Literatura académica sobre el tema "Tomographie par absorption des rayons X"

During the last decades, the analytical techniques of X-ray absorption contrast imaging have systematically gained greater relevance, mainly due to the ability to attain non-destructive exploration of the sample interior. The significant improvement in spatial resolution offered by X-ray micro-tomography, as compared to conventional computed tomography, has motivated its insertion in many biomedical fields, among which dentistry stands out. Particularly, for endodontics, microCT appears as a method of remarkable potential interest to study procedures involved in root canal treatments, where one of the main needs is the anatomical characterization of the root canal in the teeth. The present work reports on the adaptation of the microCT equipment of the LIIFAMIRx⃝laboratory at the E. Gaviola Physics Institute, CONICET and UNC, thus allowing to acquire of radiographic images of dental samples of interest, to be later used in the implementation of algorithms, intended to tomographic reconstruction and volume segmentation. As a result, radiographic images of premolar teeth were obtained with good contrast between the different materials present, and three-dimensional representations, whose visualization is comparable with the real samples. Moreover, it was possible to characterize the root canal volume of the tooth both in its natural form and after having undergone the instrumentation process in which the pulp tissue is extracted.

En orthopédie dento-faciale, le praticien dispose d’un large éventail de techniques d’imagerie médicale pour l’aider dans ses différentes phases de diagnostic ou de suivi thérapeutique. Les clichés rétro-alvéolaires, rétro-coronaires, panoramiques ou la téléradiographie sont des techniques bidimensionnelles que l’on pourra compléter, si nécessaire, par des techniques volumiques ou sectionnelles (scanner à rayons X, tomographie volumique à faisceau conique ou cone beam). À chaque type de clichés correspondent des critères de qualité qu’il faut respecter afin de tirer le meilleur de chaque image, éviter les artéfacts ou les images construites susceptibles de diminuer l’apport diagnostique et donc le service rendu au patient. Il faut savoir perdre alors quelques instants pour parfaire le positionnement du patient dans l’appareil radiologique plutôt que de multiplier les prises de vues par manque d’optimisation des protocoles de radiologie.

La Tomographie par émission de positons (TEP) au 18F-Fluorodéoxyglucose (FDG) est une technique d'imagerie scintigraphique en plein développement depuis le début des années 90 et voit sa place grandir au sein des stratégies diagnostiques et thérapeutiques en cancérologie. La dernière génération d'appareil associant TEP et Tomodensitomètre à rayons X (TDM) permet de coupler informations métaboliques et morphologiques en une seule procédure d'imagerie améliorant encore les performances de la technique. Dans les cancers du testicule, les résultats de la TEP-FDG sont désormais bien connus. Sa principale application est l'évaluation des masses résiduelles après traitement des tumeurs germinales séminomateuses. En revanche, du fait de son inaptitude à différencier lésions de tératome mature actives des lésions cicatricielles non actives, son utilisation est limitée dans les tumeurs germinales non séminomateuses. En raison de sa capacité à explorer le corps entier et de ses performances souvent supérieures à l'imagerie radiologique, la TEPFDG présente potentiellement un intérêt lors du bilan d'extension initial dans certaines situations atypiques et également dans le cas particulier des récidives occultes avec ré-ascension inexpliquée des marqueurs tumoraux. Enfin, l'étude de la réponse à la chimiothérapie est également une application d'intérêt croissant.

La réaction de reformage du méthane par le CO2 en gaz de synthèse (H2, CO) a été étudiée sur catalyseurs à base de nickel, cobalt et de terres rares supportés. Les solides catalytiques ont été préparés par imprégnation sèche et caractérisés par absorption atomique et par la diffraction des rayons-X. La production d’hydrogène est remarquablement influencée par la nature de la phase métallique et des supports utilisés. L’ordre décroissent des conversions de CO2 et de CH4 ainsi que la production d’hydrogène des catalyseurs supportés sur silice est : Ru, Ni, Rh, Pt, Co. En revanche, l’activité des catalyseurs supportés sur l’alumine suit la séquence suivante : Rh , Ru, Pt.

De nombreuses études expérimentales sont conduites pour analyser quantitativement la cinématique et l’écrasement des grains à l’interface sable-pieu sous chargement axial. Néanmoins, les résultats sont obtenus soit post-mortem, soit en déformations planes, et principalement pendant l’installation du pieu. L’article présente une approche innovante associant la tomographie à rayons X et l’analyse d’images en 3D et permettant d’extraire des informations à l’échelle granulaire, pendant le chargement monotone et cyclique du pieu. Les tests sont réalisés sur un pieu instrumenté installé par fonçage monotone dans un échantillon dense de sable. Après son installation, le pieu est soumis à un grand nombre de cycles axiaux contrôlés en déplacement à contrainte radiale constante. Ces essais sont conduits dans une mini-chambre de calibration qui permet d’acquérir des tomographies à rayons X à haute résolution après différentes étapes de chargement. La réponse macroscopique de l’interface montre une évolution du frottement à l’interface pendant les cycles en deux phases, avec une augmentation non négligeable de la résistance de frottement dans la seconde phase. Pour ces deux phases, la mesure de la cinématique révèle un comportement du sable différent associé à une densification importante à l’interface. D’abord, le sol se contracte radialement dans une zone de 4 D50 d’épaisseur. Ensuite, les grains de sable se déplacent difficilement et la densité à l’interface atteint un seuil pour lequel le frottement sur le pieu augmente de manière significative.

Un décor de porcelaine est obtenu à l’aide de mélanges de pigments et de composants incolores qui, en se vitrifiant, fixent l’émail à la surface de l’objet et révèlent ainsi la couleu. Cet article s’intéresse à la stabilité d’un pigment de type spinelle au cours de la cuisson du décor. La caractérisation d’un grain de ce pigment par microscopie électronique, spectroscopie optique et absorption des rayons X, a permis de montrer que le changement de couleur parfois observé après cuisson résulte d’un enrichissement en chrome de la périphérie des grains de spinelle.

Abstract In the 1960s, a solid-hilted sword dating to the second half of the Middle Bronze Age (1450–1300 BC) was dredged up in a gravel quarry in the Rhône river at the village of Champagneux (Savoie, France). The sword belongs to the octagonal-hilted swords (German: Achtkantschwerter). This type, mainly found in the northern Alpine region and southern Scandinavia, was until then unknown in France. X-ray fluorescence (XRF) analyses and high-resolution X-ray computed tomography (μCT) of the hilt were carried out to understand how the hilt was cast and fixed to the blade. Thanks to the opportunities offered by these techniques, we were able to reconstruct the chaîne opératoire of this sword with a close inspection of the internal structure of the hilt. Furthermore, we visualised the surface of the sword’s tang located inside the hilt, which shows a series of five vertically arranged marks. Until now, similar symbols were only known on Late Bronze Age bracelets and tools, predominantly in the eastern part of the Alpine region. Although their exact function remains enigmatic, these marks are believed to be markers left by craftsmen on the object during their manufacture. On the solid-hilted sword from Champagneux, these marks could be linked to a way for the craftsman to remember which blade and hilt were supposed to be joined together, shedding light on the organisation of the production process behind this kind of weapon. Dans les années 1960, une épée à poignée métallique datant de la seconde moitié du Bronze moyen (1450–1300 av. J.-C.) fut draguée dans une gravière du Rhône à Champagneux (Savoie). Il s’agit d’une épée à fusée octogonale (en allemand : Achtkantschwert). Ce type, caractéristique de la région nord-Alpine et du sud de la Scandinavie, était jusqu’alors inconnu en France. Des analyses par spectroscopie de fluorescence X (XRF) et tomographie haute résolution par rayons X (μCT) ont été réalisées afin de comprendre comment la poignée a été coulée puis fixée à la lame. Ces méthodes nous ont ainsi permis de reconstituer la chaîne opératoire de cette épée en réalisant une inspection minutieuse de la structure interne de sa poignée. Nous avons par ailleurs été en mesure de visualiser la surface de la languette de la lame, insérée à l’intérieur du manche, qui présente une série de cinq marques disposées verticalement. Des éléments similaires n’étaient jusqu’à présent connus uniquement sur des outils et parures de du Bronze final, essentiellement dans la partie orientale de l’arc alpin. Bien que leur fonction exacte demeure inconnue, ces marques pourraient être des marqueurs laissés sur les objets au moment de leur fabrication. Dans le cas de l’épée de Champagneux, il pourrait s’agir d’un moyen pour l’artisan d’identifier rapidement dans son atelier la lame et la poignée devant être assemblées. Ces marques nous permettent ainsi d’obtenir de nouvelles informations l’organisation de la production de ce type d’arme.

Cette étude multiéchelle porte sur une méthode récente : la tomographie de rayons X, permettant de caractériser les matériaux essentiellement composites tels que les composites plastiques en bois, ou encore les élastomères. Grâce à cette technique, on pourra déterminer les propriétés physicochimiques et les comportements vis-à-vis de l'endommagement et de la viscoélasticité de nos matériaux. Mésoscopiquement, afin de nous rendre compte des capacités du scanner médical, une analyse d'homogénéité de phase est réalisée, celle-ci combinée à une étude statistique pouvant donner lieu à une révélation structurale comme dans le cadre d'un contrôle non destructif (CND) de défauts ou d'inclusions. Microscopiquement, une interprétation du phénomène de cristallisation induit par étirage et à basse température est également réalisée, ceci en suivant l'évolution de l'atténuation des rayons X. Macroscopiquement, les données apportées par les divers essais mécaniques conventionnels et in-situ (comme la rupture, la cavitation, la relaxation, ou encore le fluage statique et cyclique) sont comparées avec les résultats tomographiques. On terminera par une discussion sous forme de tableau comparatif entre la tomographie et les autres méthodes microscopiques
In this dissertation, one presents a multiscaled research by the X-ray computerized tomography to characterize the wooden plastic materials and rubbers about their physicochemical and viscoelastic properties, as well as their damage and fracture behaviours. At mesoscopic level, the homogeneous study on phase and the non-destructive control on defects and inclusions demonstrate the powerful capacity of our medical scanner. On the microscopic scale, the phenomena of crystallisation by tension and under the low temperature have been interpreted by the linear coefficient of X-rays attenuation. From macroscopic point of view, the data obtained from various mechanical tests such as fracture, cavitations, relaxation and creep have been compared with tomographic results. Finally, a table is shown to compare the CT with other microscopic method

La tomographie 3D par rayons X, utilisée tant pour le diagnostic médical que pour le contrôle non-destructif industriel, permet de reconstruire un objet en 3D à partir d’un ensemble de ses projections 2D. Le volume de reconstruction est usuellement discrétisé sur une grille régulière de voxels isotropes ce qui implique une augmentation de leur nombre pour atteindre une bonne résolution spatiale. Une telle représentation peut donc engendrer des coûts calculatoires et un volume mémoire de stockage particulièrement conséquents. Ce manuscrit présente une méthode permettant de discrétiser l’espace 3D de reconstruction de façon pertinente directement à partir de l’information structurelle contenue dans les données de projection. L’idée est d’obtenir une représentation adaptée à l’objet étudié. Ainsi, en lieu et place d’une grille voxélisée, on a recourt ici à un maillage tétraédrique épousant la structure de l’objet : la densité de mailles s’adapte en fonction des interfaces et des régions homogènes. Pour batir un tel maillage, la première étape de la méthode consiste à détecter les bords dans les données de projections 2D. Afin d’assurer une segmentation efficace et de bonne qualité, nous proposons d’exploiter le formalisme des tests statistiques pour paramétrer de façon optimale, automatique et rapide le filtre de Canny. L’information structurelle ainsi obtenue est ensuite fusionnée dans l’espace de reconstruction afin de construire un nuage de points échantillonnant les interfaces 3D de l’objet imagé. Pour ce faire, on procède à une rétroprojection directe des images de bords 2D pour obtenir une cartographie brute des interfaces 3D recherchées. Au moyen d’un filtrage automatisé par méthode statistique, on sélectionne les points les plus représentatifs, délimitant les interfaces avec précision. Le maillage adapté est finalement obtenu par tétraédrisation de Delaunay contrainte par ce nuage de points. Une reconstruction tomographique peut alors être réalisée sur une telle représentation en utilisant des schémas itératifs usuels pour lesquels les modèles de projecteur/rétroprojecteur sont adaptés. Nos expérimentations montrent qu’à partir d’un nombre restreint de projections sur 360° – i.e. 30 – notre méthode permet d’obtenir un nuage de points en très bonne adéquation avec les interfaces de l’objet étudié. La compression obtenue tant en termes de nombre d’inconnues à estimer qu’en espace mémoire nécessaire pour le stockage des volumes reconstruits est importante - jusqu’à 90% - attestant ainsi de l’intérêt de cette discrétisation. Les reconstructions obtenues sont prometteuses et les maillages générés de qualité suffisante pour envisager leur utilisation dans des applications de simulations – éléments finis ou autres
3D X-Ray computed tomography reconstruction is a method commonly used, nowadays, in both medical and non destructive testing fields to reconstruct a 3D object from a set of its 2D projections. The reconstruction space usually is sampled on a regular grid of isotropic voxels, thus inducing an increase in the number of cells used in order to get a satisfactory spatial resolution. This representation hence have a direct impact on the growth in computational cost of each reconstruction iteration and imposes the storage of volumes of considerable memory storage footprints. This dissertation introduces an approach to build an adapted sampling of the object of interest directly from a sparse dataset of projections and prior to any tomographic reconstruction. Instead of the usual voxel lattice, we make use of a tetrahedral mesh that tightly fits the object structure : cells density increases close to its interfaces and decreases in homogeneous regions. To create such a mesh, the first step of this work consists in the detection of edges in the 2D projection images. Segmentation quality being paramount for further stages, we introduce a statistical approach to automatically select crucial parameters of the selected edge detector - Canny's filter. This structural information then is merged within the 3D volume of reconstruction as a pointcloud adequately sampling the 3D interfaces of the studied object. To do so, we perform a direct backprojection of the 2D edge maps to obtain a rough 3D map of the desired interfaces. The points composing the cloud are placed according to this map by automated filtering of the rough map. This automation is attained by statistical approach. The adapted mesh is finally obtained by classical constrained Delaunay tetrahedralization algorithm on this cloud. CT reconstruction is performed on this new sampling by using usual iterative algorithms for which suitable models of projector/backprojector are proposed. Our experiments show that, using a sparse dataset - e.g. 30 projections - our method provides pointclouds tightly sampling the object interfaces. The compression achieved in the number of unknowns to estimate and in memory consumption for volume storage is sizable, vouching for the relevance of this sampling. Produced reconstructions are promising and the quality of meshes sufficient to contemplate their use in simulation applications, such as finite element methods

Aux limites des plaques tectoniques, la lithosphère est déformée et la déformation peut se localiser jusqu'à l'échelle kilométrique, avec formation de zones de cisaillement. Cela suggère que la résistance de la lithosphère est localement réduite. La formation de couches interconnectées de minéraux plus faibles mécaniquement est un mécanisme potentiel pour parvenir à un tel affaiblissement dans la lithosphère. Les péridotites serpentinisées sont couramment présentes dans et aux limites de plaques tectoniques. Elles sont principalement composées des minéraux serpentine et d'olivine, la serpentine étant généralement considérée comme étant plus déformable que l'olivine aux taux de déformation géologiques. La déformation devrait donc se distribuer préférentiellement dans la serpentine plutôt que dans l'olivine. Cela peut conduire à la formation de couches faibles interconnectées (IWL, pour « interconnected weak layer » en anglais) de serpentine, où la contrainte se localise.Ce travail est basé sur l'investigation microstructurale pour comprendre l'accommodation de la déformation dans les roches. Des agrégats d'olivine+serpentine sont utilisés comme proxy pour les péridotites partiellement serpentinisées. Ces agrégats sont déformés en torsion sous haute pression (HP, > 2 GPa) et hautes températures (HT, > 300°C) à un taux de déformation équivalent de 10-4 s-1. Les expériences sont couplées avec de la tomographie in-situ par contraste d'absorption de rayons X. J'obtiens des informations microstructurales en 2D et 3D sur la connectivité et l'orientation de la fabrique de la serpentine, plus déformable. La microscopie électronique est réalisée sur les échantillons post mortem pour relier les observations de tomographie en rayons X aux propriétés plastiques des phases.Je décris tout d'abord les procédures spécifiques, expérimentales et d'analyses d'images in situ, pour la déformation sous haute pression. Ensuite, j'étudie la déformation des agrégats sous un cisaillement croissant à plusieurs échelles d'observation. Le but principal est d'observer la formation et le développement des IWL. Les relations entre la morphologie et les propriétés plastiques des phases dans la roche sont étudiées pour comprendre la localisation de la déformation dans la péridotite partiellement serpentinisée.Les principaux résultats montrent que le régime de déformation dans les agrégats d'olivine + serpentine peut être décrit comme semi-fragile, la phase dominante olivine (plus résistante mécaniquement) présentant principalement une déformation fragile, tandis que la phase serpentine (plus déformable) montre un style de déformation ductile. Un cisaillement γ d'environ 4-5, une teneur en serpentine de 20 % en volume, et une fraction initiale de grands clusters (volumes de serpentine) > 15 % en volume, sont des conditions pour une configuration IWL dans les agrégats d'olivine + serpentine. Inversement, à une teneur en serpentine d'environ 10 % en volume, la configuration IWL ne se produit pas, indépendamment du cisaillement ou de la distribution de taille des clusters initiaux de serpentine. Dans ce cas, un comportement de type « load bearing framework » (LBF) est observé où les grains d'olivine se bloquent et sont broyés lors de la déformation, entraînant une réduction de la taille des grains. Ces grains réduits pourraient accommoder une grande partie de la déformation dans la roche.Ces résultats suggèrent que des teneurs en serpentine > 10 vol.% ou ca. 20 vol.% définissent un seuil clé pour des changements cruciaux dans la morphologie de la serpentine dans les péridotites serpentinisées déformées. Celui-ci pourrait correspondre à des changements importants dans la rhéologie et les propriétés mécaniques de la roche.Enfin, au vu de ces résultats je donne des perspectives sur la localisation de la déformation et l'initiation des zones de cisaillement dans la lithosphère
At plate tectonic boundaries, the lithosphere is deformed and strain localization occurs up to kilometers-scale, which can manifest in form of shear zones. The strain localization suggests the strength of the lithosphere is locally weakened. The formation of interconnected layers of weaker minerals in the lithosphere is a potential mechanism to achieve such weakening. Serpentinized peridotite is commonly found within and between tectonic plates. It is mainly composed of olivine and serpentine minerals. The latter is generally accepted to be weaker than olivine at geological strain rates. During deformation, strain is thus expected to preferentially partition into serpentine than into olivine. This can lead to the formation of interconnected weak layers (IWL) of serpentine where strain localizes.The present work is based on microstructural investigation to infer the strain accommodation in rocks. Olivine+serpentine aggregates with two compositions (10 and 20 vol.% serpentine) are used as a proxy for partially serpentinized peridotites. The aggregates are experimentally deformed in torsion at high pressures (HP, > 2 GPa) and high temperatures (HT, > 300°C) at an equivalent strain rate of 10-4 s-1. The experiments are coupled with in-situ absorption contrast X-ray tomography. I obtain 2D and 3D information on connectivity and structural layering in the microstructure of the ‘weak' serpentine. Electron microscopy is performed on recovered samples to link the in-situ X-ray tomography observations to the plastic properties of the phases.I first outline experimental and image-data processing procedures specific to in-situ HP experimental deformation. Then, I study the deformation of the aggregates with increasing shear deformation at multiple scales of observations. The main aim is to observe the onset and development of IWL in its microstructure. The relations between the morphology and plastic properties of the phases in the rock are investigated to understand the strain localization in serpentinized peridotite.The main results show the deformation regime in olivine+serpentine aggregates can be described as semi-brittle, with the dominant phase of olivine (‘stronger') mainly displaying brittle deformation, whereas the serpentine (‘weaker') showing a dominant ductile-style deformation. A strain γ of ca. 4-5, serpentine content of ca. 20 vol.%, and initial fraction of large clusters >15 vol.% determine the condition for IWL configuration in the olivine+serpentine aggregates. Conversely, at serpentine content of ca. 10 vol.%, IWL do not occur, independently of strain or initial clusters size distribution of serpentine. This is more consistent with a load-bearing framework (LBF) behavior, where the stronger olivine grains are jammed, and during deformation crush one another, leading to grain size reduction and accommodating much of the deformation in the rock. These findings suggest contents of serpentine >10 vol.% or ca. 20 vol.% define a threshold for crucial changes in the morphology, connectivity, percolation, of the weak serpentine in serpentinized peridotites under shear. This may lead to important changes in deformation behavior and mechanical properties of the rock.In light of these findings, I give some perspectives for strain localization and shear zones initiation in the lithosphere

L'imagerie cone-beam computed tomography (CBCT) est une méthodologie de contrôle non destructif permettant l'obtention d'images volumiques d'un objet. Le système d'acquisition se compose d'un tube à rayons X et d'un détecteur plan numérique. La recherche développée dans ce manuscrit se déroule dans le contexte industriel. L'objet est placé sur une platine de rotation et une séquence d'images 2D est acquise. Un algorithme de reconstruction procure des données volumiques de l'atténuation de l'objet. Ces informations permettent de réaliser une étude métrologique et de valider ou non la conformité de la pièce imagée. La qualité de l'image 3D est dégradée par différents artefacts inhérents à la plateforme d'acquisition. L'objectif de cette thèse est de mettre au point une méthode de correction adaptée à une plateforme de micro-tomographie par rayons X d'objets manufacturés poly-matériaux. Le premier chapitre décrit les bases de la physique et de l'algorithmie propres à la technique d'imagerie CBCT par rayons X ainsi que les différents artefacts nuisant à la qualité de l'image finale. Le travail présenté ici se concentre sur deux types d'artefacts en particulier: les rayonnements secondaires issus de l'objet et du détecteur et le durcissement de faisceau. Le second chapitre présente un état de l'art des méthodes visant à corriger le rayonnement secondaire. Afin de quantifier le rayonnement secondaire, un outil de simulation basé sur des techniques de Monte Carlo hybride est développé. Il permet de caractériser le système d'acquisition installé au laboratoire de façon réaliste. Le troisième chapitre détaille la mise en place et la validation de cet outil. Les calculs Monte Carlo étant particulièrement prohibitifs en terme de temps de calcul, des techniques d'optimisation et d'accélération sont décrites. Le comportement du détecteur est étudié avec attention et il s'avère qu'une représentation 2D suffit pour modéliser le rayonnement secondaire. Le modèle de simulation permet une reproduction fidèle des projections acquises avec le système réel. Enfin, le dernier chapitre présente la méthodologie de correction que nous proposons. Une première reconstruction bruitée de l'objet imagé est segmentée afin d'obtenir un modèle voxélisé en densités et en matériaux. L'environnement de simulation fournit alors les projections associées à ce volume. Le volume est corrigé de façon itérative. Des résultats de correction d'images tomographiques expérimentales sont présentés dans le cas d'un objet mono-matériaux et d'un objet poly-matériaux. Notre routine de correction réduit les artefacts de cupping et améliore la description du volume reconstruit.

L'objectif de cette thèse étudie puis d'implémenter une méthode de reconstruction sur la tomographie aux rayons X qui permette de scanner des gros échantillons avec une bonne résolution qui permettrait de scanner l'intérieur d'un cylindre(tomographie locale) et caractériser des matériaux réels. Notre méthode peut être réalisé pour améliorer la quantitative et la qualitative d'image de fantôme. Dans cette thèse, cet méthode est utilisé sue les matériaux cellulaires. Nous avons réalisé des essais in situ en tomographie aux rayons X sur le mousse ERG et les sphères creuses. Un comparaison entre les résultats d'Élément Finis et des essais réels montre le mécanisme d'endommagement de ces matériaux.

La tomodensitométrie (TDM) permet d'obtenir, et ce de façon non invasive, une image tridimensionnelle de l'anatomie interne d'un sujet. Elle constitue l'évolution logique de la radiographie et permet l'observation d'un volume sous différents plans (sagittal, coronal, axial ou n'importe quel autre plan). La TDM peut avantageusement compléter la tomographie d'émission par positrons (TEP), un outil de prédilection utilisé en recherche biomédicale et pour le diagnostic du cancer. La TEP fournit une information fonctionnelle, physiologique et métabolique, permettant la localisation et la quantification de radiotraceurs à l'intérieur du corps humain. Cette dernière possède une sensibilité inégalée, mais peut néanmoins souffrir d'une faible résolution spatiale et d'un manque de repère anatomique selon le radiotraceur utilisé. La combinaison, ou fusion, des images TEP et TDM permet d'obtenir cette localisation anatomique de la distribution du radiotraceur. L'image TDM représente une carte de l'atténuation subie par les rayons-X lors de leur passage à travers les tissus. Elle permet donc aussi d'améliorer la quantification de l'image TEP en offrant la possibilité de corriger pour l'atténuation. L'image TDM s'obtient par la transformation de profils d'atténuation en une image cartésienne pouvant être interprétée par l'humain. Si la qualité de cette image est fortement influencée par les performances de l'appareil, elle dépend aussi grandement de la capacité de l'algorithme de reconstruction à obtenir une représentation fidèle du milieu imagé. Les techniques de reconstruction standards, basées sur la rétroprojection filtrée (FBP, filtered back-projection), reposent sur un modèle mathématiquement parfait de la géométrie d'acquisition. Une alternative à cette méthode étalon est appelée reconstruction statistique, ou itérative. Elle permet d'obtenir de meilleurs résultats en présence de bruit ou d'une quantité limitée d'information et peut virtuellement s'adapter à toutes formes de géométrie d'acquisition. Le présent mémoire se consacre à l'étude de ces algorithmes statistiques en imagerie TDM et à leur implantation logicielle. Le prototype d'imageur TEP/TDM basé sur la technologie LabPET[indice supérieur TM] de l'Université de Sherbrooke possède tous les pré-requis pour bénéficier de ces nombreux avantages.

Les travaux de ce doctorat concernent le développement d'une technique de caractérisation non destructive encore peu utilisée dans le domaine de la microélectronique : la tomographie par rayons X dans un microscope électronique à balayage. Cet instrument a été utilisé pour l'analyse haute résolution d'interconnexions métalliques, telles que les piliers de cuivre ainsi que les vias traversants, utilisées dans le cadre de l'intégration 3D pour connecter verticalement plusieurs puces entre elles. Les contributions les plus significatives de ces travaux sont : (1) l'amélioration des capacités d'analyse offertes par l'instrument. De nombreuses études – simulations et expériences – ont été menées afin de déterminer et améliorer les résolutions 2D et 3D de ce système d'imagerie. Il a été montré que la résolution 2D de ce système d'imagerie pouvait atteindre 60 nanomètres. La qualité des images acquises et reconstruites a également été améliorée à travers l'implémentation d'algorithmes de reconstruction itératifs et de nombreuses méthodes d'alignement des radiographies. (2) La réduction du temps d'analyse d'un facteur 3 à travers l'implémentation d'algorithmes de reconstruction contraints tels que la méthode de reconstruction basée sur la minimisation de la variation totale. (3) La mise en place d'algorithmes de correction efficaces pour l'élimination d'artéfacts de reconstruction liés à la polychromaticité du faisceau de rayons X utilisé. (4) La mise en application de l'ensemble de ces algorithmes sur des cas réels, rencontrés par des technologues
In this thesis, an original non-destructive 3D characterization technique has been developed : the X-ray tomography hosted in a scanning electron microscope. This instrument is not widely used in the microelectronics field. This computed tomography (CT) system has been used for the high resolution analysis of metallic interconnections such as copper pillars and through silicon vias (TSVs). These components are widely used in the field of 3D integration to make vertical stacks of interconnected chips.The most significant contributions of this thesis are : (1) the enhancement of the analytical capabilities of the instrument. Many studies – simulations and experiments – have been performed in order to determine and improve the 2D and 3D resolutions of this imaging system. It has been shown that the 2D resolution of this instrument can reach 60 nanometers. The quality of the projections and reconstruction has also been improved through the implementation of iterative reconstruction algorithms and various projections alignment methods. (2) The reduction of the scanning time by a factor 3 through the implementation of constrained reconstruction techniques such as the reconstruction method based on the total variation minimization. (3) The application of effective correction algorithms for removing reconstruction artefacts due to the polychromaticity of the X-ray beam. (4) The application of all these reconstruction methods and algorithms on real cases encountered by materials engineers

Le but de cette etude est de mieux comprendre, a l'echelle atomique, le mecanisme d'echange a l'origine de l'interaction magnetique dans des aimants a base moleculaire. Mon travail a comporte trois volets: la synthese des echantillons, les mesures d'absorption des rayons x et une partie theorique pour l'interpretation des resultats experimentaux. Les aimants a base moleculaire que j'ai synthetises et etudies sont des cyanures bimetalliques de formules csa#i#ib#i#i#i(cn)#6. Xh#2o et a#i#i#3b#i#i#i(cn)#6#2. Yh#2o (a#i#i=cu#i#i, ni#i#i, co#i#i, fe#i#i, mn#i#i et cr#i#i). Ces materiaux sont ferro- ou ferrimagnetiques suivant la nature de l'ion de transition divalent a#i#i. J'ai mesure le dichroisme circulaire magnetique aux seuils l#2#,#3 des elements de transition a l'origine des proprietes magnetiques. Il s'agit d'experience d'absorption de rayons x a basse energie (500 a 1000 ev), en lumiere polarisee effectuees a lure et a brookhaven. Cette technique donne acces aux moments magnetiques portes par l'atome absorbant. En utilisant les modeles developpes par thole, j'ai extrait des mesures de dichroisme magnetique des informations specifiques aux ions metalliques a#i#i: fonction d'onde de l'etat fondamental (a#i#i est compose a 90% de 3d#n et 10% de 3d#n#+#1l), champ cristallin et charge effective de l'ion (n#d = n + 0,1) et moment magnetique porte specifiquement par l'ion (les contributions d'orbite et de spin ont ete determinees separement)

La première partie de l'étude a consisté à équiper un scanner ND8000 de machines d'essais mécaniques permettant de procéder à des observations in-situ de l'endommagement. Pour ce faire, des micro-machines de traction, de compression, et de délaminage mode I ont été conçues et construites. Elles fonctionnent à l'intérieur de l'orifice du scanner et sont capables d'appliquer des sollicitations monotones. Leur fonctionnement est compatible avec celui du scanner. Ainsi leur influence sur l'atténuation aux rayons X qui permettent de caractériser les matériaux étudiés est très faible. La seconde partie de l'étude a consisté à étudier l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur l'endommagement des élastomères et des matériaux composites à fibre de verre et matrice organique. Cette étude est traduite par une analyse des modifications de structure, de la création du dommage, de sa composition et de son évolution au cours des différentes phases du chargement mécanique, à travers l'analyse des profils d'atténuation acquis a ces différentes phases et par la technique d'analyse d'images. Ces deux points constituent l'originalité de ce travail. Une étude comparative de l'état d'endommagement en mesures in-situ, sous contrainte et hors contraintes, est menée et permet de mettre en évidence l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur la composition de la zone endommagée et sur la densité tomographique, qui est lie à la microstructure de la zone endommagée. Pour compléter et approfondir les analyses, des études sont menées avec les techniques de contrôle non destructifs telles que la radiographie classique, la transparence, la micrographie et la fractographie. L’utilisation conjointe de la tomographie, de la radiographie et de la transparence permettent de montrer que la zone endommagée en compression a une forme elliptique tridimensionnelle qui est conservée pendant les différentes phases d'évolution de l'état de contrainte mécanique. Ce caractère tridimensionnel de la zone endommagée impose l'utilisation d'une expression du taux de restitution d'énergie par unité de volume endommagée et non celle du taux de restitution pour décrire le comportement du composite. La forme du front de délaminage dans les matériaux composites verre/époxy est parabolique. La taille et la forme de la parabole sont fonction du niveau de chargement et du matériau. Les résultats obtenus sont confrontes a un modèle analytique trouve dans la littérature.

Cette thèse est consacrée à la mise au point d'un code de calcul permettant de simuler rapidement des images radiologiques réalistes en prenant en compte les principaux paramètres physiques à l'œuvre dans une chaîne d'imagerie par rayons X ou gamma. Dans la première partie, nous effectuons un tour d'horizon de l'état de l'art en matière de simulation des phénomènes de transport de rayonnement. Cette étude nous conduit à choisir une approche déterministe et à rechercher des solutions algorithmiques spécifiques, dédiées à la simulation d'images radiologiques et limitées dans un premier temps à la prise en compte du rayonnement directement transmis. Les solutions proposées, qui mettent l'accent sur la vitesse d'exécution et la robustesse, sont implémentées dans un code appelé VXI (Virtual X-ray Imaging). VXI permet d'effectuer aisément des simulations dans des configurations d'imagerie réalistes (spectre polychromatique, objets de géométrie complexe. . . ). La deuxième partie de cette thèse aborde la simulation du rayonnement diffusé par les objets inspectés. Nous proposons une méthode déterministe pour simuler le rayonnement diffusé d'ordre 1 sans recourir à une architecture de calcul parallèle. Cette méthode est validée en comparant les résultats qu'elle fournit avec ceux que donne le code de Monte Carlo Geant4
This PhD thesis is devoted to the development of a computer code enabling to simulate in a short time realistic radiological images, taking into account the main physical parameters acting in an X- or gamma-ray imaging chain. In the first part, we carry out a general survey of the state of the art in the field of radiation transport simulation. This study leads us to choose a deterministic approach and to seek specific algorithms, devoted to the simulation of radiological images and, at first, accounting only for the directly transmitted radiation. The proposed solutions, which emphasize execution speed and robustness, are implemented in a code named VXI (Virtual X-ray Imaging). VXI makes it easy to carry out simulations in realistic imaging configurations (polychromatic spectrum, objects with complex geometry. . . The second part of this thesis broaches the simulation of the radiation scattered by the inspected objects. We propose a deterministic method to simulate first-order photon scattering without having recourse to a parallel computing architecture. This method is validated by comparing its results with the ones given by the Monte Carlo code Geant4