Tesis sobre el tema "Détecteur SoLi∂"

Cette thèse présente la recherche d'oscillations d'antineutrinos actifs vers des antineutrinos stériles avec le détecteur SoLi∂. Ce détecteur promeut un concept innovant basé sur un sandwich de plastiques scintillant formé de polyvinyle-toluène composite et de scintillateurs 6LiF:ZnS(Ag). Trois contributions principales à cette recherche sont rapportées dans ce document. La première concerne une nouvelle méthode de reconstruction basée sur l'algorithme ML-EM. Elle vise à transformer la réponse brute du détecteur en une liste de positions (avec des énergies dédiées) où l'interaction physique réelle dans le détecteur a eu lieu. La seconde concerne l'étalonnage en énergie du détecteur. Elle comprend à la fois l'étalonnage relatif au moyen de muons cosmiques horizontaux et l'exploration de plusieurs options pour la détermination de l'échelle d'énergie absolue. Enfin, la thèse présente une nouvelle méthode de sélection des candidats antineutrinos basée sur l'analyse de la partie électromagnétique du signal de désintégration bêta inverse et leur classement en fonction de la géométrie des événements dans le détecteur (topologies). L'analyse a été développée en aveugle et la méthode a été validée avec une petite fraction de l'échantillon de données
This thesis presents the search for active-to-sterile antineutrino oscillations with the SoLi∂ detector, which has an innovative concept based on a sandwich of composite polyvinyl-toluene and 6LiF:ZnS(Ag) scintillators. Three main contributions to this search are reported. The first one describes the new reconstruction method based on the ML-EM algorithm. It is aimed at transformation of the raw detector response to the list of positions (with dedicated energies) where actual physics interaction in the detector took place. The second one describes the energy calibration of the detector. It includes both relative calibration with the cosmic horizontal muons and exploration of several options for the absolute energy scale derivation. Finally, the thesis presents a novel method for selecting antineutrino candidates based on the analysis of the electromagnetic part of the inverse beta decay signal and categorising them according to the geometry of the events in the detector (topologies). The analysis was developed blindly and the method was validated with a small fraction of the data sample

Les neutrinos sont les particules fondamentales de matière les plus abondantes dans l’univers. Ils ont été détectés pour la première fois en 1956. Depuis lors, plusieurs expériences ont tenté de percer leurs mystères. Ils n’interagissent que par interaction faible, ils sont donc difficiles à détecter. On sait aujourd’hui qu’ils ont une masse très faible, et qu’ils peuvent osciller entre trois saveurs leptoniques. Cependant, de nombreuses questions perdurent sur leur masse, leur nature ou encore l’existence de neutrinos stériles. Cette thèse appréhende ces deux dernières questions à l’aide de deux expériences différentes : SuperNEMO et SoLid. Le but de l’expérience SuperNEMO est de rechercher la nature du neutrino, c’est-à-dire s’il est sa propre anti-particule (particule de Majorana) ou non (particule de Dirac). Pour cela, on cherche à détecter des doubles désintégrations bêta sans émission de neutrinos car ce processus n’est possible que si les neutrinos sont des particules de Majorana. Des feuilles sources de l’émetteur double bêta ⁸²Se seront installées au centre du démonstrateur SuperNEMO qui est actuellement en construction au Laboratoire Souterrain de Modane. Ce détecteur est composé d’une chambre à fils pour détecter les traces des deux électrons émis lors des désintégrations et d’un calorimètre pour mesurer leurs énergies. La mesure de la double désintégration bêta sans émission de neutrinos est très compliquée car si ce processus existe, il est extrêmement rare. Par conséquent, un travail important est fait pour réduire le bruit de fond des rayons cosmiques ou de la radioactivité naturelle. Dans cette thèse, des simulations des différents bruits de fonds ont été faites pour comprendre leur impact sur la mesure de l’énergie des électrons issus de la double désintégration bêta du ⁸²Se. Il est montré que la radioactivité du verre des photomultiplicateurs ne sera pas négligeable mais qu’elle pourra être mesurée précisément dans certains canaux d'analyse. Des feuilles de cuivre ont aussi été simulées à la place des sources de ⁸²Se pour montrer qu’elles peuvent aider à contrôler le bruit de fond efficacement. Suite à ces travaux, il a été décidé d’installer des feuilles de cuivre parmi les sources de ⁸²Se. La deuxième expérience sur laquelle porte cette thèse est l’expérience SoLid qui cherche à prouver l’existence de neutrinos stériles. Plusieurs anomalies expérimentales pourraient être expliquées par des oscillations d'antineutrinos de réacteurs vers des neutrinos stériles. Le détecteur SoLid cherche à mettre en évidence un signal d'oscillation auprès du réacteur BR2 en Belgique en mesurant le flux d’antineutrinos en fonction de leur énergie et de la distance parcourue, grâce à une grande segmentation. La détection des antineutrinos de réacteur se fait par désintégration bêta inverse. L’interaction d’un antineutrino se traduit donc par l’émission en coïncidence d’un positron et d’un neutron. Les positrons sont détectés dans des cubes de plastique scintillant en PVT et les neutrons sont détectés par des feuilles de ⁶LiF:ZnS posées sur chacun des cubes. Un premier prototype, SM1, a montré l’intérêt de cette technologie notamment pour discriminer les bruits de fonds. Une partie des travaux de cette thèse a consisté à développer et exploiter un banc de test afin d'optimiser la collection de lumière du détecteur pour améliorer la résolution en énergie de SoLid. En testant différents matériaux et différentes configurations du détecteur, les mesures sur le banc de test ont montré qu’une résolution en énergie de 14 % pouvait être atteinte pour le détecteur SoLid (contre 20 % pour le prototype SM1). Les améliorations proposées ont été prises en compte dans la construction du détecteur SoLid qui s’est achevée en 2017. Une analyse des premières données du détecteur est également présentée pour montrer la sensibilité de SoLid à la détection des antineutrinos de réacteur
Neutrinos are the most abundant fundamental particles of matter in the Universe. They were detected for the first time in 1956. Since then, several experiments have tried to unveil their mysteries. They only interact weakly so they are difficult to detect. It is known that their masses are very low and that they can oscillate between three leptonic flavours. However, several questions remain about their masses, their nature or the existence of sterile neutrinos. This thesis addresses the last two questions with two different experiments: SuperNEMO and SoLid. The goal of the SuperNEMO experiment is to understand the nature of neutrinos, whether it is its own antiparticle (Majorana particle) or not (Dirac particle). This is investigated by searching for neutrinoless double beta decay as this process is possible only if neutrinos are Majorana particles. Source foils of the double beta emitter ⁸²Se are installed at the center of the SuperNEMO demonstrator which is being assembled at the Modane Underground Laboratory. This detector is composed of a wire chamber to detect the tracks of the two electrons emitted in the decays and a calorimeter to measure their energies. Neutrinoless double beta decay measurement is very difficult because if this process exists, it is extremely rare. An important work has thus to be done to decrease backgrounds from cosmic rays or natural radioactivity. In this thesis, different backgrounds have been simulated to understand their impact on the measurement of the energy of the two electrons from ⁸²Se double beta decay. It is shown that radioactivity from photomultipliers glasses will not be negligible but it will be possible to measure it precisely in dedicated channels. Copper foils have also been simulated in the source strips to demonstrate that they can help to control efficiently the backgrounds. Following this work, it has been decided to install copper foils in addition to ⁸²Se foils. The second experiment investigated in this thesis is the SoLid experiment which is looking for the existence of sterile neutrinos. Several experimental anomalies could be explained by oscillations of reactor antineutrinos toward sterile neutrinos. The SoLid detector is looking for an oscillation signal at the Belgian BR2 reactor by measuring the antineutrino flux as a function of their energy and their traveling distance thanks to a fine segmentation. The reactor antineutrinos are detected via inverse beta decay. The antineutrino interaction signal is thus the emission in coincidence of a positron and a neutron. Positrons are detected by plastic scintillator cubes in PVT and neutrons are detected by ⁶LiF:ZnS sheets placed on 2 faces of each cube. A first prototype, SM1, has demonstrated the advantages of this technology, particularly to discriminate backgrounds. A part of the work of this thesis consisted in developing and exploiting a test bench to optimize the light collection of the detector in order to improve the energy resolution of the SoLid detector. By testing different materials and configurations, the test bench measurement demonstrated that an energy resolution of 14 % can be achieved for SoLid phase I, while it was 20 % for the SM1 prototype. The improvements proposed have been taken into account for the SoLid detector construction that was achieved in 2017. An analysis of the first detector data is also presented to show SoLid sensitivity to reactor antineutrino detection

L'objectif de cette thèse est la synthèse de poudres et de couches minces de la phase de Chevrel CuₓMo₆S₈, réalisée pour la première fois, par la voie chimique en solution, pour la réalisation d'un capteur électrochimique d'ions de métaux lourds. Après avoir défini les conditions de synthèse des poudres par la méthode des précurseurs polymères (basée sur le procédé Pechini), ces conditions ont été optimisées pour les couches minces sur substrats isolant et conducteurs. Un procédé spécifique a été mis en place pour le traitement de réduction, particulièrement délicat, afin de synthétiser la phase de Chevrel de façon reproductible. Des cations ont été intercalés et désintercalés électrochimiquement dans Mo₆S₈ et Cu₂Mo₆S₈. L'adéquation de la phase de Chevrel en couches minces sur TiN / Si a montré de belles perspectives pour un capteur électrochimique portatif, réutilisable au moins une centaine de fois, adapté à la détection de différents cations (Cd²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ et Co²⁺) avec une sensibilité minimale en cadmium de 10⁻⁵ mol. L⁻¹
The purpose of this thesis was to synthesize of Chevrel phases powders and thin films, which was realised for the first time by chemical solution deposition, in order to develop an electrochemical sensor for heavy metal ions. In a first part, the conditions of the synthesis of powder using polymeric precursor method have been identified and optimised for thin films on insulating and conductor substrates. Also, a specific process has been developed for reduction treatment, the especially delicate step, in order to synthesize reproducibly Chevrel phases. In a second part, cations have been intercalated and deintercalated electrochemically in Mo₆S₈ and Cu₂Mo₆S₈. Finally, the synthesis of Chevrel phases thin films on TiN / Si results in a good prospect for a portable electrochemical sensor, with a cyclability more than hundred cycles, suitable for the detection of various cations Cd²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ et Co²⁺) with a minimal sensitivity for cadmium in the order of 10⁻⁵ mol. L⁻¹

L'objectif de ce travail était d'étudier la réactivité de surface de nanoparticules de silice au travers des propriétés physico-chimiques du matériau élaboré sous forme de suspensions colloïdales ou de couches minces. Les applications sont multiples et elles sont illustrées dans ce travail par la réalisation de revêtements optiques pour des composants lasers ainsi que dans la mise au point de capteurs chimiques pour la détection de composés nitroaromatiques
The aim of this work was to study surface reactivity of silice nanoparticles through physical and chemical properties of sols and coatings. Appliatons are numerous and they are illustrated in this work by optical coating preparation for laser components and chemical gas sensor development for nitroaromatics detection

Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la problématique de réduction du pas du pixel des matrices bolométriques utilisées dans l'imagerie infrarouge non refroidie (domaine LWIR). Si l'intérêt d'une telle réduction se comprend bien (augmentation des performances et/ou réduction des coûts de production), la miniaturisation sans perte de performance du point de vue du pixel est un véritable défi. En effet pour les technologies de l'état de l'art à base de thermistors la réduction des dimensions s'accompagne d'une dégradation du rapport signal à bruit ainsi que de l'isolation thermique des détecteurs, nécessaire à l'obtention d'un signal important. Nos travaux ont consisté en l'évaluation de l'intérêt de l'utilisation de dispositifs SOI en tant que transducteurs thermiques dans une architecture pensée pour le pas de 5µm. Nous avons donc étudié les propriétés thermiques intrinsèques de ces dispositifs pour comparer l'efficacité théorique d'un tel bolomètre au pas de 5µm à celle attendue pour un bolomètre à l'état de l'art échelonné au même pas ce qui a permis de conclure quant à l'intérêt de ces dispositifs. Pour terminer nous avons également confirmé qu'une structure permet d'obtenir une absorption convenable mais que la technologie 5µm pose encore un problème du point de vue de l'isolation thermique du détecteur, problème qui n'est pas spécifique au bolomètre SOI et ne remet par conséquent pas en cause son intérêt
The work reported in this document relates to pixel size reduction in uncooled infrared imaging in the LWIR range. The motivation for such a downsize is pretty straightforward (better matrices performances or lower production costs), achieving this without lowering the pixel performance is a true challenge. That is, for state of the art detectors based on thermistors, pixel downscaling leads to lower signal to noise ratio as well as a decrease in detector thermal isolation that in turn reduces the signal's amplitude. Our work focused on the study of SOI components for use as thermal transducer in a 5µm pixel design. As such we evaluated these components' intrinsic thermal properties to compare expected performance of a 5µm SOI bolometer with that of a state of the art bolometer scaled to the same pixel size, which allowed us to conclude that the interest for SOI bolometers is well-founded. We were also able to confirm that our pixel design is able to maintain sufficient IR absorption, but that the thermal isolation is yet problematic. This problem is however not specific to SOI bolometers and as such does not undermine the interest for SOI detectors for 5µm pixel pitch bolometers for uncooled IR imaging

Le grand nombre de sites et de sols contamines répertorié, dont la contamination est à évaluer, nécessite la recherche de techniques de détection rapides et moins couteuses que les méthodes classiques d'échantillonnage et d'analyse chimique. La détection des composés organiques volatils (COV) présents dans la plupart des sites contaminés est le thème traité. Dans l'objectif de réaliser des mesures in situ des COV en minimisant la quantité échantillonnée, une sonde de prélèvement gazeux par perméation membranaire couplée à un ou des détecteurs de COV gazeux est développée et étudiée. La membrane permet non seulement de protéger les détecteurs vis-à-vis de liquides et de poussières éventuels et de minimiser le transfert de composés interférents ; mais peut aussi assurer une fonction de sélectivité. La dynamique de transfert et la sélectivité du système de prélèvement et de mesure sont étudiées expérimentalement avec une membrane microporeuse et des membranes polymériques homogènes. Le code de calcul multimilieux (sol, membrane, air,) développé (intermil) permet de déterminer les paramètres fondamentaux de transfert par ajustement aux mesures expérimentales. L'étude aboutit à deux résultats majeurs: d'une part, le développement d'une sonde à perméation expérimentale qui mesure la contamination en des points successifs durant l'enfoncement dans le sol et ceci en minimisant les effets de rémanence, d'autre part, une méthode de traitement des résultats de mesures par des détecteurs de COV à réponses complémentaires qui permet d'obtenir des cartes représentatives de la répartition de la contamination synthétisant l'information

Jusqu'au début des années 1980, la spectrométrie gamma aéroportée a été avant tout utilisée pour des applications géophysiques et ne concernait que la mesure des concentrations dans les sols des trois radionucléides naturels (40K, 238U et 232Th). Durant les quinze dernières années, un grand nombre de dispositifs de mesures a été développé, la plupart après l'accident de Tchernobyl, pour intervenir en cas d'incidents nucléaires ou de surveillance de l'environnement. Dans le cadre de l'amélioration des performances des moyens de mesure radiologique mobiles Hélinuc et Autonuc, le laboratoire MSA (Mesures Sol et Aéroportées) s'est doté d'un dispositif de mesure gamma constitué d'une diode Germanium Haute Pureté (Ge) durcie aux vibrations caractéristiques d'un hélicoptère ainsi que d'un spectromètre numérique (DSPec, Ortec) en complément des détecteurs d'iodure de sodium (NaI) utilisés de façon courante. Bien que la sensibilité du détecteur semi-conducteur Germanium soit 30 fois plus faible que celle des détecteurs NaI, sa résolution en énergie 20 fois meilleure permet une identification plus sûre des radionucléides à partir de spectres complexes. Cette thèse a consisté à concevoir un dispositif expérimental, à l'intégrer au dispositif nominal de mesure mobile, ainsi qu'à développer des logiciels adaptés à l'acquisition et au traitement de données. L'ensemble de ce travail a abouti à un dispositif expérimental et à des méthodologies de traitement validées. Enfin, une réflexion a été menée sur la stratégie d'utilisation des détecteurs Ge en fonction de l'environnement radiologique. A la suite de ces travaux, la possibilité de combiner à l'avenir plusieurs détecteurs Ge, soit conjointement, soit en remplacement des détecteurs NaI est envisagée
Until the beginning of the 1980's, airborne gamma-ray spectrometry was used above all for geophysical applications and only concerned the measurement of ground concentrations of the three natural radionuclides (40K, 238U, and 232Th). Over the last fifteen years, many measuring systems have been developed for use in the event of a nuclear accident or for environmental monitoring. As part of its programme to improve the performance of its mobile radiological measurement resources, (Hélinuc and Autonuc), the MSA laboratory (Mesures Sol et Aéroportées) has acquired a germanium gamma-ray measurement system, consisting of a High Purity germanium diode of 70% efficiency (ORTEC, Ref. GMX-70- 230-P. S. ), specially designed for airborne use from a helicopter and a digital spectrometer (Numerical Analyser DSPec, ORTEC). Although the sensitivity of the germanium semi-conductor detector is 30 times lower than that of the sodium iodide (NaI) detectors frequently used in airborne spectrometer, its energy resolution is 20 times better, giving more accurate identification of radionuclides, especially when complex spectra are involved. This thesis bas consisted in the conception of an experimental device, in its integration to the nominal mobile measurement device, and in the development of adapted acquisition and treatment software. This work bas came to lead to a validated device and treatment methodologies. Finally, a reflection bas been led on the Ge detectors strategy of use in a accordance with the radiological environment. The possibility to combine several Ge detectors in future, either conjointly or in place of NaI detectors is envisaged with reference to this work

Cette thèse a été préparée en cotutelle entre l'Université de Strasbourg et l'Université des SciencesTechniques et Technologies de Bamako (Mali). Elle s'articule principalement autour de la caractérisation des Détecteurs Solides de Traces Nucléaires (DSTN) afin de les utiliser pour la métrologie du radon et des neutrons conformément aux nouvelles recommandations de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR-103). Les fonctions de réponse de PN3 et Neutrak, associés avec des convertisseurs adaptés, ont été étudiés en les irradiant par des neutrons du calibrateur Am-Be de l'IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), aux protons de 1 à 3 MeV de l'accélérateur Van de Graaff de l'INESS (INstitut d'Electronique du Solide et des Systèmes) et par des neutrons de référence thermiques et rapides auprès des installations de l'IRSN (Institut de Radiologie et de Sûreté Nucléaire). En dosimétrie neutronique, nous avons pu reproduire les résultats d'un test d'intercomparaison pour des neutrons rapides organisé par l'IRSN qui a validé nos mesures expérimentales, ce qui a permis de les appliquer aux neutrons thermiques. Un prototype de dosimètre neutrons basé sur la détection des thermiques a été testé avec succès au calibrateur de l'IPHC. Nous avons ainsi pu démontrer la faisabilité d'un dosimètre pouvant discriminer la contribution des neutrons thermiques des neutrons rapides par des convertisseurs chargés en bore BE10 et BN1. Les étalonnages de PN3 par des protons et des particules alpha permettraient de reconstituer le spectre en énergie des neutrons et de déterminer la dose associée.En métrologie radon, l'étalonnage de CR-39 dans une chambre à 222Rn a fourni une valeur de 0,12±0,02tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3. Elle a été comparée à la valeur 0,13 tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3 obtenue par simulation Monte Carlo à l'aide du code MCNPX. Comme application, la concentration et la dose effective annuelle du radon ont été déterminées pour la première fois dans des habitats de Bamako. Toutes les valeurs obtenues se trouvent dans les limites de sécurité recommandées par la CIPR. Également pour la première fois, des mesures par spectrométrie gamma et par contact radiographie ont été réalisées sur des échantillons de sol malien. Les activités massiques mesurées pour les régions de Ségou, Sikasso, Bamako et Kayes se trouvent dans la gamme de 19,9 à 132 Bq.kg-1.

Depuis quelques dizaines d’années, la surveillance des rayonnements ionisants est particulièrement importante dans des endroits difficiles d’accès, voire dangereux, surtout en environnement sévère. La fibre optique constitue une solution de choix lorsqu’une mesure à distance est obligatoire. De plus, les fibres optiques assurent la séparation spatiale de la sonde, sensible aux rayonnements, et du système de traitement électronique, ce qui permet des mesures à distance dans des géométries complexes. Lors de ce travail, des verres à base de silice élaborée par voie sol-gel et codopée par des ions actifs Ce/Tb ou Ce/Cu ont été soudés à une ou deux fibres de transport pour réaliser des mesures de débits de dose et de dose à distance. De plus, la présence au sein de la matrice de deux types de centres luminescents émettant à des longueurs d’ondes différentes permet d’étendre la gamme spectrale de luminescence. Ces échantillons ont été caractérisés, avant et après irradiations 1MGy, par plusieurs techniques spectroscopiques. Dans le cas des verres dopés Cu ou Tb seul, des défauts (NBOHC, HC1...) ont été créés après irradiation. Grace à la présence des ions cérium dans la silice codopé Ce/Cu ou Ce/Tb qui a joué un rôle très important où il a protégé la matrice et atténue la création de certains défauts sous irradiation. Des mesures dosimétriques réalisées sous rayons X ont permis d’évaluer la linéarité du signal RL et OSL pour les verres de silice codopés Ce/Tb et Ce/Cu. Concernant les verres codopés Ce/Cu, le signal de RL présente une réponse linéaire dans la gamme 0,0011 - 34 Gy/s à Saint-Etienne et entre 13,3 µGy/s et 7,3 Gy(SiO2)/s à Nice et la linéarité d’OSL a été démontrée jusqu’à 50 Gy à Saint-Etienne et 33 Gy à Nice. Les verres codopés Ce/Tb ont montré une sensibilité en RL dans la gamme de débits de dose comprise entre 13,3 µGy/s et 7,3 Gy/s avec une excellente reproductibilité des mesures. Il a été démontré que ce matériau a une réponse OSL qui reste proportionnelle à la dose jusqu’à 66 Gy(SiO2). Grâce à ces résultats, on en déduit que ces échantillons codopés constituent une solution pour les mesures dosimétries à distance en environnement sévère
For several decades now, monitoring ionizing radiation has been particularly important in places that are difficult to access or even dangerous, especially in harsh environments. Optical fiber is the solution of choice when remote measurement is mandatory. In addition, the optical fibers ensure the spatial separation of the probe, sensitive to radiation, and the electronic processing system, which allows remote measurements in complex geometries. During this work, silica-based glasses developed by the sol-gel route and codoped with active Ce / Tb or Ce / Cu ions were welded to one or two transport fibers to make measurements of dose rates and remote dose. In addition, the presence within the matrix of two types of luminescent centers emitting at different wavelengths makes it possible to extend the spectral range of luminescence. These samples were characterized, before and after 1MGy irradiation, by several spectroscopic techniques. In the case of Cu or Tb doped glasses alone, defects (NBOHC, HC1 ...) have been created after irradiation. Thanks to the presence of the cerium ions in the codoped silica Ce / Cu or Ce / Tb which played a very important role where it protected the matrix and attenuates the creation of certain defects under irradiation. Dosimetric measurements carried out under X-rays made it possible to evaluate the linearity of the RL and OSL signal for the codoped silica glasses Ce / Tb and Ce / Cu. For Ce / Cu codoped glasses, the RL signal has a linear response in the range 0.0011 - 34 Gy / s in Saint-Etienne and between 13.3 µGy / s and 7.3 Gy (SiO2) at Nice and the linearity of OSL has been demonstrated up to 50 Gy in Saint-Etienne and 33 Gy in Nice. Co-coded Ce / Tb glasses showed sensitivity in RL in the dose rate range of between 13.3 µGy / s and 7.3 Gy / s with excellent reproducibility of the measurements. This material has been shown to have an OSL response which remains dose proportional up to 66 Gy (SiO2). Thanks to these results, we deduce that these codoped samples constitute a solution for remote dosimetry measurements in severe environment

Ce mémoire reporte dans une première partie les études menées sur des polymères à empreintes moléculaires (MIP) en extraction solide-liquide (SPE). La nature des interactions polymère-analyte, l’influence de la composition de la matrice de l’échantillon et la sélectivité des MIPs sont étudiés.La première application concerne l’extraction de molécules ciblées dans un extrait de plante. Deux MIPs respectivement préparés à partir de l’acide méthacrylique (MAA) et l’acide itaconique (IA) et avec respectivement la catharanthine et la vindoline comme molécule empreinte ont montré leur sélectivité sur des solutions standards puis sur un extrait de plante. Des expériences de réactivité croisée réalisées sur des molécules analogues à la molécule empreinte (alcaloïdes dimères) montrent la spécificité de reconnaissance des analytes par les MIPs. Le MIP-catharanthine est caractérisé par les isothermes de Scatchard et sa capacité est évaluée en SPE à partir de l’extrait de Catharanthus roseus. Un MIP préparé à partir de MAA avec la vinorelbine comme molécule empreinte a été appliqué à des matrices aqueuses salines pour l’extraction de la vinflunine et de son métabolite dans du plasma bovin et de l’urine. Des rendements d’extraction élevés ont été atteints grâce à une étude de l’impact des sels et au choix de solvants de lavage adaptés à la matrice. Une deuxième partie montre la simplicité d’utilisation et la sensibilité de la détection conductimétrique sans contact à couplage capacitif (C4D) lors de l’analyse du contre-ion et du principe actif dans des composés pharmaceutiques en électrophorèse capillaire (EC). La technique de la double injection a permis l’analyse simultanée des cations et des anions. La méthode EC-C4D développée est appliquée aux alcaloïdes Vinca et à différents médicaments avec des contre-ions anioniques ou cationiques
This thesis reports in a first part results obtained with molecularly imprinted polymers (MIP) during solid liquid extraction. Polymer-analyte interactions, composition of the sample matrix and selectivity of MIPs have been studied.The first application concerned the extraction of molecules in a plant extract. Two MIPs respectively prepared from the methacrylic acid (MAA) and itaconic acid ( IA) and with respectively catharanthine and vindoline as template showed their selectivity on standard solutions then on a plant extract. Experiments of cross reactivity performed with analogue of the template (dimers alkaloids) have proved the specificity of analytes recognition by the MIPs. The MIP-catharanthine is characterized by Scatchard isotherms and its capacity was estimated from the extract of Catharanthus roseus. A MIP prepared from MAA with the vinorelbine as template was applied in salt aqueous matrices for the extraction of vinflunine and its metabolite in bovine plasma and urine. High extraction recoveries were reached with a study of the impact of salts and the choice of washing solvents adapted to the matrix. The second part showed the simplicity of use and the sensibility of capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) for the analysis of counter-ion and active principle in pharmaceutical compounds in capillary electrophoresis (CE). The technique of double injection allowed the simultaneous analysis of cations and anions. The developed method EC-C4D was applied to Vinca alkaloids and various medicines with anionic or cationic counter-ions

La realisation d'un capteur chimique actif a fibres optiques pour analyser l'hydrazine en ligne dans le procede de retraitement du combustible nucleaire a fait l'objet de ces travaux. Le p. Dimethylaminobenzaldehyde (dmab) a ete choisi comme reactif pour ses proprietes chimiques et optiques. L'etude en solution de la reaction de l'hydrazine avec le dmab a montre que la reaction est equilibree avec une constante d'equilibre faible (5 700 l/mol a 20c) et qu'elle est sensible a la temperature et a l'acidite du milieu d'analyse, constituant deux parametres possibles de regeneration du capteur. L'immobilisation du dmab se realise par l'intermediaire d'une matrice hote en silice, preparee par le procede sol-gel, soit par emprisonnement par effet sterique dans la microporosite d'une matrice preparee par polymerisation d'especes moleculaires, soit par liaison covalente dans une matrice mesoporeuse preparee par destabilisation de solutions colloidales. Apres avoir optimise les conditions de preparation de chaque matrice, la caracterisation de leur structure minerale a permis d'identifier l'environnement proche du dmab et d'etudier son influence sur les performances du capteur. L'evaluation des performances analytiques de chaque capteur, a travers leur temps de reponse, leur reversibilite, leur duree de vie et leur plage de concentration ainsi que leur comparaison, a montre que le fonctionnement d'un tel capteur depend de la diffusion de l'hydrazine dans la matrice et du type d'immobilisation du reactif mais egalement des interactions physiques ou chimiques entre la matrice et les especes moleculaires. Etant donne les performances insuffisantes des capteurs, leur application en ligne n'est pas actuellement possible. Par ailleurs, l'emprisonnement par effet sterique semble etre plus adapte a des reactifs volumineux et a des especes a analyser petites et mobiles alors que l'immobilisation par liaison covalente semble etre plus appropriee a des reactifs de petite taille et a des especes a analyser plus encombrantes et donc moins mobiles

De nos jours, les dosimètres existants sont insuffisants pour la surveillance et le contrôle des rayonnements ionisants dans toutes les configurations et surtout en environnement sévère. En dosimétrie optique, les systèmes fibrés permettent de répondre en temps réel à des débits de dose relativement faibles, de réaliser des mesures dans des endroits difficiles d’accès, avec une résolution spatiale intéressante. Ce travail a consisté en l’étude de verres de silice élaborés par voie sol-gel et dopés par du cuivre ou du cérium ionique, en vue de les utiliser dans un dispositif dosimétrique. Ces verres ont été caractérisés par différentes techniques spectroscopiques avant et après irradiations. Dans le cas des verres dopés Cu, après irradiation X ou γ (1 MGy), les défauts HC1, HC2 et E’ ont été identifiés. Quant aux verres dopés Ce, ils sont plus résistants et restent incolores, même après une dose de 8,8 MGy sous X. Des mesures de la réponse optique des échantillons sous rayons X ont été réalisées grâce à un dispositif fibré. Concernant les verres dopés Cu, la sensibilité en radioluminescence (RL) couvre la gamme de débits de doses allant de 0,25 à au moins 800 mGy/s et la linéarité de la luminescence optiquement stimulée (OSL) a été démontrée entre 40 mGy et 200 Gy. Les verres dopés Ce sont plus performants en termes de linéarité. En effet, les signaux de RL et d’OSL sont linéaires jusqu’à 1,2 Gy/s et 500 Gy respectivement pour ce dopant. Un fading de l’OSL à court-terme a été mis en évidence avant stabilisation du signal. Les résultats obtenus montrent que ces verres dopés présentent un grand intérêt pour la dosimétrie fibrée de radiations ionisantes
Nowadays, existing dosimeters are insufficient for monitoring and control of ionizing radiation in all configurations and especially in severe environments. In optical dosimetry, fiber systems allow to provide a real-time response to relatively low dose rates, making possible some measurements in hard-to-reach places with interesting spatial resolution. This work consisted in the study of sol-gel silica glasses doped with ionic copper or cerium, with the aim of using them in a dosimetry device. These glasses have been characterized by different spectroscopic techniques before and after irradiations. In the case of Cu-doped glasses, after X or γ irradiation (1 MGy), the defects HC1, HC2 and E' have been identified. As for Ce-doped glasses, they are more resistant and remain colorless, even after a dose of 8.8 MGy under X. Measurements of the optical response from the samples under X-rays were carried out using a fibered device. For Cu-doped glasses, radioluminescence (RL) sensitivity covers dose rates ranging from 0.25 to at least 800 mGy/s and the linearity of optically stimulated luminescence (OSL) has been demonstrated in the range 40 mGy-200 Gy. Ce-doped glasses are more efficient in terms of linearity. Indeed, for this dopant, RL and OSL signals are linear up to 1.2 Gy/s and 500 Gy, respectively. Short-term OSL fading was observed before stabilization of the signal. The obtained results show that these doped glasses are of great interest for fibered dosimetry of ionizing radiations

Exemple de l'application en biologie des détecteurs solides de traces: localisation quantitative de la réaction nucléaire 6 lithium (neutron, alpha) 3 hydrogène dans l'étude du transfert placentaire du lithium, au cours du développement embryonnaire de la souris. Recherche des conditions d'obtention de détecteurs à bas mouvement propre dans le but d'appliquer la technique à la détection d'autres éléments tels que l'azote et l'oxygène

Le suivi précis de radiotraceurs, que ce soit en imagerie médicale, pour le stockage des déchets ultimes, ou pour certaines applications industrielles peut être un sujet très complexe. Le développement de détecteurs à bas bruit, grande stabilité sur le long terme, et grande flexibilité géométrique, initié par la société AXINT, permet aujourd'hui, pour certaines applications spécifiques, de développer des systèmes de détection aux performances inégalées. (Anfré, Burato, & Hautefeuille, 2009) (B. Hautefeuille, 2006) (Hautefeuille, et al., 2006) Les recherches entreprises dans le cadre de cette thèse seront prioritairement orientées sur des expériences de diffusion de radiotraceurs afin d'estimer le temps que mettraient des éventuelles fuites de produits radioactifs pour sortir des couches géologiques de stockage. Le sujet de cette thèse porte plus particulièrement sur l'étude de l'ion 22Na+, qui est l'un des cations dont la vitesse de diffusion est la plus élevée dans ce milieu, ainsi que les actinides qui représentent la majorité des éléments radioactifs des déchets nucléaires stockés. La thèse est dans la continuité des recherches menées par l'ANDRA (Agence Nationale des Déchets Radioactifs), sous contrat avec le laboratoire ILM (Institut Lumière Matière), dont AXINT est le sous traitant principal. (Hautefeuille, Tillement, & Dewonck, Ionizing radiations e.g. gamma radiations, detecting installation for e.g. environmental site, has analyzing system analyzing delivered electrical signals to quantify ionizing radiations detected by measurement probes, 2008) Le présent projet décrit les travaux de recherches prévus pour les prochaines années. Dans l'état inital des recherches, 2 détecteurs prototypes ont été installés en 2013 au laboratoire souterrain de Bure, afin de servir de prototypes opérationnels, ainsi que de point fixe de mesure du bruit de fond pour la future expérience DRN1202, objet des travaux de thèse de Mr Zhenhua LIN. (injection d'un cocktail HTO + 22Na)
The precise monitoring of radiotracers, for example used for medical imaging, for the storage of ultimate waste, or for certain industrial applications can be a very complex subject. The development of low-noise sensors with long-term stability and high geometric flexibility were engaged by the AXINT company. (Hautefeuille, et al., 2006). My PhD thesis was focused on experiments in the diffusion of radiotracers, typically to monitor the possible leakage of radioactive products from the geological repositories. We focuses on the study of the 22Na and 36Cl ion diffusion, which is one of the highest cation and anions diffusion rate in geological medium, as well as actinides, which represent the majority of the radioactive elements of Stored nuclear waste. This thesis is in continuity with the research carried out by ANDRA (National Agency for Radioactive Waste), under contract with the laboratory ILM (Institute Light Matter), of which AXINT is the main subcontractor. The present project describes the research work that foreseen the radiation impact on the environment for the coming years during the deep disposal of nuclear waste. Our work focus on the investigation and quantification of the radionuclide diffusion through the geological clay barriers. A new in situ experiment was considered by Andra for the study of the radionuclide migration. Compared to previous experiments, this new in situ diffusion test required longer distance (hundreds of mm), longer time-scale (over 10 years), and real time in situ monitoring of radionuclides migration. To fulfill these conditions, the work was organized as following: 1: Conception and dimensional design of the Diffusion of Radio Nuclide (DRN) experiments in solving emission of beta and gamma radiations 2: Development of corresponding beta and gamma monitoring systems by means of sensors located in peripheral boreholes

Le but de ce travail de thèse était de réaliser des capteurs de molécules polluantes à l'aide de porphyrines incorporées dans des matrices sol-gel. La première partie de ce travail a été consacrée a l'étude des interactions entre molécules sondes et environnement local en solution et en milieu sol-gel. Ceci a été réalisé à l'aide de porphyrines d'étain qui se sont révélés sensibles aux effets de solvant et au ph. Puis dans un second temps a l'aide de porphyrines non-métallées a cause de leur sensibilité aux variations de ph qui ont permis de calculer le ph à l'intérieur des matrices sol-gel. Une fois les interactions entre molécules sondes et matrice mieux comprises, la deuxième partie de cette thèse a consiste à étudier les interactions entre molécules sondes et polluants. Les études ont été menées dans un premier temps en solution puis en milieu sol-gel. La détection d'amine a pu être réalisée en utilisant une porphyrine de cobalt greffable. Le seuil de détection de la pyridine est de 100g/l. La deuxième partie a consisté à étudier la détection des sels de métaux lourds par des porphyrines non-métallées. Les matériaux sol-gel ne se sont pas révélés intéressants pour ce type de détection mais il a été montre que 90% des ions diffusent dans la matrice, cette propriété pourrait se révéler intéressante dans la purification de l'eau. Enfin une nouvelle structure permettant de limiter les interactions en ions et matrice semble être prometteuse pour la détection des ions métalliques.

Les missions d'astronomie X de nouvelle génération (IXO par exemple) sont à l'étude. Ces missions seront équipées de miroirs X de grande surface effective, à bande passante étendue vers les hautes énergies et à haute résolution angulaire. Ceci implique l'utilisation au plan focal de détecteurs spectro-imageurs de performances en rapport, améliorés en terme de taux de comptage, de bande passante en énergie et de résolution spectrale par rapport aux CCDs qui constituent la base des instruments actuels. Le travail réalisé dans cette thèse consiste en l'extrapolation à la détection X de matrices de bolomètres IR déjà développées au LETI pour la mission spatiale HERSCHEL. Les études réalisées ont consisté à adapter l'impédance des senseurs silicium à la mesure des signaux impulsionnels engendrés par des interactions X avec le détecteur, à réaliser des matrices d'absorbeurs pixellisés sur poignée silicium à partir de microfeuilles de tantale (Ta) qui ont été traitées et fournies par des laboratoires en collaboration avec le LETI. Nous avons validé une technologie de report de ces matrices absorbeur sur matrices senseur par hybridation par bille d'indium. Nous avons optimisé l'hybridation en terme de capacité calorifique. Nous avons réussi à réaliser un prototype de matrice 8 x 8 pixels libérés et hybridés. Tous les procédés technologiques mis en point sont collectifs et extrapolables à des matrices de grandes dimensions (32 X 32 pixels).

L’objectif de cette thèse était de développer un capteur spectrophotométrique pour quantifier le benzène, le toluène et les xylènes (BTX) en temps réel aux valeurs limites d’exposition professionnelles, c’est-à-dire 20 ppmv pour le toluène, 50 ppmv pour les xylènes et 1 ppmv pour le benzène. L’étude a été menée avec plusieurs couches sensibles, un matériau silicique massif synthétisé par le procédé sol-gel ou des films minces (moins de 5 µm) déposés sur quartz par trempage-retrait dans une suspension de nanoparticules de silice mésoporeuse ou de précurseurs permettant d’obtenir des films fins continus de silice mésoporeuse. Nous avons pu démontrer l’efficacité de la détection des BTX en temps réel. L’utilisation des films mésoporeux a permis d’atteindre une répétabilité correcte du capteur (écart type <10%). Néanmoins, ni ces films de silice, ni leur fonctionnalisation par des groupements méthyle n’ont permis de résoudre le problème posé par l’humidité. Seule l'utilisation d'un sécheur que nous avons implémenté dans le dispositif de mesure a permis la détection du toluène en présence d'humidité ambiante. Dans cette configuration, les interférences de 40 ppmv de butanone, acétone et éthanol ont également été éliminées. Finalement la conception d’une cellule multiplaques a permis d’atteindre les limites de détection de 1 ppmv à 267 nm pour le toluène, 1 ppmv à 274 nm pour le p-xylène et 5 ppmv à 252 nm pour le benzène. Enfin, cette limite de détection peut être abaissée à 1 ppmv à 190 nm pour le benzène
The objective of this thesis was to develop a spectrophotometric sensor to quantify benzene, toluene and xylenes (BTX) in real time at the level of the occupational exposure limit values, ie 20 ppmv for toluene, 50 Ppmv for xylenes and 1 ppmv for benzene. The study was carried out with several sensitive layers, a solid silicic material synthesized by the sol-gel process or thin films (less than 5 μm) deposited on quartz by dip-coating a suspension of nanoparticles or a precursor solution leading to mesoporous silica thin films. We were able to demonstrate the effectiveness of BTX detection in real time. The use of continuous mesoporous films has enabled a correct repeatability of the sensor (standard deviation <10%). Nevertheless, neither these silica films nor their functionalization by methyl groups have solved the problem posed by moisture. Only the use of a dryer that we implemented in the measuring device allowed the detection of toluene in the presence of ambient humidity. In this configuration, interference of 40 ppmv of butanone, acetone and ethanol was also eliminated. Finally, the design of a multi-plate cell allowed to reach detection limits of 1 ppmv at 267 nm for toluene, 1 ppmv at 274 nm for p-xylene and 5 ppmv at 252 nm for benzene. Finally, this limit of detection can be lowered to 1 ppmv at 190 nm for benzene

Les catécholamines et les indolamines font partie de la famille des neurotransmetteurs. Un déséquilibre dans leur concentration peut être associé à différentes maladies telles les maladies de Parkinson et Alzheimer, la dépression ou la schizophrénie. C’est pourquoi le développement de méthodes de dosage spécifiques et très sensibles du fait de leurs très faibles teneurs dans les fluides biologiques est nécessaire. Dans un premier temps nous avons développé une méthode chromatographique en appariement d’ions (IP-LC) utilisant des colonnes C18 de nouvelle génération (monolithique et « fused core ») et l’acide nonafluoropentanoïque, comme agent d’appariement d’ions volatil. Cette méthode est compatible avec une détection SM en mode d’ionisation positive. Dans un deuxième temps, différents systèmes en mode HILIC ont été évalués. Le choix raisonné de la phase stationnaire offrant la meilleure séparation du mélange de catécholamines a pu être réalisé après avoir testé l’influence sur la séparation des différents groupements fonctionnels disponibles : groupement soit neutre (greffage diol, amide, ou cyano), soit positivement chargé (greffage amino ou triazole) soit négativement chargé (silice vierge avec particules totalement poreuses ou partiellement poreuses « fused core ») ou zwitterionique (greffage sulfobetaïne). La méthode HILIC présente l’avantage d’être compatible aussi bien avec une détection SM en mode d’ionisation positive que négative. Les deux méthodes (IP-LC et HILIC) ont été comparées en termes de résolution, efficacité et limites de détection (LOD), linéarité et répétabilité. Les LODs obtenues sont comprises entre 1 et 100 ng.mL-1. Pour pouvoir doser des teneurs plus faibles, une méthode de pré-concentration de l’échantillon a été développée en associant 2 supports différents (Oasis HLB et PGC). La méthode optimisée SPE-CPL-MS/MS a été enfin appliquée à un extrait de cerveau de mouton
As neurotransmitters, catecholamines play an important role in the control and regulation of numerous brain functions. They are also believed to be implicated in different neurodegenerative disorders. First an ion pairing chromatography method using nonafluoropentanoic acid as volatile ion paring agent was developed on the new generation of C18 columns (monolith and fused core). This method is compatible with MS detection in positive ionization mode. Secondly an HILIC method was optimized using different commercially available HILIC supports, they can be classified as follows: neutral (diol, amide, and cyano bounded), positively charged (amino, triazole bounded), negatively charged (bare silica as wholly porous particles or fused core particles columns) and zwitterionic (sulfobetaine bounded). Our studies lead us to a better understanding of the HILIC retention mechanism and also to the selection of the most appropriated column for catecholamine analysis. Only the HILIC system was compatible with both positive and negative ionization modes. The two chromatographic systems were then compared in terms of resolution, efficiency, detection and quantification limits (LOD/LOQ), calibration linearity and repeatability. The LODs obtained were in the range of 1-100 ng.mL-1. A simple pre-concentration method using Oasis HLB and PGC solid phase extraction cartridges has been optimized in order to enhance the LODs. Finally the optimized SPE-LC-MS/MS method has been applied to the identification of these compounds present in brain extracts

Les températures classiques de fonctionnement de la plupart des capteurs chimiques de gaz sont généralement supérieures à 300°C, ce qui ne représente pas les conditions favorables de leur fonctionnement en termes de stabilité, répétabilité et consommation énergétique. Pour ce, dans ce travail, nous avons développé une nouvelle méthode d'élaboration par voie sol-gel des couches minces à base de dioxyde d'étain(SnO2) sensibles à la détection de l'ozone et de l'ammoniac à température ambiante et à l'état de traces. L'ajustement des paramètres expérimentaux relatifs à ce procédé (solvant, concentration du dispersant, température et temps de recuit,...) a permis d'optimiser les conditions de préparation des couches minces et par la suite de contrôler les caractéristiques chimiques et texturales des couches sensibles développées. Dans cette étude les précurseurs du SnO2 ont été préparés selon deux approches.[...]Les résultats de détection de gaz ont montré qu'à l'inverse des couches élaborées par voie aqueuse qui sont quasiment insensibles à l'ozone, le procédé sol-gel en milieu alcoolique a permis de développer des couches très sensibles à ce gaz à des teneurs de l'ordre de 60 ppb, inférieures au seuil limite autorisé qui est de 75 ppb. L'originalité de ce travail porte sur le fait que les couches développées permettent la détection de O3 à température ambiante, ce dont aucune étude antérieure ne faisait état à l'origine de ce travail. Pour l'ammoniac, les deux voies de synthèse ont permis d'élaborer avec succès des capteurs sensibles à ce gaz, à température ambiante. La concentration minimale détectée de l'ordre de 5 ppm est inférieure aux 16,7 ppm correspondant au niveau maximum autorisé pour la détection olfactive par l'humain. Les performances de détection des deux gaz cibles, à température ambiante, ont été améliorées par addition dans les sols d'étain de surfactant (TX-100). En effet, les réponses des couches déposées en présence de surfactant ont été multipliées par un facteur 1,5 pour l'ozone et de 2 pour l'ammoniac, comparées avec celles des capteurs SnO2 sans additif.[...]

L'analyse des macrorestes de la tordeuse des bourgeons de l'épinette {Choristoneura fumiferana Clem.) dans des sols provenant de quatre sapinières boréales d'âge et de structure différents a permis de décrire la distribution en profondeur des évidences d'anciennes épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. L'échantillonnage s'est fait au nord du lac Saint-Jean, où plusieurs études sur la dynamique des sapinières ont été réalisées. Vingt-huit profils de sols de 400 cm2 ont été récoltés jusqu'au sol minéral (10 à 20 cm de profondeur). Pour chaque profil, un sous-échantillon de 100 cm2 a été coupé en minces tranches d'environ 5 mm d'épaisseur et chacune des tranches a été tamisées sous une fine douche d'eau et examinées pour la présence de macrorestes en fonction de la profondeur. Quelques fragments d'enveloppes de chrysalide ont été extraits des sols, mais les macrorestes les mieux conservés dans l'humus et les plus abondants sont les résidus de digestion de la larve. Les concentrations de ces résidus sont localisées à des profondeurs spécifiques qui correspondent à des concentrations de graines d'espèces pionnières de la banque de graines du sol. À titre d'hypothèse, nous suggérons que cette correspondance dans le profil de sol est le reflet de la récurrence des épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette. Des indices laissent croire que le sol n'a pas été remanié de façon importante et qu'il enregistre les perturbations lors de la mise en place de la matière organique. À l'aide de la dynamique récente des sites établie d'après les structures d'âges et les courbes de croissance des arbres pour chacun des sites, ainsi que de la distribution verticale des graines de Rubus idaeus, on propose une explication de la répartition des déjections des larves dans le profil de l'humus des sapinières. Les déjections sont classées en trois types et chaque type correspond à des profondeurs spécifiques en rapport avec les épidémies de 1914, 1952 et 1974. Ce projet de recherche constitue le début d'un programme plus global sur l'analyse des macrorestes de la tordeuse des bourgeons de l'épinette et la compréhension de la dynamique des sapinières.