réseau non plus en transmission mais en réflexion, nous avons montré une significative amélioration de l’absorption dans le proche infrarouge sur une large bande spectrale (de 650 nm à 1100 nm). En effet, l’absorption d’un capteur d’image avec miroir en face arrière conçu à partir d’un réseau en poly-silicium et de la première couche de métallisation en aluminium est plus que deux fois supérieure à l’absorption d’un capteur d’images standard à une longueur d’onde de 850 nmImage sensors occupy nearly half of the optoelectronic components market with a size of $19.1 billion. Their performance and the low production cost make them the leading technology for imaging in the visible range (400 nm -700 nm). On the other hand, near-infrared imaging (700 nm - 1400 nm) is also growing rapidly. Applied in the medical field, it allows the visualization of fluorescent agents in vivo, in real time and in a non-invasive way to assist in surgery, the study of diseases and diagnosis. Near-infrared medical imaging will represent $216 million in 2021 with a projection of $405 million in 2028. But the medical field is not the only application : eye tracking, gesture and facial recognition, and improved visibility at night are all features that can be leveraged for better computer vision, so the NIR sensor market is expected to grow by almost 10% annually from 2020 to 2025. Unfortunately, to take advantage of the growth of the CMOS image sensor market for near-infrared imaging faces a major problem: the imagers manufactured by the CMOS process are designed from silicon, which is certainly a very good candidate for visible absorption, but much less so for wavelengths above 800 nm. Indeed, if only a few hundred nanometers of silicon are enough to absorb light at 400 nm, it is necessary to count tens or even hundreds of micrometers for the wavelengths higher than 800 nm. To address this issue, foundries have begun to offer sensors with a deeper sensitive area, for example from 3 µm thickness optimized for the visible to 12 µm. If this process allows an improvement of the sensitivity, it deteriorates at the same time the spatial resolution of the imager induced by the increase of the crosstalk. Other solutions involving photon traps, in particular by texturing silicon, are recently investigated but require the addition of new manufacturing steps to the standard process. In this work , we have demonstrated, by opto-electrical si mulations, the design of a diffraction grating integrated from the layer of fabrication of the poly-silicon transistors gate, layer that is already present in the standard manufacturing of a CMOS image sensor. This grating has the dual function of increasing the effective propagation length in the silicon and of acting as an antireflection layer. This implementation of a grating in the image sensor with the addition of deep isolation trenches to confine the diffracted light inside the pixel, allowed a relative improvement of the external quantum efficiency of 35.5% at a wavelength of 850 nm as well as an improvement of the crosstalk of 6.9%. This architecture with an active thickness of 3 µm allows to obtain an improvement equivalent to that of an increase of the active layer by a factor of 3 without deteriorating the crosstalk that comes with this epitaxial enlargement. To go further, we studied the integration of this grating designed from the transistor gate layer to a CMOS image sensor with backside illumination. Thus, by using the grating not in transmission but in reflection, we have shown a significant improvement of the absorption in the near infrared over a wide spectral band (from 650 nm to 1100 nm). Indeed, the absorption of an image sensor with a mirror at the back face designed from a poly-silicon grating and the first aluminum metallization layer is more than twice the absorption of a standard image sensor at a wavelength of 850 nm
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Debelle, Aurélien. "Contraintes, microstructure et sollicitation sous irradiation aux ions de films minces élaborés par pulvérisation ionique : modélisation et application à l'étude des effets interfaciaux dans des multicouches métalliques." Phd thesis, Université de Poitiers, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00126193.
Abstract:
Nous avons étudié la formation du mélange chimique interfacial dans le système multicouches Mo/Ni, et en particulier l'influence des effets balistiques durant la croissance. Pour cela, des multicouches hétéro-épitaxiées c.c./c.f.c. Mo(110)/Ni(111) de périodes L variant de 4.8 à 27 nm ont été élaborées avec deux techniques de dépôt : l'évaporation thermique et la pulvérisation ionique. Au préalable, une description fine de l'état de contrainte de films minces de Mo élaborés par pulvérisation ionique a été requise. L'étude de la microstructure et de l'état de contrainte a été essentiellement réalisée par diffraction des rayons X, et l'irradiation aux ions a été utilisée comme un moyen efficace pour contrôler le niveau de contrainte. Nous avons montré que les films déposés par voie thermique présentent une légère contrainte de croissance en tension (~ 0.6 GPa), qui peut être expliquée par le modèle de relaxation des joints de grains, alors que les films élaborés par pulvérisation ionique développent de fortes contraintes en compression (de - 2 à - 4 GPa). Celles-ci résultent du bombardement du film en cours de croissance par les particules énergétiques mises en jeu durant le processus de pulvérisation (phénomène d' "atomic peening"), qui conduit à la production de défauts dans les couches, ce qui génère des distorsions volumiques du réseau cristallin. Nous avons développé un modèle de contrainte qui permet de rendre compte de ces déformations volumiques par l'intermédiaire d'une contrainte hydrostatique et qui surtout donne accès au paramètre de maille non contraint et libre de défauts a0, paramètre directement et uniquement lié aux effets chimiques. Des preuves quantitatives que les défauts créés sont de nature interstitielle et qu'ils sont éliminés lors du processus de relaxation sous irradiation sont fournies.
Dans le cas de couches de Mo épitaxiées, il a été possible de séparer les contraintes de cohérence des contraintes de croissance en raison de leur cinétique de relaxation différente sous irradiation. Ainsi, la modélisation a permis de déterminer la valeur de a0 dans les sous-couches de Mo constitutives des multicouches Mo/Ni, en fonction de L et des conditions de dépôt. Une tendance à la formation d'un gradient chimique par ‘ségrégation' de nickel dans le molybdène est observée, indépendamment des conditions de dépôt. Ce résultat suggère que des forces thermodynamiques sont favorables au mécanisme d'échange. Néanmoins, l'amplitude de cet effet de mélange est clairement accentuée par les effets balistiques.
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Kaouache, Belkhiri. "Analyse multiéchelles de la transformation martensitique induite par contrainte dans les alliages à mémoire de forme: corrélation contraintes-microstructure." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002209.
Abstract:
Les relations microstructure-propriétés sont au coeur de l'utilisation des matériaux modernes. Pour comprendre ces relations, des efforts considérables ont été réalisés au cours de ces dernières décennies pour identifier et décrire les principaux mécanismes à l'origine des différentes classes de comportement des matériaux. Les approches multiéchelles établissent la formation d'une très forte hétérogénéité du champ de contrainte à l'intérieur du matériau et cela même dans le cas de sollicitations imposées simples (traction uniaxiale) appliqués sur des matériaux macrohomogènes (polycristaux). Ce travail de thèse a contribué à mettre au point une méthodologie expérimentale originale permettant d'accéder à des informations de contraintes locales à l'échelle du grain dans le polycristal. L'approche proposée, combine différentes techniques d'analyses: observations microstructurales, caractérisation mécanique in situ, analyse de contrainte par diffraction des rayons X (DRX). Le travail a été réalisé sur un Alliage à Mémoire de Forme (AMF) superélastique de type Cu-Al-Be. De nombreux résultats tout à fait originaux ont été obtenus. Certains ont permis d proposer des classifications des modes de transformation et ont conduit à affiner les techniques d'analyse de contrainte dans les matériaux biphasés, mais la plupart ont permis de mieux comprendre les mécanismes de sélection des variantes de martensite dans les alliages à mémoire de forme ou ont mis en évidence l'importance de paramètre comme la taille de grain, l'anisotropie élastique ou encore l'effet d'un cyclage mécanique.
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Buffet, Adeline. "ETUDE IN SITU, PAR COMBINAISON DE TECHNIQUES D'IMAGERIE SYNCHROTRON (RADIOGRAPHIE X / TOPOGRAPHIE X), DE LA FORMATION DE LA MICROSTRUCTURE DE SOLIDIFICATION D'ALLIAGES METALLIQUES." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00335142.
Abstract:
Le dispositif d'imagerie X synchrotron, combinant radiographie et diffraction, développé au cours de ma thèse permet une étude in situ et en temps réel des phénomènes dynamiques complexes impliqués dans la solidification des alliages métalliques. Grace à ce dispositif, nous avons pu mettre en évidence le processus de TGZM (Temperature Gradient Zone Melting) et ses effets sur la microstructure de solidification.Nous avons également pu quantifier l'évolution de la composition de l'alliage tout au long du processus de solidification. Nous avons montré comment à partir des images 2D obtenues en diffraction, il est possible – en utilisant la théorie dynamique de la diffraction - de reconstruire une représentation 3D des dendrites avant leur mûrissement. Nous avons pu observer et quantifier des phénomènes mécaniques réversibles (rotation) ou irréversibles (fléchissement) au sein de la microstructure dendritique.
Enfin, nous avons étudié les déformations apparues suite à la solidification de la phase eutectique.
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Touma, Rita. "Approche matricielle de l’imagerie sismique passive par ondes de volume." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2022. http://www.theses.fr/2022GRALU011.
Abstract:
La structure des zones de faille a une directe implication sur l'évaluation des risques sismiques. Les techniques d'imagerie par réflexion, en particulier la migration, sont couramment utilisées pour imager le sous-sol. Un modèle de vitesse précis est souvent nécessaire pour localiser correctement les réflecteurs en profondeur. L'imagerie des zones de faille est un défi en raison de la distribution complexe de la vitesse des ondes de volume en leur sein. La plupart des techniques de réflexion imagent les zones de faille indirectement à partir de la discontinuité des couches géologiques. Les hétérogénéités à petite échelle, telles que les fissures et les fractures, sont généralement négligées. Dans cette thèse, nous proposons une approche d'imagerie matricielle pour l'exploration géophysique qui compense les variations de vitesse dans la croûte pour imager les hétérogénéités de cette dernière avec une résolution de l'ordre de la longueur d'onde autour des zones de faille.L'imagerie matricielle est inspirée de précédents travaux en imagerie ultrasonore et optique. D'une part, les corrélations du bruit ambiant sont utilisées pour construire la matrice de réflexion. La composante des ondes de volume dans cette matrice contient toute l'information disponible sur le milieu. D’autre part, l'approche présentée ne nécessite pas un modèle de vitesse détaillé du sous-sol.Dans une première application, nous utilisons des enregistrements de bruit ambiant dans la bande de fréquence [10 20] Hz provenant d'un réseau dense de géophones afin d'imager la faille de San Jacinto, Californie, à petite échelle. Les corrélations ZZ sont calculées et organisées en matrice 2D. En appliquant des lois de retard temporels sur les réponses impulsionnelles entre géophones, la matrice de réponse est projetée en profondeur, en se basant sur un modèle de vitesse homogène. Une matrice de réflexion focalisée est obtenue et contient les réponses impulsionnelles entre un ensemble de sources et récepteurs virtuels à chaque profondeur. A partir de cette matrice, l'image du milieu est construite et ses aberrations peuvent être quantifiées. La différence entre le modèle de vitesse considéré et la réalité entraînent des distorsions de phase, qui dégradent la résolution de l'image. Un processus de correction matricielle des aberrations permet de compenser ces distorsions en introduisant la matrice distorsion. Une image 3D des 4 premiers km de la croûte terrestre est obtenue avec une résolution huit fois plus fine que celle attendue en milieu homogène. Des différences de réflectivité sont observées entre le Nord-Ouest et le Sud-Est de la faille avec une zone de dommages intense et localisée dans le Sud-Est.Dans un deuxième cas d'étude, nous imageons la structure à grande échelle de la faille Nord Anatolienne en utilisant les corrélations horizontales [0.1 0.5] Hz calculées entre 73 paires de stations. Un modèle de vitesse multi-couches est considéré. Une correction locale des distorsions de phase est effectuée. La structure profonde des principaux blocs géologiques est révélée. Des différences dans la profondeur du Moho sont mises en lumière, avec un saut sous la branche nord. Une forte réflectivité est observée dans la région située le long de la branche Nord de la faille, coïncidant avec la limite des blocs lithosphériques. La diffusion dans le nord s'étend jusqu'à 60 km de profondeur, suggérant une zone de cisaillement qui pénètre dans le manteau supérieur sous la branche Nord.Dans la dernière partie de cette thèse, nous proposons une approche qui ouvre la voie à une tomographie passive 3D de la vitesse des ondes de volume. Enfin, toutes les applications présentées confirment l'efficacité de la matrice de réflexion pour révéler la distribution des hétérogénéités dans la croûte terrestre. Elle peut être appliquée sur n'importe quelle bande de fréquence, pourvu que l'échantillonnage spatial du réseau de géophones satisfasse au critère de NyquistRevealing the structure of fault zones provides insights required to assess seismic hazards. Reflection imaging methods, in particular migration, are commonly used to image the subsurface. An accurate velocity model is often needed to properly locate the reflectors in depth.Imaging fault zones is challenging due to the complex distribution of velocity. Also, most reflection techniques image fault zones indirectly from the discontinuity of geological layers. Wave diffraction by small-scale heterogeneities, such as cracks and fractures is generally neglected.In this thesis, we propose a matrix imaging approach for geophysical exploration that handles the velocity variation in the crust and allows to resolve heterogeneities of the order of the wavelength throughout the fault zone.The reflection matrix approach is inspired from previous studies in ultrasound and optical imaging of complex media. First, ambient noise cross-correlations are used to retrieve the reflection matrix associated with a dense array of geophones. The body wave components of this matrix contains all the information available on the medium. Second, the presented approach does not require a detailed velocity model of the subsurface. A set of matrix operation is applied to compensate for the mismatch between the actual wave velocity model and its approximate model.In a first application, we use ambient noise records in the frequency band [10 20] Hz from a dense array in order image the San Jacinto Fault, California, at small scale with an horizontal resolution of 80 m. ZZ cross-correlations are computed and arranged as 2D matrix. By applying time delays, the response matrix is projected to depth, using a homogeneous velocity model. A focused reflection matrix is obtained, that contains the impulse response between virtual sources and receivers at depth. From this matrix, the image of the medium is built and the resolution of the image can be quantified.Variations between the considered model and the reality result in phase distortions, i.e aberrations, that have detrimental effects on the image of the medium.We develop an aberration correction process that allows to compensate for these distortions by introducing a novel operator, the distortion matrix. 3D images of the first 4 km of the crust are retrieved. These images reveal the backscattered intensity generated by the heterogeneities in the medium. The location and reflectivity of scatterers are retrieved with a resolution 8 times better than the one in free space. Differences in the scattering between the Northwest and the Southeast of the fault were reported with an intense localized damage zone in the Southeast.In a second application, we image the large scale structure of North Anatolian Fault using [0.1 0.5] Hz horizontal cross-correlations computed between 73 pairs of stations. A multi-layered velocity model is considered. A local correction of the phase distortions is performed. The scattering structure of the crust and the upper mantle is revealed. Differences in the Moho depth are reported, with a step below the northern branch. Strong scattering is observed in the region lying along the northern strand of the fault, coinciding with the limit of the lithospheric blocks. The scattering in the North extends to 60 km depth, suggesting a shear zone that penetrates in the upper mantle beneath the northern strand. The scattering also reveals the deep structure of the main geological blocks.In the last part of this thesis, we propose an approach that paves the route towards a 3D passive tomography of the body wave velocity. Finally, all the presented applications confirm the efficiency of the reflection matrix approach in revealing the structure of the subsurface. It provides new insights into the scattering distribution in the Earth. It can be applied to any scale, scattering regime, and frequency bandwith, if the spatial sampling of the geophones' array satisfies the Nyquist criterion
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Marticke, Fanny. "Optimization of an X-ray diffraction imaging system for medical and security applications." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT055/document.
Abstract:
L’imagerie basée sur la diffraction des rayons X est une technique non-invasive puissante pour l’identification et caractérisation de matériaux différents. Comparée aux techniques traditionnelles utilisant la transmission des rayons X, elle permet d’extraire des informations beaucoup plus caractéristiques pour le matériau inspecté, comme les positions des pics de Bragg pour des matériaux cristallins et le facteur de forme moléculaire pour les matériaux amorphes. Le potentiel de cette méthode a été reconnu par de nombreuses équipes de recherche et de nombreuses applications comme l’inspection de bagage, le contrôle non-destructif, la détection de drogue et la caractérisation de tissus biologiques ont été proposées. La méthode par dispersion d’énergie (EDXRD) est particulièrement adaptée à ce type d’application car elle permet l’utilisation d’un tube à rayons X conventionnel, l’acquisition du spectre entier en une fois et des architectures parallélisées pour l’inspection d’un objet entier en un temps raisonnable. L’objectif de ce travail est d’optimiser toute la chaîne de caractérisation. L’optimisation comprend deux aspects : l’optimisation du système d’acquisition et du traitement des données. La dernière concerne particulièrement la correction des spectres de diffraction dégradés par le processus d’acquisition. Des méthodes de reconstruction sont proposées et validées sur des spectres simulés et expérimentaux. L’optimisation du système est réalisée en utilisant des facteurs de mérite comme l’efficacité quantique de détection (DQE), le rapport contraste sur bruit (CNR) et les courbes de caractéristiques opérationnelles de réception (ROC).La première application choisie, c’est l’imagerie du sein basée sur la diffraction qui a pour but de distinguer des tissus cancéreux des tissus sains. Deux configurations de collimation sans multiplexage combinant EDXRD et ADXRD sont proposées suite au processus d’optimisation. Une étude de simulation du système entier et d’un fantôme de sein a été réalisée afin de déterminer la dose requise pour la détection d’un petit carcinome de 4 mm. La deuxième application concerne la détection de matériaux illicites pendant le contrôle de sécurité. L’intérêt possible d’un système de collimation multiplexé a été étudiéX-ray diffraction imaging is a powerful noninvasive technique to identify or characterize different materials. Compared to traditional techniques using X-ray transmission, it allows to extract more material characteristic information, such as the Bragg peak positions for crystalline materials as well as the molecular form factor for amorphous materials. The potential of this technique has been recognized by many researchers and numerous applications such as luggage inspection, nondestructive testing, drug detection and biological tissue characterization have been proposed.The method of energy dispersive X-ray diffraction (EDXRD) is particularly suited for this type of applications as it allows the use of a conventional X-ray tube, the acquisition of the whole spectrum at the same time and parallelized architectures to inspect an entire object in a reasonable time. The purpose of the present work is to optimize the whole material characterization chain. Optimization comprises two aspects: optimization of the acquisition system and of data processing. The last one concerns especially the correction of diffraction pattern degraded by acquisition process. Reconstruction methods are proposed and validated on simulated and experimental spectra. System optimization is realized using figures of merit such as detective quantum efficiency (DQE), contrast to noise ratio (CNR) and receiver operating characteristic (ROC) curves.The first chosen application is XRD based breast imaging which aims to distinguish cancerous tissues from healthy tissues. Two non-multiplexed collimation configurations combining EDXRD and ADXRD are proposed after optimization procedure. A simulation study of the whole system and a breast phantom was realized to determine the required dose to detect a 4 mm carcinoma nodule. The second application concerns detection of illicit materials during security check. The possible benefit of a multiplexed collimation system was examined
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Godavarthi, Charankumar. "Optical diffraction tomography microscopy : towards 3D isotropic super-resolution." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4337/document.
Abstract:
Cette thèse vise à améliorer la résolution en trois dimensions grâce à une technique récente d’imagerie : la microscopie tomographique diffractive (MTD). Son principe est d’éclairer l’objet successivement sous différents angles en lumière cohérente, de détecter le champ diffracté en phase et en amplitude, et de reconstruire la carte 3D de permittivité de l’objet par un algorithme d’inversion. La MTD s’est avérée capable de combiner plusieurs modalités utiles pour la microscopie sans marquage, telles que plein champ, champ sombre, à contraste de phase, confocale, ou encore la microscopie à synthèse d’ouverture 2D ou 3D. Toutes sont basées sur des approximations scalaires et linéaires, ce qui restreint leur domaine d’application pour restituer l’objet de manière quantitative. A l’aide d’une inversion numérique rigoureuse prenant en compte la polarisation du champ et le phénomène de diffusion multiple, nous sommes parvenus à reconstruire la carte 3D de permittivité d’objets avec une résolution de λ/4. Une amélioration supplémentaire la portant à λ/10 a été rendue possible par l’insertion d’information a priori sur l’objet dans l’algorithme d’inversion. Enfin, la résolution axiale est moins bonne du fait de l’asymétrie des schémas d’illumination et de détection dans les microscopes. Pour s’affranchir de cette limitation, une configuration de tomographie assistée par miroir a été implémentée et a mis en évidence un pouvoir de séparation axial meilleur que λ/2. Au final, la MTD s’est illustrée comme un outil de caractérisation puissant pour reconstruire en 3D les objets ainsi que leurs indices optiques, à des résolutions bien supérieures à celles des microscopes conventionnelsThis PhD thesis is devoted to the three-dimensional isotropic resolution improvement using optical tomographic diffraction microscopy (TDM), an emerging optical microscope technique. The principle is to illuminate the sample successively with various angles of coherent light, collect the complex (amplitude and phase) diffracted field and reconstruct the sample 3D permittivity map through an inversion algorithm. A single TDM measurement was shown to combine several popular microscopy techniques such as bright-field microscope, dark-field microscope, phase-contrast microscope, confocal microscope, 2D and 3D synthetic aperture microscopes. All rely on scalar and linear approximations that assume a linear link between the object and the field diffracted by it, which limit their applicability to retrieve the object quantitatively. Thanks to a rigorous numerical inversion of the TDM diffracted field data which takes into account the polarization of the field and the multiple scattering process, we were able to reconstruct the 3D permittivity map of the object with a λ/4 transverse resolution. A further improvement to λ/10 transverse resolution was achieved by providing a priori information about the sample to the non-linear inversion algorithm. Lastly, the poor axial resolution in microscopes is due to the fundamental asymmetry of illumination and detection. To overcome this, a mirror-assisted tomography configuration was implemented, and has demonstrated a sub-λ/2 axial resolution capability. As a result, TDM can be seen as a powerful tool to reconstruct objects in three-dimensions with their optical material properties at resolution far superior to conventional microscopes
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Bourgin, Yannick. "Fabrication par masque de phase de réseaux de diffraction d'aire et de période ultimes." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00602512.
Abstract:
Cette thèse présente un banc d'écriture de réseaux de diffraction de grande surface dont la période peut varier de 100 nm à plusieurs micromètres. Le principe est basé sur l'écriture au vol qui permet d'écrire des longs réseaux en balayant continûment un substrat recouvert de résine photosensible sous un interférogramme de petite dimension créé par un masque de phase. Deux types de masques ont été fabriqués. Le premier, pouvant être décrit comme un interféromètre de type Mach-Zehnder monolithique, présente l'intérêt d'écrire des réseaux de grandes périodes sans limite supérieure. Il est composé de trois réseaux de diffraction, écrits sur la même face d'un substrat épais grâce à destechniques standards de lithographie (e-beam, gravure RIE) accessibles lors d'un échange à l'UEF àJoensuu. A la longueur d'onde 442 nm, ce masque a permis d'écrire un réseau de période de 2 µmde grande dimension à l'aide d'une nappe de lumière divergente. Le second type de masque est monolithique en matériau haut indice. Il est utilisé en immersion à la longueur d'onde de 244 nm; des réseaux de période de 100 nm ont été écrits. La structure capable de supprimer l'ordre zéro transmis a été modélisée et les masques ont été fabriqués par trois partenaires européens du réseau d'excellence NEMO. La gravure du LuAG a également été étudiée en vue de fabriquer un masque de phase pour la longueur d'onde 193 nm. Afin d'écrire des réseaux larges et homogènes, une étude des différentes techniques d'élargissement de faisceau a été réalisée en vue de disposer d'une ligne de lumière avec un profil d'intensité homogène dit " top-hat ", et une méthode de fabrication d'un long masque de phase a été développée
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Saleh, Hassan. "Analogie microonde appliquée à l'étude de la diffraction par des arbres, par des particules atmosphériques et des micro-organismes." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0299.
Abstract:
Cette thèse élargie le champ des applications de l’analogie microonde en adaptant les techniques de fabrication permettant de contrôler les analogues et en développant un outil versatile et précis pour réaliser les mesures. L’analogie microonde consiste à transposer à l’échelle microonde les objets dont nous souhaitons étudier la diffraction en créant un analogue respectant le même rapport dimension sur longueur d’onde, et les mêmes propriétés morphologiques électromagnétiques. Une attention particulière a été portée aux objets faiblement diffractant ayant des niveaux SER aussi faibles que -60 dBm2. A la suite de la caractérisation des réflexions parasites et de celle du bruit aléatoire perturbant les mesures, une nouvelle technique d’optimisation du paramétrage des appareils de mesure a été proposée. Elle comporte notamment un réglage des puissances de source en fonction des angles de bistatisme et un filtrage temporel, par switch, qui a été mis en place et paramétré pour filtrer les signaux parasites mesurés. Les bénéfices de ces diverses optimisations des paramètres de mesures ont été démontrés et ils ont permis de mesurer précisément des niveaux de SER très faibles. De plus, la mise en œuvre de la fabrication additive a permis de réaliser des analogues de géométrie maîtrisée avec des permittivités relatives locales à la carte ayant des parties réelles dans la gamme de 1 à 3 ; la permittivité étant ajustée par contrôle de la porosité. Les trois principales études présentées concernent : des sphéroïdes de faible permittivité, analogues de micro-algues, des agrégats de suies de forme complexes, et des scènes forestières composées d’analogues d’arbres et de véhiculesThis thesis widens the application of the microwave analogy by adopting the appropriate techniques to create objects of controlled shapes and electromagnetic properties using novel manufacturing technologies, as well as by developing a versatile setup providing accurate measurements. Microwave analogy is a useful approach to investigate a scattering problem when the targets have nanometric or metric sizes. The experiment is scaled to the microwave range and the target is mimicked by a centimeter-sized analog, while maintaining the same initial wavelength over target’s dimension ratio and conserving the same geometric and electromagnetic properties. A special attention is given to low scattering targets with RCS levels down to -60 dBm2. The random noise of the measurement setup was characterized and a novel optimization technique was proposed which consists of an angular decomposition of the bistatic region with different power profiles. The undesired reflections within the anechoic chamber were identified and a Hardgating system was installed, allowing to filter out the stray signals. In addition, additive manufacturing technologies were involved in the fabrication of analogs and a novel technique was proposed to obtain targets with “on-demand” shapes and local values of their complex permittivity. We can manufacture low scattering analogs of the real part of permittivity for any value between 1 and 3 by creating well controlled porous structures. The three main targets are studied: low permittivity spheroids, analogs of microalgae, soot aggregates analogs with complex shape, and scaled forest scene composed of tree analogs with some metal vehicle analogs