Tesis sobre el tema "Quantification de phases minérales"

Ce travail porte sur l'utilisation des déséquilibres radioactifs dans les échantillons de sols totaux, et des fractions minérales séparées. Les objectifs étaient d'évaluer : 1) l'impact d'un changement de végétation et de la granulométrie de la roche mère dans les sols sur les déséquilibres, 2) les phases minérales secondaires capables d'enregistrer des informations temporelles, et leur séparation chimique et 3) l’information temporelle portée par les minéraux primaires. Ce travail a mis en évidence sur le site de Breuil-Chenue que les couches les plus profondes du sol (< 40cm) ne montrent pas d’impact de la végétation ou de la granulométrie de la roche mère sur les déséquilibres radioactifs. Les faibles vitesses de production du sol (~1-2 mm/ka) obtenues reflètent la très faible érosion physique affectant ce site situé sur un plateau. La seconde partie de ce travail a permis d'identifier un protocole permettant d’extraire les oxydes de fer sans création de fractionnement chimique. Enfin, l'analyse de biotites d’un profil du même site a montré que les déséquilibres U/Th permettaient de déterminer de façon indépendante les vitesses d’altération in situ des minéraux dans les sols
The aim of the present study was to evaluate weathering and soil formation rates using U-Th disequilibria in bulk soil or separated minerals. The specific objectives of this work were to evaluate the use of U-Th chronometric tools 1) regarding the impact of a land cover change and the bedrock characteristics 2) in selected secondary mineral phases and 3) in primary minerals. On the Breuil-Chenue (Morvan) site, no vegetation effect neither a grain size effect was observed on the U-Th series in the deepest soil layers (< 40cm). The low soil production rate (1-2 mm/ka) is therefore more affected by regional geomorphology than by the underlying bedrock texture. In the second part of this work, based on a thorough evaluation of different technics, a procedure was retained to extract Fe-oxides without chemical fractionation. Finally, the analysis of biotites hand-picked from one of the studied soil profile showed that U- series disequilibria allow to independently determinate the field-weathering-rate of minerals

La compréhension du comportement chimique et mécanique des matériaux compactés (par exemple sol, sous-sol, matériaux ouvragés) nécessite de se baser sur une description quantitative de structuration du matériau, et en particulier de la nature des différentes phases minéralogiques et de leur relation spatiale. Or, les matériaux naturels sont composés de nombreux minéraux de petite taille, fréquemment mixés à petite échelle. Les avancées récentes en tomographie de diffraction des rayons X sur source synchrotron (à différencier de la tomographie en contraste de phase) permettent maintenant d'obtenir des volumes tomographiques avec des voxels de taille nanométrique, avec un diffractogramme pour chacun de ces voxels (là où le contraste de phase ne donne qu'un niveau de gris). En contrepartie, le volume de données (typiquement de l'ordre de 100~000 diffractogrammes par tranche d'échantillon), associé au grand nombre de phases présentes, rend le traitement quantitatif virtuellement impossible sans codes numériques appropriés. Cette thèse vise à combler ce manque, en utilisant des approches de type réseaux de neurones pour identifier et quantifier des minéraux dans un matériau. L'entrainement de tels modèles nécessite la construction de bases d'apprentissage de grande taille, qui ne peuvent pas être constituées uniquement de données expérimentales. Des algorithmes capables de synthétiser des diffractogrammes pour générer ces bases ont donc été développés. L'originalité de ce travail a également porté sur l'inférence de proportions avec des réseaux de neurones.Pour répondre à cette tâche, nouvelle et complexe, des fonctions de perte adaptées ont été conçues. Le potentiel des réseaux de neurones a été testé sur des données de complexités croissantes : (i) à partir de diffractogrammes calculés à partir des informations cristallographiques, (ii) en utilisant des diffractogrammes expérimentaux de poudre mesurés au laboratoire, (iii) sur les données obtenues par tomographie de rayons X. Différentes architectures de réseaux de neurones ont aussi été testées. Si un réseau de neurones convolutifs semble apporter des résultats intéressants, la structure particulière du signal de diffraction (qui n'est pas invariant par translation) a conduit à l'utilisation de modèles comme les Transformers. L'approche adoptée dans cette thèse a démontré sa capacité à quantifier les phases minérales dans un solide. Pour les données les plus complexes, tomographie notamment, des pistes d'amélioration ont été proposées
Understanding the chemical and mechanical behavior of compacted materials (e.g. soil, subsoil, engineered materials) requires a quantitative description of the material's structure, and in particular the nature of the various mineralogical phases and their spatial relationships. Natural materials, however, are composed of numerous small-sized minerals, frequently mixed on a small scale. Recent advances in synchrotron-based X-ray diffraction tomography (to be distinguished from phase contrast tomography) now make it possible to obtain tomographic volumes with nanometer-sized voxels, with a XRD pattern for each of these voxels (where phase contrast only gives a gray level). On the other hand, the sheer volume of data (typically on the order of 100~000 XRD patterns per sample slice), combined with the large number of phases present, makes quantitative processing virtually impossible without appropriate numerical codes. This thesis aims to fill this gap, using neural network approaches to identify and quantify minerals in a material. Training such models requires the construction of large-scale learning bases, which cannot be made up of experimental data alone.Algorithms capable of synthesizing XRD patterns to generate these bases have therefore been developed.The originality of this work also concerned the inference of proportions using neural networks. To meet this new and complex task, adapted loss functions were designed.The potential of neural networks was tested on data of increasing complexity: (i) from XRD patterns calculated from crystallographic information, (ii) using experimental powder XRD patterns measured in the laboratory, (iii) on data obtained by X-ray tomography. Different neural network architectures were also tested. While a convolutional neural network seemed to provide interesting results, the particular structure of the diffraction signal (which is not translation invariant) led to the use of models such as Transformers. The approach adopted in this thesis has demonstrated its ability to quantify mineral phases in a solid. For more complex data, such as tomography, improvements have been proposed

Ce travail s'inscrit dans la poursuite des travaux effectués, d'une part à Cracovie sur l'influence des saumures sur la durabilité des bétons dans les mines de sel, et d'autre part, de ceux menés à Dijon sur les interactions entre les hydrates cimentaires et des solutions de force ionique. Son objectif est de préciser l'hydratation du ciment Portland dans des solutions salines concentrées. Des sels de deux cations et de deux anions ont été choisis, les chlorures et les nitrates de sodium et de potassium, pour mettre en évidence d'éventuelles interactions spécifiques. Compte-tenu de la complexité des ciments Portland, une approche simplificatrice consistant à étudier l'influence des solutions salines de concentrations variant de 0,4 à 5M sur chacune des phases constituant le ciment et leur mélange a été entreprise. Bien que la réactivité d'un mélange de phase ne soit pas exactement la réactivité d'un clinker, les effets observés sur les ciments industriels ont pu être expliqués.

Alloy 725 is used in critical oil and gas equipment. However, failures have occurred, evidencing the lack of understanding of the role played by microstructure and the limitations of the current regulations. This work found a distinctive microstructural feature in failed batches. Specifically, failed batches had a significant extent of F phase at grain boundaries, which increased cracking susceptibility. Additionally, the method developed to detect such microstructures may serve as a new qualification test.

La genèse de cristaux est un phénomène très largement répandu dans la nature. Chez les vertébrés, le dépôt de sels de calcium se produit normalement dans l'os et la dent ; cependant, des cristaux hétérotopiques ont également été observes. La connaissance des processus de calcifications, normales ou pathologiques, impose de nouvelles études et la caractérisation précise des phases minérales calcifiées. Pour ceci, de nombreuses méthodes physico-chimiques sont disponibles, chacune ayant ses indications propres. Notre travail était destiné à évaluer l'intérêt de différentes techniques d'analyse pour l'étude des phases minérales calcifiées ; de plus, nous avons établi un protocole pour leur identification en routine. Par une technique originale de déprotéination que nous avons développée, les cristaux ont été isolés et caractérisés par des outils classiques en laboratoire: la microscopie électronique à transmission et la microanalyse X. Les résultats ont été confirmés et précisés par des méthodes plus spécifiques, comme la spectrométrie de diffusion Raman, ou la diffraction électronique. Nous avons applique ces diverses techniques à l'étude de dépôts cristallins accompagnant le processus de calcification pathologique chez l'homme, notamment de l'épaule ; nous avons également étudié le mécanisme de calcification induite par la présence de biomatériaux en phosphate de calcium

Les interactions entre le fer métal et l'argilite du Callovo-Oxfordien choisie comme roche hôte pour le stockage des déchets radioactifs, a été étudiée expérimentalement. Le rôle des paramètres clés des transformations (rapports fer/argile, et liquide/roche) ont été étudiés à 90°C, et afin d'accélérer la cinétique des réactions à 150°C et 300°C. Les interstratifiés illite-smectite et les illites sont dissous et remplacés par de nouvelles phases argileuses. Les analyses au MET ont permis de déterminer des Fe-serpentines (phases à 7 Å, groupe de la berthiérine) à 90°C, des phases gonflantes de type smectite tri-octaédrique à 150°C, et des chlorites et des interstratifiés chlorite/smectite à 300°C. Quelle que soit la température, la transformation des feuillets illitiques (I et I/S) n'est pas complète et il reste toujours des feuillets à garniture interfoliaire sodi-calcique, interprétés comme des smectites résiduelles ou néoformées. En comparaison avec le système fer-smectite (bentonite), les différences portent sur la cinétique de réaction, beaucoup plus rapide dans le cas de l'argilite, et l'instabilité du quartz qui comme l'illite contribue à libérer le silicium nécessaire à la formation des silicates de fer. Les transformations observées trouvent des analogies avec les altérations hydrothermales et métasomatoses Fe-Mg des systèmes naturels
The interactions between the iron metal and the argillite from the Callovo-Oxfordian formation chosen as host for the disposal of the radioactive wastes, was experimentally studied. The role of the key parameters of the transformations (iron / clay, and liquid / rock ratios) was studied at 90°C, and, to accelerate reaction kinetics, at 150°C and 300°C. Mixed layered illite-smectite and illites are dissolved and replaced by new clay phases. TEM analyses show that Fe-serpentines (7 Å phases, group of the berthierine) predominates in run products at 90°C, tri-octaedral Fe-rich smectites at 150°C, and chlorites and probably smectite chlorite mixed layered at 300°C. Whatever the temperature, the illite and I/S replacement is not complete and trun products are always accompanied by sodi-calcic residual and/ or newly formed smectites. In comparison with the iron-smectite (bentonite) system, the differences concern the reaction kinetics which are much faster in the case of the argillite, and the instability of the quartz which, as the illite, contributes to release the silicium necessary for the formation of iron silicates. The observed process find analogies with the hydrothermal changes described in natural hydrothermal alterations and Fe-Mg metasomatism

Ce travail de thèse a appréhendé les mécanismes de stockage/libération, d’un point de vue élémentaire et isotopique, du calcium (Ca) et du strontium (Sr) sur ou dans des phases minérales communes des sols (minéraux primaires, minéraux argileux, oxy-hydroxydes, carbonate pédogénétiques). Une méthode de mesure robuste du δ88Sr a dû être développée et validée par la mesure de matériaux de références internationaux, pour la plupart jamais mesuré dans la littérature. Les résultats montrent que l’adsorption du Ca sur des minéraux phyllosilicatés génère un fractionnement isotopique par prélèvement préférentiel de l’isotope léger (40Ca) dans nos conditions expérimentales lorsque les minéraux possèdent une charge structurale et une surface spécifique importante et/ou un espace interfoliaire ouvert à l’adsorption de cations hydratés. Une étude sur des rhizolithes en milieu naturel a mis en avant que l’utilisation des isotopes du Ca et du Sr permet un traçage de source et de mécanismes efficaces dans les thématiques touchant au stockage de ces deux éléments dans les sols
This PhD thesis examined the mechanisms of storage and release, from and elementary and isotopically point of view, of calcium (Ca) and strontium (Sr) onto or into mineral phases commonly encountered within soils (primary minerals, clay minerals, oxy-hydroxides, pedogenic carbonate). A robust δ88Sr measurements method had to be developed in the laboratory and validated by the measurement of international reference materials, mostly never measured in the literature. The results of this work show that Ca adsorption onto phyllosilicate minerals generates a quantifiable isotopic fractionation by preferential uptake of the light isotope (40Ca) under our experimental conditions when the minerals have a significant structural charge and specific surface area and/or an interlayer space open to hydrated cations adsorption. A study on rhizoliths in natural environment has also highlighted that the combination of Ca and Sr isotopes allows an effective tracing of sources and mechanisms in the problematic related to the storage of these two elements within soils

Le " Conceptual Design " est la première étape d'un projet d'avion de transport de passagers. Classiquement, au cours de ce processus, un grand nombre de configurations possibles sont comparées après avoir été dimensionnées sur la base d'un processus d'optimisation déterministe, multidisciplinaire sous contraintes. L'objectif est de définir les paramètres principaux de l'avion qui répondent à un cahier des charges donné de haut niveau. A ce stade du projet, les ingénieurs doivent résoudre le problème en ayant très peu de connaissances sur le produit final et donc beaucoup d'incertitude. La gestion de l'incertitude est un point crucial : réussir à comprendre au plus tôt l'impact qu'elle aura sur la configuration et les performances de l'avion peut permettre de choisir les configurations qui présentent le meilleur rapport bénéfice sur risque ainsi que de réduire le temps de conception ultérieur et donc les coûts. Cette thèse introduit une nouvelle méthodologie pour la résolution d'un problème d'optimisation de configuration avion affecté par de l'incertitude. Dans un premier temps, la source principale d'incertitude présente à ce stade du projet est identifiée comme étant de l'incertitude de prédiction des modèles de simulation. Cette incertitude est de type épistémique. Elle est quantifiée à l'aide d'outils probabilistes. Pour ce faire, et en nous inspirant de la loi Béta, nous avons créé une nouvelle loi de probabilité générique, capable de s'ajuster à des distributions de formes très différentes, intitulée distribution Beta-Mystique. Dans un second temps, nous réalisons des études de propagation d'incertitudes à l'aide des méthodes de Monte Carlo et de propagation des moments, afin d'analyser la robustesse d'une configuration avion par rapport à une quantité d'incertitude donnée. Enfin, une optimisation sous contraintes probabilistes est résolue afin de générer des configurations avions robustes. Deux stratégies sont mises en place : l'approximation des contraintes probabilistes à l'aide de surfaces de réponses et la résolution du problème à l'aide de la méthode de propagation des moments
Conceptual aircraft sizing is the first step in the development project of a passenger transport aircraft. Classically, in this phase, a lot of aircraft configurations are compared after having been globally sized thanks to a deterministic, multidisciplinary and constrained optimisation problem. The purpose is to determine the main characteristics of the airplane according to a set of Top Level Requirements. At preliminary stage, designers have to deal with limited knowledge and high uncertainty when solving this problem. Managing that uncertainty is a major issue: assessing its impact on the design in the early stage allows to save time and cost. This PhD thesis introduces a new methodology to solve the aircraft design optimisation affected by uncertainty. First of all, the main source of uncertainty involved at this stage is identified as predictive model uncertainty, which is part of epistemic uncertainty. This uncertainty is quantified within a probabilistic framework. For that purpose, based on the Beta distribution, we create a new generic distribution function able to assume a wide range of distribution shapes: it is called Beta-Mystique distribution. Second of all, we realise uncertainty propagation studies with Monte Carlo and moment propagation methods, in order to analyse the robustness of aircraft configuration according to a set of uncertainties. Finally, a chance constrained optimisation is solved to produce a robust aircraft configuration. Two strategies are considered: the use of Surrogate models to approximate the probabilities and the resolution of the optimisation problem thanks to the moment propagation method

L'objectif de cette thèse est la quantification des phases de clinker de ciment par analyse d'images couleur issues d'un microscope optique. La segmentation des cristaux a été abordée par une double démarche adaptée aux contraintes industrielles : La première porte sur une méthode originale de calcul du gradient couleur dans le cas des images acquises avec une camera couleur standard mono-CCD. Ces images multi-spectrales ont la particularité de présenter une résolution réduite des composantes couleur par rapport à celle de la luminosité. L'adaptation d'une approche multi-échelle et une pondération des composantes sont intégrée dans un nouvel opérateur de gradient couleur multi-échelle (GCM). Les études comparatives avec des techniques classiques, effectuées dans le cadre de la détection des contours, montrent la contribution du GCM. Le deuxième modèle original concerne la segmentation d'images par un contour déformable de type "ballon". Notre modèle stabilise la déformation par normalisation de la longueur du contour actif avant chaque itération. Ceci permet des grandes déformations du contour sans requérir le ré-échantillonnage de la courbe, étape nécessaire dans l’approche classique. L’algorithme est plus rapide et plus robuste et autorise un contour initial loin du contour final. Le logiciel développé en partenariat avec la société Lafarge Ciments intègre ces différentes techniques de traitement d'image couleur : Pré-traitement des images, segmentation par approche contour effectuée à l'aide du GCM des images microscopiques couleur, une fermeture des contours. Les régions homogènes ainsi segmentées, sont ensuite classifiées grâce à des paramètres de texture et de couleur. Le système fourni une quantification des trois phases principales du clinker et une analyse statistique des dimensions des cristaux. Il remplace une mesure manuelle longue et fastidieuse et permet d’augmenter la qualité de la fabrication par des mesures plus fréquentes en sortie du four à ciment
The objective of this thesis is the quantification of cement clinker phases by analysis of color images acquired with an optical microscope. The segmentation of the crystals is approached in a double way adapted to industrial constraints. The first introduces an orignal computation of the color gradient for images acquired with a standard mono-CCD color camera. These multispectral images have the particularity of a reduced resolution of color components compared to that of luminance. The adaptation of a multiscale approach and weighting of the components are integrated in a new multiscale color gradient (MCG) operator. Comparative studies with classical techniques in the domain of edge detection, show the contribution of the MCG. The second original model concerns image segmentation by deformable contours of “balloon” type. Our model stabilizes the deformation by normalizing the contour length at each iteration. This allows big deformations of the contour without re-sampling of the contour, which is necessary in the classical approach. The algorithm is faster, more robust and allows an initial contour which is far from the final contour. The software developed in partnership with the company “Lafarge Ciments” integrates the different color image processing techniques. Pre-processing of the images, segmentation by edge detection using the MCG of the microscopic color images and edge closing. The homogeneous regions segmentation in this way are classified using color and texture parameters. The system computes a quantification of the three clinker phases and a statistical analysis of the crystal dimensions. It replaces long and tiring manual measurements and allows a high quality production by more frequent measurements at the exit of the cement kiln

Les maladies foliaires fongiques sont une contrainte majeure des systèmes céréaliers. Elles constituent par ailleurs de précieux modèles d'étude pour comprendre comment commence une épidémie, questionnement récurrent en épidémiologie végétale. Dans cette thèse ont été étudiés trois des principaux déterminants des phases précoces des épidémies de septoriose du blé causée par Zymoseptoria tritici : quantité, efficacité et origine de l'inoculum primaire. L'étude a porté sur deux épidémies successives dans deux parcelles de blé proches l’une de l’autre au sein d'un dispositif pluriannuel (2011-2013 ; Grignon, France). La première parcelle, caractérisée par l'absence de résidus, était exposée à des sources distantes d'inoculum primaire, et la seconde, en monoculture de blé depuis plusieurs années, présentait une quantité importante de résidus contaminés agissant comme source locale d'inoculum primaire. Dans la première partie de la thèse, la capture d’ascospores à l’aide d’un piège volumétrique couplé à une quantification de l'ADN par qPCR a permis de quantifier l'inoculum primaire présent dans l'air au-dessus des parcelles pendant les phases épidémiques précoces. Les limites de détection et de quantification ont été déterminées, discutées et utilisées afin d'estimer de faibles quantités d’ascospores. Ni la présence locale de résidus contaminés ni la quantité d’inoculum au-dessus des parcelles n'ont été corrélées avec la précocité des deux épidémies. Dans la seconde partie, la pathogénicité des ascospores et des pycnidiospores de Z. tritici a été estimée sur plante adulte et comparée. La période de latence consécutive à une infection par ascospore a été plus longue de 60 degrés-jour qu’après une infection par une pycnidiospore. Dans la troisième partie de la thèse, qui visait à identifier l'origine de l'inoculum primaire, deux stratégies ont été adoptées. La première stratégie a consisté à rechercher des changements dans la structure génétique de différentes sous-populations collectées dans les deux parcelles sur une période de trois années en utilisant des marqueurs neutres (SSR). Aucune structure n'a été identifiée, mais de légères différenciations chez certaines sous-populations, cohérentes avec le contexte épidémiologique (nature du cycle de reproduction dont elles découlent, période épidémique, intensité de maladie), ont été mises en évidence. Ces résultats n'ont toutefois pas permis de déterminer l'origine de l'inoculum primaire puisqu'aucune différence entre les sous-populations résidantes (locales) et immigrantes (distantes), ni de discontinuité génétique entre sous-populations de fin (saison n) et de début d'épidémie (saison n+1), n'a été mise en évidence. La seconde stratégie a consisté à comparer le profil d'agressivité (capacité de sporulation et période de latence) d’une population de Z. tritici collectée en début d’épidémie dans la parcelle en monoculture de blé, à celui d'une population résidante (ascospores issues des résidus présents dans la parcelle) et d'une population immigrante (lésions provoquées par des ascospores d'origine distante). Le profil de la population testée, plus proche de celui de la population résidante, a suggéré que l'épidémie avait été déclenchée majoritairement par un inoculum primaire d’origine locale. Il ressort de cette étude de cas qu’une gestion quantitative (réduction) de l'inoculum primaire serait probablement très peu efficace, tandis que sa gestion qualitative, tenant compte de l'adaptation différentielle de populations pathogènes à leurs hôtes, mériterait d’être intégrée dans des stratégies de protection (alternance de variétés dans le temps). Pour finir, la définition du début et de la fin d'une épidémie a été discutée, selon que l’on se place à une échelle annuelle (absence de l’hôte comme critère de début/fin) ou pluriannuelle (discontinuité de pression pathogène comme critère de début/fin, indépendamment de l’absence de l'hôte)
Fungal foliar diseases are a major constraint to cereal production systems. They constitute relevant models to elucidate how an epidemic begins, which is a recurrent question in plant disease epidemiology. In this thesis three of the main components of the early stages of the epidemics of septoria tritici blotch, a wheat disease caused by Zymoseptoria tritici, were studied: the quantity, the efficiency and the origin of primary inoculum. The study focused on epidemics occurring over the 2011-2013 cultural seasons in two wheat plots located close to each other in Grignon (France). The first plot, characterized by the absence of debris, was exposed to distant sources of primary inoculum, while the second plot, grown in wheat for several years, had a large amount of contaminated debris acting as a local source of primary inoculum. In the first part of the thesis, ascospore trapping using a volumetric spore trap combined with DNA quantification by qPCR allowed to quantify the inoculums present in the air above the wheat plots during the early stages of the epidemics. The limits of detection and quantification were determined, discussed and used to estimate small amounts of ascospores. Neither the local presence of contaminated debris nor the quantity of inoculum above the plots was correlated with the earliness of the epidemics. In the second part, the pathogenicity of Z. tritici ascospores and pycnidiospores was estimated on adult plants. The latent period following infections by ascospores was 60 degree-days longer than following infection by pycnidiospores. In the third part of the thesis, which aimed to identify the source of primary inoculum, two strategies were developed. The first strategy investigated changes in the genetic structure of different subpopulations collected from both wheat plots over a period of three years using neutral markers (SSR). No structure was identified, but slight differentiations in some subpopulations, consistent with the epidemiological context (nature of the reproduction cycle from which they derived, epidemic period, disease intensity) were highlighted. These results, however, did not allow to determine the origin of the primary inoculum because no difference between resident (local) and immigrant (distant) subpopulations, or a genetic discontinuity between subpopulations from the end (season n) and the beginning of epidemics (season n + 1), were identified. The second strategy compared the aggressiveness profile (sporulation capacity and latent period) of a Z. tritici population collected at the beginning of an epidemic in the monoculture wheat plot and of a resident population (ascospores ejected from debris present in the plot) and to an immigrant population (leaf lesions caused by ascospores of distant origin). The profile of the tested population, closer to that of the resident population, suggested that the epidemic was mainly initiated by primary inoculum of local origin. This case study showed that a quantitative management (reduction) of the primary inoculum would be probably inefficient, while its qualitative management, taking into account the differential adaptation of pathogen populations to their hosts, deserves to be taken into account in crop protection strategies (alternating wheat cultivars in time). Finally, the definition of the beginning and the end of an epidemic was discussed, depending if we consider an annual scale (absence of the host as a beginning or end criterion) or a multiannual scale (pathogen pressure discontinuity as the beginning or end criterion, regardless of the absence of the host)

Les eaux côtières du Sud du Golfe de Gascogne sont soumises à l’expulsion d’un panache fluvial au niveau de l’estuaire de l’Adour. Ces eaux douces peuvent entrainer de fortes variations des concentrations en matières minérales en suspension (MSM, en mg,l-1), en chlorophylle- a (Chla, en mg,m-3) et en matière organiques dissoutes colorées (MODC, en mg,l-1) contenues dans les eaux côtières. En modifiant la transparence de l’eau et en charriant des nutriments et des bactéries, elles peuvent affecter la productivité biologique et avoir un impact significatif sur la santé humaine. Notre étude a pour but de développer des algorithmes empiriques et de tester l’efficacité des images MODIS-Aqua pour la cartographie des substances particulaires et dissoutes contenues dans les eaux côtières soumises à l'influence du panache de l'Adour. Dans cet objectif, deux missions océanographiques ont été réalisées afin de mesurer simultanément les MSM, la turbidité (en NTU), la Chla et les MODC et la réflectance de télédétection de l’eau in-situ. Deux algorithmes empiriques opérationnels pour la quantification des matières minérales en suspension et de la turbidité ont été développés. Une automatisation du traitement des images MODIS-Aqua déjà corrigées des effets atmosphériques et à la résolution de 250 mètres (produit MYD09GQ) a été réalisée. Ce système opérationnel a permis de cartographier les concentrations en sédiments en suspension contenus dans le panache sur 246 jours, entre 2006 et 2009. La première étude à grande échelle spatiale et temporelle de la dynamique hydro-sédimentaire du panache de l'Adour a ainsi pu être réalisée. Finalement, plusieurs algorithmes ont été proposés pour la quantification des concentrations en chlorophylle-a dans le sud du Golfe de Gascogne. Ces relations empiriques devront être testées sur de nouvelles mesures in-situ afin de préciser leurs limites de validité. Notre étude montre l’apport de l’imagerie satellitaire MODIS pour la surveillance du panache de l'Adour. A plus long terme, un système efficace de surveillance de la qualité des eaux côtières de la côte Aquitaine pourrait être envisagé
The southern Bay of Biscay coastal waters are under the direct influence of the freshwater plume from the Adour estuary. The river outflow leads to a strong variability in the concentration of mineral suspended matters (MSM in mg l-1), chlorophyll-a (Chla, mg, m-3) and colored dissolved organic matters (CDOM in mg l-1) contained in coastal waters. By changing the transparency of the water and carrying nutrients and bacteria, they may affect biological productivity and have a significant impact on human health. Our study aims to develop empirical algorithms and test the efficiency of MODIS-Aqua imagery to map particulate and dissolved substances contained in coastal waters under the influence of the Adour plume. In this aim, two oceanographic missions were carried out to measure simultaneously the MSM, turbidity, Chla and CDOM and the remote sensing reflectance of water. Two empirical operational algorithms for quantification of suspended mineral matters and turbidity have been developed. An automated processing of atmospherically-corrected MODIS-Aqua-250m product (MYD09GQ product) was performed. This operating system has been used to map the concentrations of suspended sediment content in the plume at 246 days between 2006 and 2009. Thus, the first study at large spatial and temporal scale of the Adour plume dynamics has been achieved. Finally, several algorithms have been proposed in order to quantify the concentrations of chlorophyll-a in the southern Bay of Biscay. These empirical relations must be tested on new in-situ measurements to clarify their validity limits. Our study shows the contribution of the MODIS satellite imagery to monitor the Adour plume. In future, an effective monitoring system of Aquitaine coastal water quality could be considered

La standardisation des essais de crash implique une protection de l'occupant dans une position assise bien déterminée, sans tenir compte de la variété des caractéristiques individuelles, des positions réelles et des forces musculaires développées par les occupants lors de l'accident. L'étude de l'incidence des positions réelles, normalisées et atypiques, des caractéristiques morphologiques avant le crash et de l'impact des systèmes actifs est essentielle. En effet, durant cette phase appelée pré-crash, l'occupant anticipe les effets de chocs, modifie sa posture (mouvements des bras, etc. ) et génère des efforts (sur le volant, etc. ). Ces modifications cinématiques et dynamiques ont un effet sur la gravité des lésions occasionnées par l'accident. De ce fait, un nouveau modèle de sécurité automobile a été développé par les équipes C2S du LAMIH et LBMC de l'INRETS. Celui-ci consiste à déduire l'anthropométrie du conducteur puis sa position à chaque instant par des capteurs peu coûteux et une base de données sur les éventuelles réactions possibles du conducteur au moment de l'impact. Une connaissance des réactions au moment du choc permettra aux systèmes de protections de s'adapter en conséquence et ainsi optimiser au mieux la sécurité du conducteur. Il s'agira par exemple de modifier le temps de déclenchement et le volume des airbags, le repositionnement du siège ou les lois de comportement des prétensionneurs…Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse ont pour but de contribuer au développement de ce nouveau concept et tout particulièrement sur la création d'une méthode permettant de détecter les réactions et les postures du conducteur en temps réel, à partir d'essais réalisés sur simulateurs de conduite automobile
Standardisation of crash-tests implies that the occupants are protected and seated with a predetermined position. In addition, standardisation does not take into account individual characteristics, real position and anticipatory reactions during a crash. Thus, it is essential to study the incidences of human beings' morphologies before a crash. It is indeed very important to study the effects of real, standardised and atypical postures in relation with the active protection systems. In fact, during the phase called pre-crash, the driver anticipates and tries to avoid the crash with a swerving movement. During the crash, these kinematics and dynamical modifications increase the injuries severity of the car occupant. Thus, a new concept of automobile safety was developed by the C2S, a LAMIH's research team, and the INRETS-LBMC laboratory. This concept consists of deducing, in real time, the anthropometry, and the driver's reactions and postures, with basic sensors, in order to adapt driver's protection systems at the crash time. For example, this system will modify, in function of driver's characteristics, the volume of airbags, the seat adjustments, or the pretentionners' performances. This doctoral thesis contributed to create this new concept and to develop the methodology. This methodology will allow to detect, in real time, the driver's behaviour and position, from results obtained with driving simulator tests

La resonance magnetique nucleaire (rmn) du domaine du temps repond a une demande de la part de l'industrie agro-alimentaire pour la caracterisation et le controle de ses produits. Cette methode est tout a fait adaptee a l'etude de produits complexes tels que la matiere grasse laitiere. Un traitement original du signal fid de produits complexes nous a permis de determiner les temps de relaxation apparents t#*#2, courts, dans la plage de 50 a 600 microsecondes, et correspondant a des interactions macroscopiques entre le liquide et la matrice solide. L'utilisation de distributions continues a la place de parametres discrets nous a permis d'obtenir des parametres quantitatifs bien reproductibles. Cette methode a ete appliquee a l'analyse de la matiere grasse laitiere anhydre. Les distributions ayant des t#*#2 compris entre 50 et 600 microsecondes correspondent a des etats intermediaires representant environ 6% du signal total. Les mesures du temps de relaxation longitudinal t#1 en selectionnant l'information par le moyen des t#*#2 nous a permis de proposer un etat particulier pour ces differentes phases intermediaires. Nous avons egalement montre que le parametre t#1 est tres sensible a l'etat cristallin de la phase solide dans la matiere grasse. Nous montrons que la phase intermediaire n'est pas responsable des ecarts entre la rmn et l'analyse calorimetrique differentielle (acd) lors de la mesure du rapport solide/liquide, mais que ces ecarts sont dus a des caracteristiques techniques de l'acd.

Ce travail consiste en l'étude sous champ magnétique des propriétés électroniques des fermions de Dirac relativistes dans deux systèmes: graphène et isolants topologiques. Leur analogie avec la physique des hautes énergies et leurs applications potentielles ont suscité récemment de nombreux travaux. Les états électroniques sont donnés par un Hamiltonien de Dirac et la dispersion est analogue à celle des particules relativistes. La masse au repos est liée au gap du matériau avec une vitesse de Fermi remplaçant la vitesse de la lumière. Le graphène a été considéré comme un " système école " qui nous permet d'étudier le comportement relativiste des fermions de Dirac sans masse satisfaisant une dispersion linéaire. Quand un système de Dirac possède un gap non nul, nous avons des fermions de Dirac massifs. Les fermions de Dirac sans masse et massifs ont été étudiés dans le graphène épitaxié et les isolants topologiques cristallins Pb1-xSnxSe et Pb1-xSnxTe. Ces derniers systèmes sont une nouvelle classe de matériaux topologiques où les états de bulk sont isolants mais les états de surface sont conducteurs. Cet aspect particulier résulte de l'inversion des bandes de conduction et de valence du bulk ayant des parités différentes, conduisant à une transition de phase topologique. La magnéto-spectroscopie infrarouge est une technique idéale pour sonder ces matériaux de petit gap car elle fournit des informations quantitatives sur les paramètres du bulk via la quantification de Landau des états électroniques. En particulier, la transition de phase topologique est caractérisée par une mesure directe de l'indice topologique
This thesis reports on the study under magnetic field of the electronic properties of relativistic-like Dirac fermions in two Dirac systems: graphene and topological insulators. Their analogies with high-energy physics and their potential applications have attracted great attention for fundamental research in condensed matter physics. The carriers in these two materials obey a Dirac Hamiltonian and the energy dispersion is analogous to that of the relativistic particles. The particle rest mass is related to the band gap of the Dirac material, with the Fermi velocity replacing the speed of light. Graphene has been considered as a “role model”, among quantum solids, that allows us to study the relativistic behavior of massless Dirac fermions satisfying a linear dispersion. When a Dirac system possesses a nonzero gap, we have massive Dirac fermions. Massless and massive Dirac fermions were studied in high-mobility multilayer epitaxial graphene and in topological crystalline insulators Pb1-xSnxSe and Pb1-xSnxTe. The latter system is a new class of topological materials where the bulk states are insulating but the surface states are conducting. This particular aspect results from the inversion of the lowest conduction and highest valence bulk bands having different parities, leading to a topological phase transition. Infrared magneto-spectroscopy is an ideal technique to probe these zero-gap or narrow gap materials since it provides quantitative information about the bulk parameters via the Landau quantization of the electron states. In particular, the topological phase transition can be characterized by a direct measurement of the topological index

Ce travail consiste en l'étude sous champ magnétique des propriétés électroniques des fermions de Dirac relativistes dans deux systèmes: graphène et isolants topologiques. Leur analogie avec la physique des hautes énergies et leurs applications potentielles ont suscité récemment de nombreux travaux. Les états électroniques sont donnés par un Hamiltonien de Dirac et la dispersion est analogue à celle des particules relativistes. La masse au repos est liée au gap du matériau avec une vitesse de Fermi remplaçant la vitesse de la lumière. Le graphène a été considéré comme un " système école " qui nous permet d'étudier le comportement relativiste des fermions de Dirac sans masse satisfaisant une dispersion linéaire. Quand un système de Dirac possède un gap non nul, nous avons des fermions de Dirac massifs. Les fermions de Dirac sans masse et massifs ont été étudiés dans le graphène épitaxié et les isolants topologiques cristallins Pb1-xSnxSe et Pb1-xSnxTe. Ces derniers systèmes sont une nouvelle classe de matériaux topologiques où les états de bulk sont isolants mais les états de surface sont conducteurs. Cet aspect particulier résulte de l'inversion des bandes de conduction et de valence du bulk ayant des parités différentes, conduisant à une transition de phase topologique. La magnéto-spectroscopie infrarouge est une technique idéale pour sonder ces matériaux de petit gap car elle fournit des informations quantitatives sur les paramètres du bulk via la quantification de Landau des états électroniques. En particulier, la transition de phase topologique est caractérisée par une mesure directe de l'indice topologique
This thesis reports on the study under magnetic field of the electronic properties of relativistic-like Dirac fermions in two Dirac systems: graphene and topological insulators. Their analogies with high-energy physics and their potential applications have attracted great attention for fundamental research in condensed matter physics. The carriers in these two materials obey a Dirac Hamiltonian and the energy dispersion is analogous to that of the relativistic particles. The particle rest mass is related to the band gap of the Dirac material, with the Fermi velocity replacing the speed of light. Graphene has been considered as a “role model”, among quantum solids, that allows us to study the relativistic behavior of massless Dirac fermions satisfying a linear dispersion. When a Dirac system possesses a nonzero gap, we have massive Dirac fermions. Massless and massive Dirac fermions were studied in high-mobility multilayer epitaxial graphene and in topological crystalline insulators Pb1-xSnxSe and Pb1-xSnxTe. The latter system is a new class of topological materials where the bulk states are insulating but the surface states are conducting. This particular aspect results from the inversion of the lowest conduction and highest valence bulk bands having different parities, leading to a topological phase transition. Infrared magneto-spectroscopy is an ideal technique to probe these zero-gap or narrow gap materials since it provides quantitative information about the bulk parameters via the Landau quantization of the electron states. In particular, the topological phase transition can be characterized by a direct measurement of the topological index

La croissance de la demande en produits pétroliers (essence et gazole), en particulier dans les pays développés, et la nature limitée des ressources pétrolières conduisent l’industrie pétrolière à s’intéresser de plus en plus à l’exploitation et la transformation des huiles lourdes et extra-lourdes. Leurs propriétés non conventionnelles du fait de leur forte composition en asphaltènes (particules définies comme l'ensemble de constituants insolubles dans le n-heptane et solubles dans le toluène) nécessitent la mise en oeuvre de procédés de plus en plus sophistiqués à toutes les étapes de leur exploitation et de leur production. Ces bruts, situés principalement au Canada et au Venezuela, sont caractérisés par leur forte viscosité de 1 à 55 Pa.s (1 000 cP à 55 000 cP), qui rend leur transport en surface impossible dans leur état naturel. Le développement de solutions technologiques nouvelles repose sur une meilleure connaissance des propriétés thermo- physiques et du comportement colloïdal de ces produits.Les méthodes de caractérisation expérimentale et de modélisation utilisées pour les bruts conventionnels sont inadaptées pour les bruts lourds et extra lourds. La caractérisation PVT des bruts lourds fait l’objet de nombreux travaux à l’heure actuelle. Les propriétés à déterminer sont les équilibres de phase et les propriétés thermo physiques des phases en équilibre. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectifs principaux le développement de méthodes expérimentales et de modèles adaptés aux bruts lourds et aux procédés de récupération envisagés pour ces bruts (production froide, injection de solvant VAPEX, injection de vapeur SAGD, etc...)
Due to increasing demand for fuel, in particular for developed countries, and the limited nature of reserves, petroleum industry is, and will, growing concerned by the heavy and and extra-heavy oil processing. The non-conventional properties of these oils (due to a high asphaltene composition) require specific engineering solutions during the different steps of their processing. These crudes, mainly localized in Canada and Venezuela, are characterized by their strong viscosity, from 1 up to 55 Pa.s, which makes their transport to earth surface impossible. The development of new technological solutions is based on a better knowledge of the thermophysical properties and the colloidal behavior of these products. The methods of experimental characterization and modelling used for the conventional crudes are unsuited for both heavy and extra heavy crudes. To date, characterization PVT of heavy crudes is the subject of numerous studies. The properties to be determined are balances of phase and thermophysical properties of the equilibrium cycles. In this context, the main objectives of this thesis are not only the development of experimental methods and models suitable for heavy crudes, but also the recovery processes envisaged for these crudes (cold production, VAPEX process, SAGD process, etc…)