Добірка наукової літератури з теми "Dispositif pompe-Sonde"

L' acoustique picoseconde permet l'étude de structures aux dimensions sub-microniques grâce à l'utilisation d'ultrasons dont le contenu spectral peut s' étendre au-delà du THz. La génération et la détection de ces ondes sont rendues possibles par l'association de lasers impulsionnels femtosecondes à dispositifs de type pompe-sonde. Ce manuscrit de thèse décrit la mise en place d'une expérience d' imagerie opto-acoustique avec une résolution spatiale submicronique. L' utilisation combinée d'un échantillonnage optique hétérodyne et de cavités lasers à bas taux de répétition (50 MHz) permet de gagner plusieurs ordres de grandeur sur les temps d'acquisition et de disposer d'une très bonne résolution spectrale. Le manuscrit s'articule autour de trois parties. Dans un premier temps les deux cavités laser aux taux de répértition légèrement différents permettant l'échantillonnage otpique hétérdodyne sont présentées. Puis l'architecture et les performances du système d'asservissement de leur taux de répétion sont décrites. Dans la seconde partie du manuscrit, l'implémentation de cette double cavité dans une expérience pompre-sonde est détaillée et la possibilité de détecter des ondes acoustiques sub-THz avec une résolution de 50 MHz est démontrée. Enfin, dans le dernier chapitre, la puissance de cette expérience pour réaliser de l'imagerie ultra-rapide est illustrée au travers de deux exemples : l'étude d'ondes acoustiques de surface GHz dont la dispersion est induite par la présence d'une couche nanométrique et la détection d'hétérogénéités élastiques submicroniques

La mécanique cellulaire est impliquée dans de nombreux processus biologiques tels que l'adhésion, la migration ou la différenciation. Évaluer les propriétés mécaniques des éléments cellulaires est essentiel pour comprendre leur fonction dans ces processus et permet d'anticiper les perturbations en cas d'altérations pathologiques. Cependant, les techniques traditionnellement utilisées pour caractériser mécaniquement les cellules ne permettent pas d’éliminer les interactions entre les différents éléments cellulaires lors des mesures. L’acoustique picoseconde offre une nouvelle opportunité grâce à la génération et à la détection d’ondes acoustiques dont les fréquences peuvent atteindre le térahertz. Nous avons élaboré un protocole expérimental pour effectuer des mesures d’acoustique picoseconde sur des cellules vivantes immergées dans un milieu de culture. À l’aide d’une chambre d’imagerie, conçue pour la microscopie directe et inversée, et d’un transducteur opto-acoustique biocompatible, nous pouvons réaliser des mesures non invasives des propriétés mécaniques avec une résolution spatiale micrométrique. Nous avons ensuite étudié l'impact de la fixation sur la structure interne du noyau, à l'aide de la diffusion Brillouin résolue en temps. Cette étude démontre que la célérité acoustique dans le noyau augmente avec la fixation. Ces changements ne sont pas homogènes, mais affectent principalement les éléments du nucléoplasme présentant la fréquence Brillouin la plus faible. Nous avons également démontré l’importance de maintenir l’hydratation des cellules fixées pour éviter les modifications irréversibles provoquées par la déshydratation. En effet, les cellules réhydratées ne retrouvent pas les mêmes propriétés mécaniques que celles qu’elles avaient avant la déshydratation. Enfin, nous avons étudié, grâce à une analyse statistique sur un grand nombre de cellules souches mésenchymateuses et d’ostéoblastes, comment la structure interne du noyau évolue avec la différenciation. En comparant les cellules incubées pendant 24 heures avec celles ayant été incubées pendant 14 jours dans un milieu ostéogénique, nous avons observé que les cellules différenciées présentaient une concentration de chromatine plus élevée que les cellules non différenciées. Cette concentration se traduit par une augmentation de la fréquence Brillouin, qui est attribuée à un changement de la rigidité du noyau
Cell mechanics is involved in several biological processes such as adhesion, migration, or differentiation. Evaluating the mechanical properties of cellular elements is essential to understand their function in these processes and allows anticipating disruptions in case of pathological alterations. However, the techniques traditionally used to mechanically characterize cells do not allow eliminating interactions between different cellular elements during measurements. Picosecond acoustics offer a new opportunity thanks to the generation and detection of acoustic waves whose frequencies can reach the terahertz. We have developed an experimental protocol to perform picosecond acoustic measurements on living cells immersed in a culture medium. Using an imaging chamber, designed for direct and inverted microscopy, and a biocompatible opto-acoustic transducer, we can perform non-invasive measurements of mechanical properties with micrometric spatial resolution. We then studied the impact of fixation on the internal structure of the nucleus, using time-resolved Brillouin scattering. This study shows that the acoustic velocity in the nucleus increases with fixation. These changes are not homogeneous but mainly affect the elements of the nucleoplasm presenting the lowest Brillouin frequency. We also demonstrated the importance of maintaining hydration of fixed cells to avoid irreversible modifications caused by dehydration. Indeed, rehydrated cells do not recover the same mechanical properties as they had before dehydration. Finally, we studied, thanks to a statistical analysis on a large number of mesenchymal stem cells and osteoblasts, how the internal structure of the nucleus evolves with differentiation. By comparing cells incubated for 24 hours with those incubated for 14 days in an osteogenic medium, we observed that differentiated cells had a higher chromatin concentration than undifferentiated cells. This concentration results in an increase in Brillouin frequency, which is attributed to a change in nuclear rigidity

Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse portent sur la construction d'une nouvelle expérience d'atomes froids de strontium 84, depuis ses balbutiements jusqu'à l'obtention des pièges magnéto-optiques sur la raie large à 461 nm, puis sur la raie étroite à 689 nm.Les études menées avec cette expérience porteront sur la dynamique de relaxation de gaz quantiques placés initialement en situation hors-équilibre. Pour réaliser de telles expériences, un microscope à atomes sera mis en place prochainement et permettra de mesurer des fonctions de corrélations spatiales à partir de la répartition des atomes dans le piège optique bidimensionnel. C'est pourquoi, en parallèle du montage, des travaux ont été réalisés pour mettre au point un algorithme de reconstruction, indispensable au traitement des futures images obtenues par ce microscope. Ce manuscrit de thèse a pour objectif de détailler et justifier aussi précisément que possible les choix expérimentaux qui ont été effectués et de présenter le stade actuel d'avancement de l'algorithme de reconstruction d'images. Il reste encore quelques étapes de construction avant que le dispositif expérimental soit achevé: ajouter une chambre dans laquelle les mesures auront lieu, mettre en place le système d'imagerie et monter le système optique qui permettra de transporter les atomes entre les chambres à vide, les confiner dans un plan, d'effectuer la transition vers un condensat de Bose-Einstein et enfin les soumettre à un réseau optique bidimensionnel
This manuscript presents the first steps of a new ultracold atoms experiment using strontium 84. The aim of this experiment is to study the relaxation dynamics of quantum gases initially prepared in an out-of-equilibrium state. This experiment will include a quantum gas microscope, allowing us to measure spatial correlation functions in two-dimensionnal systems. The current state of the construction allows us to generate both magneto-optical trap of strontium: along its wide transition at 461 nm and its narrow transition at 689 nm. Concurrently with the experimental setup, we carried out works on a reconstruction algorithm required for the future data processing of the microscope images. This manuscript details experimental aspects, justifying their choices, and presents the current state of work on the reconstruction algorithm. There are still steps to complete the experimental setup: add a chamber where we will make the measurements to the vaccuum system, set up the quantum gaz microscope and all the required optics to transport the atomic clouds between two vaccuum chambers, to reach Bose-Einstein condensation and to confine the atoms in two-dimensionnal optical traps

Ce travail de thèse concerne le développement instrumental de deux bancs d'imagerie, basés sur deux techniques optiques "pompe-sonde" femtoseconde. La première approche est une technique d'imagerie à balayage laser à cadence vidéo utilisant sur un échantillonnage optique homodyne, tandis que la seconde utilise un échantillonnage optique hétérodyne et un balayage laser point par point. Ces bancs de mesure sont utilisés pour l'étude du transfert de chaleur et la métrologie thermique dans les nanomatériaux. Après une première partie concernant les principes de base d'une expérience "pompe-sonde" femtoseconde, une seconde partie est dédiée au développement instrumental des bancs pour des mesures ponctuelles, et à leur caractérisation. La troisième partie concerne l'application de ces bancs à l'étude thermique de nanomatériaux pour la microélectronique SOI. La dernière partie concerne la conception et la construction des deux bancs d'imagerie : à balayage laser à cadence vidéo, et à échantillonnage optique hétérodyne. Leurs performances et leur complémentarité sont étudiées et illustrées par des mesures thermiques et acoustiques sur un échantillon de test. L'imagerie par échantillonnage optique hétérodyne est à notre connaissance une technique entièrement novatrice et très prometteuse en nanothermique.

Ce travail de thèse est une étude expérimentale et théorique de la dynamique de phonons acoustiques dans des multicouches à l'échelle nanométrique par acoustique picoseconde et diffusion Raman. Nous avons étudié les caractéristiques de transmission, génération et détection des phonons acoustiques de très hautes fréquences (jusqu'au THz) de superréseaux et nanocavités réalisées a l'aide de matériaux semiconducteurs ou d'oxydes diélectriques. Nous avons conçu, optimisé et caractérisé des dispositifs phononiques apériodiques, et des nanocavités couplées. Enfin, nous avons utilisé les effets du confinement optique pour exalter les processus de génération et de détection de phonons cohérents et pour modifier les règles de sélection. Par ailleurs, nous avons développé des modèles permettant de calculer les réponses optiques et acoustiques de structures excitées par des impulsions lasers ultrabrèves, et d'évaluer la section efficace Raman dans des multicouches
Este trabajo de tesis presenta un estudio experimental y teórico de la dinámica de fonones acústicos en multicapas a la escala nanométrica usando técnicas de acústica de picosegundos y dispersión Raman. Estudiamos las características de transmisión,generación y detección de fonones acústicos de ultra-alta frecuencia (en el rango GHz-THz) de superredes y nanocavidades de materiales semiconductores u óxidos dieléctricos. Diseñamos, optimizamos y caracterizamos dispositivos fonónicos aperiódicos y sistemas de nanocavidades acústicas acopladas. Finalmente utilizamos los efectos de confinamiento óptico para amplificar los procesos de generación y de detección de fonones acústicos coherentes y para modificar las reglas de selección. Por otra parte, desarrollamos modelos que nos permitieron calcular las respuestas ópticas y acústicas de estructuras excitadas por pulsos láser ultracortos, y evaluar la sección eficaz Raman en multicapas
This thesis presents an experimental and theoretical study of the acoustic phonon dynamics at the nanometric scale, by picosecond acoustic techniques and Raman scattering. We have studied the acoustic phonon (with frequencies in the GHz-THz range) transmission, generation and detection in superlattices and nanocavities made of semiconductor or dielectric oxyde materials. We have designed, optimized and characterized aperiodic phonon devices and coupled acoustic nanocavity systems. Finally, we have used the optical confinenment effects to enhance the coherent acoustic phonon generation and detection processes and to change the selection rules. In addition, we have developed models to computen the acoustic and optical responses of structures excited by ultrashort laser pulses, and to evaluate the Raman scattering cross section in nanometric multilayers

Cette thèse porte sur les mécanismes d'excitation et d'émission des couches minces de nitrure de gallium dopées par des ions de terre rare (Eu3+, Er3+ et Tm3+) suite à une excitation optique (photoluminescence) ou électrique (électroluminescence) du matériau semi-conducteur.
A l'intérieur du GaN, deux catégories de site d'incorporation d'ions de terre rare peuvent être distinguées, à savoir les ions de terre rare "isolés" (c'est-à-dire ne contenant aucun défaut dans leur voisinage) et les complexes associant un ion de terre rare avec un piège, celui-ci pouvant provenir du dopage lui-même ou d'un défaut cristallin. L'excitation non-résonante est réservée au second type de centres et a lieu par transfert d'énergie lors de la recombinaison non radiative d'un exciton lié sur un piège proche de la terre rare.
La comparaison d'échantillons de GaN dopés in situ et par implantation ionique par l'ion Eu3+ montre que ces films présentent chacun deux types de complexes "Eu3+-piège" dont l'un est commun à tous les échantillons. Les différences d'efficacité d'excitation respectives des deux complexes s'expliquent par la proximité du piège correspondant.
Grâce à des expériences pompe-sonde combinant des lasers impulsionnel et continu, le chemin d'excitation des ions de terre rare est confirmé expérimentalement et deux des mécanismes d'extinction de leur luminescence (la photo-ionisation de pièges et l'effet Auger avec des porteurs libres) sont étudiés.
L'excitation électrique du GaN:Er3+ est également présentée. Les études en fonction de la température, du courant parcourant l'échantillon ou de la tension de polarisation mettent en évidence l'excitation par impact des ions de terre rare.

Ce travail de thèse est une étude expérimentale et théorique de la dynamique de phonons acoustiques dans des multicouches à l'échelle nanométrique par acoustique picoseconde et diffusion Raman. Nous avons étudié les caractéristiques de transmission, génération et détection des phonons acoustiques de très hautes fréquences (jusqu'au THz) de superréseaux et nanocavités réalisées a l'aide de matériaux semiconducteurs ou d'oxydes diélectriques. Nous avons conçu, optimisé et caractérisé des dispositifs phononiques apériodiques, et des nanocavités couplées. Enfin, nous avons utilisé les effets du confinement optique pour exalter les processus de génération et de détection de phonons cohérents et pour modifier les règles de sélection. Par ailleurs, nous avons développé des modèles permettant de calculer les réponses optiques et acoustiques de structures excitées par des impulsions lasers ultrabrèves, et d'évaluer la section efficace Raman dans des multicouches.