Дисертації: "Microscopie acoustique haute fréquence"

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Fasolo, Christian. "Instrumentation acoustique de mesure vectorielle haute fréquence : application à la signature acoustique des matériaux par microscopie." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20225.

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Locatelli, Marie-Laure. "Etude du comportement électrique du transistor bipolaire de puissance en haute température." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0036.

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Анотація:

Le domaine des composantes de puissance haute température concerne à la fois les applications devant fonctionner en milieu à température ambiante élevée, et les applications en ambiance normale pour les quelles une augmentation de la puissance massique et volumineuse des équipements souhaitée. Dans ce contexte, nous nous sommes plus particulièrement attaché à l'étude du comportement électrique du transistor bipolaire de puissance dans la gamme de températures allant de 30°C à 260°C. Ont été successivement étudiées et analysées d'un point de vue physique les évolutions en température des principales caractéristiques à l'état bloqué, ainsi que les caractéristiques de communication sur charge résistive et induite. Une évaluation de la dissipation de puissance en fonction de la température de jonction du composant a été effectuée pour les différentes phases de son fonctionnement. Ayant écarté tout problème relatif au vieillissement et à la fiabilité, cette étude a montré que la fonctionnalité globale du transistor bipolaire de puissance est maintenue dans tout l'intervalle de température, malgré une diminution sensible de ces performances. L’augmentation des pertes de puissance lorsque la température croît entraîne une limitation de l'intérêt d'un fonctionnement à température de jonction élevée. Le silicium, semiconducteur exclusif de l'électronique de puissance moderne, est directement mis en cause, victime des dépendances en température de sa concentration intrinsèque de porteurs et de la mobilité des électrons et des trous. De l'analyse théorique du comportement à haute température du transistor bipolaire de puissance, et de la connaissance des propriétés physiques du carbure de silicium, sont déduits, pour finir, les bénéfices à attendre d'une substitution du silicium par de nouveau semiconducteur
The high temperature power device field concerns both the high ambient temperature applications an the systems opera ting at usual ambient temperature for which an increase in the power-to-weigh ratio is needed. In this frame, we particularly examined the electrical behaviour of the bipolar power transistor in the [30°C, 260°C] temperature range. We studied and analysed from a physical point view the on- and off-state characteristics, as also the switching characteristics under resistive and inductive load. An evaluation of the device dissipation versus junction temperature was made for each Phase of its switching operation Having left away all ageing and reliability problems, this study showed that the bipolar power transistor functionality is maintained in all the temperature range, though a perceptible performance diminution. The increase in power dissipation when the temperature is augmented leads to a limitation of the advantage of a high temperature operation of the component. Silicon, which is the sole semiconductor used for existing power devices, is personally involved especially because of its intrinsic carrier concentration and carrier mobility dependences on temperature. The analysis of the high temperature bipolar power transistor electrical characteristics, and the knowledge of the silicon carbide physical properties let us deduce the theoretical advantages of such a new semiconductor with regard to improvement of the bipolar power transistor performance at high temperature

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Saikouk, Hajar. "Imagerie par microscopie acoustique haute résolution en profondeur de la surface interne d'une gaine de crayon combustible de type REP." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS101/document.

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Анотація:

Les crayons combustibles au sein des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) sont constitués de pastilles de céramique (UO2 ou (U-Pu)O2) empilées dans des gaines en alliage de zirconium, le Zircaloy. Avant l'irradiation, il existe un jeu de fabrication entre les pastilles et la gaine de l'ordre d'une centaine de microns. Au cours de l'irradiation, ce jeu est rapidement réduit ou totalement rattrapé du fait des différentes déformations que subissent les pastilles et la gaine. La connaissance de la nature de ce contact pastille-gaine à chaud, nécessaire pour comprendre les phénomènes et valider les modélisations de l'évolution de l'état de l’interface en fonction du taux de combustion, est accessible aujourd’hui exclusivement à partir de mesures destructives effectuées en laboratoire de haute activité, après retour à froid des combustibles. Pour obtenir un plus grand nombre d’informations sur des zones d’intérêt étendues, ou sur un tronçon de crayon avant refabrication pour ré-irradiation en réacteur expérimental, un moyen de caractérisation non destructif de l’interface pastille-gaine est nécessaire. C'est dans ce contexte que l'Institut d'Electronique et des Systèmes UMR CNRS 5214 de l'Université de Montpellier développe, dans le cadre d'une collaboration avec le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, et en partenariat avec EDF et Framatome, un microscope acoustique adapté aux géométries cylindriques. Le travail mené au cours de cette thèse inclut la conception et l’adaptation d’une tête de mesure sur un banc prototype et la démonstration de la faisabilité de l’acquisition d’images haute résolution (quelques dizaines de microns) sur tubes de gaine, l’enjeu étant de conserver la focalisation sur l’ensemble des zones imagées sur un même tube de diamètre externe de l’ordre de 10 mm et de longueur de 100 à 500 mm. La difficulté à reproduire les conditions de contact pastille-gaine en laboratoire ont orienté le choix des échantillons simulants, élaborés à partir de tubes de gaine avec ou sans zircone et chargés localement de colle. Les acquisitions réalisées sur ces échantillons simulants montrent la capacité de la méthode à détecter les changements de structure de la surface interne de la gaine. La mesure est ainsi sensible à la présence d’une couche de zircone interne d’épaisseur de 10 $mu$m, et à la présence de matériau adhérent à l’intérieur du tube. Ces résultats montrent l’intérêt de poursuivre ces études, pour améliorer grâce à du traitement du signal l’interprétation des images avec pour objectif final l’adaptation de la méthode et sa qualification sur un banc sur crayon irradié
Pressurized Water Reactor (PWR) fuel rods are made of ceramic pellets (UO2,(U,Pu)O2 or gadolinium fuel) assembled in a zirconium alloy cladding tube. By design, an initial gap, filled with helium, exists between these two elements. However during irradiation this gap decreases gradually, on the one hand, owing to a variation in cladding diameter, due to creepdown caused by pressure from the coolant, and, on the other hand, increased pellet diameter, due to thermal expansion, and swelling. In hot conditions, during the second or third cycle of irradiation, the pellet/cladding gap is closed. However, during the return to cooler conditions, the gap can reopen. At a high burnup (generally beyond the 3rd cycle of irradiation) an inner zirconia layer of the order of 10 to 15 $mu$m is developed by oxidation leading to a chemical bonding between the pellet and the cladding. This bonding layer may contribute to a non-reopening of the pellet-cladding gap.Currently, only destructive examinations, after cutting fuel rods, allow the visualization of this area, however, they require a preliminary preparation of the samples in a hot cell. This limits the number of tests and measurements on the fuel rods. In this context, the Institute of Electronic and Systems of Montpellier University (IES - UMR CNRS 5214), in collaboration with the Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA), Electricité de France (EDF) and Framatome, is developing a high frequency acoustic microscope adapted to the control and imaging of the pellet/cladding interface by taking into account the complexity of the structure's cladding which has a tubular form. Because the geometrical, chemical and mechanical nature of the contact interface is neither axially nor radially homogeneous, the ultrasonic system must allow the acquisition of 2D images of this interface by means of controlled displacements of the sample rod along both its axis and its circumference. The final objective of the designed acoustic microscope is to be introduced in hot cells

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Meignen, Pierre-Antoine. "Capteur ultrasonore multiélément dédié à la caractérisation quantitative haute résolution." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT267/document.

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Les travaux présentés dans cette thèse s’appliquent à la caractérisation de propriétés mécaniques par la microscopie acoustique. Ils décrivent un capteur focalisé innovant qui autorise à la fois une topographie et une imagerie quantitative d’un matériau élastique. L’innovation consiste en la séparation des différents modes de propagation d’un matériau excité par une sonde focalisée multiélément. La mesure par temps de vol de la vitesse de propagation des modes de surfaces de matériaux élastiques et anisotropes offre une possibilité de quantification du module caractérisant l’élasticité : le module de Young. Le dimensionnement de la sonde multiélément qui est décrit ici est rendu possible grâce au développement d’un modèle de champs acoustiques permettant d’anticiper le champ rayonné par chaque élément. Un deuxième modèle traitant de l’étude temporel des signaux reçus par la sonde focalisée est aussi présenté pour vérifier le comportement discriminant de la sonde des différentes ondes pouvant se propager. La mesure de propriétés mécaniques par la sonde focalisée est appliquée à différents échantillons et propose des résultats cohérents avec une grande sensibilité. La possibilité de réaliser des images de propriétés mécaniques est ainsi démontrée. D’abord adaptée pour des fréquences de l’ordre de la trentaine de mégahertz, cette sonde possède un nombre limité d’éléments pour assurer une simplicité de conception et de fabrication permettant par la suite une miniaturisation du capteur pour atteindre des fréquences proches du gigahertz
The work presented in this thesis is applied to the characterization of mechanical properties by acoustic microscopy. It describes an innovative focused sensor that enables both topography and quantitative imaging of an elastic material. The innovation consists in the separation of the different propagation modes of a material excited by a focused multielement probe. Measuring the surface mode propagation velocity of elastic and anisotropic materials thanks to their time of flight provides a possibility of quantifying the module characterizing the elasticity: the Young's modulus. The dimensions of the multielement probe are described here and rely on an acoustic field model developed to anticipate the field radiated by each element. A second model studies the temporal behaviour of the focused probe and also verifies the discrimination of the different waves that propagate. The measurement of mechanical properties by the multielement probe is applied to different samples and provides consistent results with high sensitivity. The ability to produce images of mechanical properties is thus demonstrated. First suitable for frequencies near thirty megahertz, this sensor has a limited number of elements to ensure a simplicity of design and manufacture for a subsequent miniaturization of the sensor to achieve frequencies near the gigahertz

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Ezziani, Youness. "Caractérisatiοn ultrasοnοre haute résοlutiοn d’un film adhésif dans un assemblage aérοnautique". Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMLH14.

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Cette thèse s'intéresse à la caractérisation des propriétés d'un film adhésif dans un assemblage aéronautique tricouche de type Titane-Adhésif-Composite, représentatif de l’aube de fan du moteur LEAP. L'objectif principal est de déterminer avec précision l'épaisseur du film adhésif, ses propriétés mécaniques, ainsi que la qualité d’adhésion qu’il assure entre le titane et le composite, en utilisant des méthodes ultrasonores non destructives à haute fréquence, et donc à haute résolution. Cependant, cette détermination fine de l'épaisseur du joint adhésif et de ses propriétés mécaniques, des indicateurs clés de la qualité de l'adhésion, reste un verrou technologique non encore résolu dans l'industrie aéronautique en raison du contraste d'impédance très marqué dans ce type de structure : fort entre le titane et l’adhésif, et faible entre l’adhésif et le composite. L’enjeu de cette thèse est donc de relever le défi de la détection de l’écho de fond à l’interface Adhésif-Composite à haute fréquence. Ce défi est d'autant plus difficile que les hautes fréquences s'accompagnent d'une atténuation importante. Il est donc essentiel de trouver un compromis optimal entre une fréquence suffisamment élevée pour adapter la longueur d'onde à l'épaisseur de l'adhésif, mais pas trop élevée pour détecter les échos de fond, notamment l’écho de fond à l’interface Adhésif-Composite, avec une amplitude suffisamment exploitable. Dans un premier temps, une étude qualitative a été menée sur six échantillons tricouches (TA6V-Epoxy-Composite, fournis par Safran) à l’aide du microscope acoustique à balayage (SAM) PVA TEPLA 301, permettant la mesure précise de l’épaisseur du film adhésif époxy et l’évaluation de la qualité d’adhésion, en analysant l’écho de fond du film d’époxy, et en examinant la quantité d’énergie transmise à la couche composite en exploitant l’imagerie X-scan. Différents niveaux d'adhésion ont été identifiés : fort, moyen et faible. Par la suite, une étude quantitative a été réalisée à l’aide d’un modèle aux interphases, résolu par la méthode des séries de Debye, qui a permis de quantifier les niveaux d’adhésion de ces échantillons : un fort niveau d’adhésion pour l’échantillon 2 avec des coefficients d’adhésion (α = 1 et β = 1), un faible niveau d’adhésion pour l’échantillon 1 avec (α = 1 et β = 10⁻³), et un niveau d’adhésion moyen pour les échantillons 3, 4, 5 et 6 avec α = 1 et des valeurs de β intermédiaires
This thesis focuses on the characterization of the properties of an adhesive film in a three-layer aeronautical assembly of the Titanium-Adhesive-Composite type, representative of the fan blade in the LEAP engine. The main objective is to accurately determine the thickness of the adhesive film, its mechanical properties, and the quality of adhesion it provides between the titanium and the composite, using high-frequency, and therefore high-resolution, non-destructive ultrasonic methods. However, this precise determination of the thickness of the bonded joint and its mechanical properties, which are key indicators of the quality of the bond, remains an unresolved technological challenge in the aeronautical industry due to the significant impedance contrast in this type of structure : high between the titanium and the adhesive, and low between the adhesive and the composite. Therefore, the challenge of this thesis is to address the detection of the background echo at the Adhesive-Composite interface at high frequency. This challenge is further complicated by the significant attenuation associated with high frequencies. It is essential to find an optimal compromise between a frequency high enough to match the wavelength to the thickness of the adhesive, but not too high, in order to detect the background echoes, particularly the background echo at the Adhesive-Composite interface, with a sufficiently exploitable amplitude. Initially, a qualitative study was conducted on six three-layer samples (TA6V-Epoxy-Composite, provided by Safran) using the PVA TEPLA 301 scanning acoustic microscope (SAM), which allows the precise measurement of the epoxy adhesive film's thickness and the assessment of the quality of the adhesion by analyzing the background echo of the epoxy film and examining the amount of energy transmitted to the composite layer using X-scan imaging. Different levels of adhesion were identified : strong, medium, and weak. A quantitative study was then carried out using an interphase model solved by the Debye series method, which allowed for the quantification of the adhesion levels in these samples: a strong adhesion level for sample 2 with adhesion coefficients (α = 1 and β = 1), a weak adhesion level for sample 1 with (α = 1 and β = 10⁻³), and a medium adhesion level for samples 3, 4, 5 and 6 with α = 1 and intermediate β values

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Siry, Pierre. "Développement d'un dispositif d'acoustique picoseconde en microscopie optique de champ proche pour l'étude des propriétés élastiques de nano-objets." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066339.

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Méry, Yoann. "Mécanismes d'instabilités de combustion haute-fréquence et application aux moteurs-fusées." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2010. http://www.theses.fr/2010ECAP0012.

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Cette thèse présente une étude des instabilités haute-fréquence dans les moteurs-fusées. Ce phénomène, qui a posé de nombreux problèmes dans les programmes de développement de moteur, est abordé de trois façons complémentaires : expérimentalement, théoriquement et numériquement. Premièrement, des expériences sont menées afin d’identifier les principaux processus et d’apporter les mécanismes ayant lieu lorsque le moteur devient instable. Pour parvenir à ce stade, un nouveau modulateur (VHAM), capable de créer des ondes acoustiques représentatives de ce qui se produit dans un moteur réel, est conçu et caractérisé. La deuxième partie concerne l’analyse théorique. Deux modèles (FAME, SDM) sont développés en suivant les principales conclusions de la campagne expérimentale : les oscillations de dégagement de chaleur sont dues au mouvement transverse des flammes, et le phénomène est déclenché lorsque des gouttelettes deviennent suffisamment petites pour être convectées par le champ acoustique. En utilisant ces modèles comme base de référence, un code numérique (STAHF) est présenté. Son but est de rendre compte des mécanismes déjà identifiés pour un coût de calcul faible. Il est ensuite montré qu’il peut être utilisé pour étudier des moteurs-fusées grandeur nature. La LES compressible est choisie pour étudier l’interaction entre l’acoustique et la combustion numériquement. Un nouveau modèle de combustion pour flammes non-prémélangées basé sur une hypothèse de chimie infiniment rapide est présenté et validé sur une flamme bien documentée (H3). Il est ensuite utilisé pour étudier l’interaction entre une onde acoustique transverse et la flamme H3. Une comparaison entre le terme source de Rayleigh calculé à partir de la simulation et celui prédit par le modèle théorique FAME est finalement menée
This thesis presents a study of high frequency instabilities in rocket engines. This issue, which has plagued many engine development programs, is approached by three complementary viewpoints: experimental, theoretical, and numerical. First, experiments are carried out to identify the main processes involved and bring forth mechanisms taking place when an engine becomes unstable. To achieve this stage, a new modulator (the VHAM), capable of creating acoustic waves representative of what occurs in an actual engine, is designed and characterized. The second part of this thesis concern theoretical analysis. Two models are developed following the main conclusions of the experimental campaign: heat release oscillations are due to the transverse flames’ motion, and the phenomenon is triggered when droplets become small enough to be convected by the acoustic field. Using these models as a baseline, a numerical code (STAHF) is presented. Its purpose is to account for mechanisms identified previously for little computational cost. This code is validated on particularly responding situations observed during experiments. It is then shown that it can be used to study real scale rocket engines. The third point of view adopted to address the problem is numerical simulation. Full compressible LES is chosen to study the interaction between acoustics and combustion. A new combustion model for non-premixed flames with infinitely fast chemistry is presented and validated on a well documented flame (H3). It is then used to study the interaction between a transverse acoustic wave and the H3 flame. A comparison between the Rayleigh source term computed from the simulation and the one predicted by the theoretical model FAME is conducted eventually

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Cugnet, Boris. "Caractérisation et modélisation des antennes acoustiques haute fréquence à l'aide de la méthode des éléments finis." Valenciennes, 2002. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/cbd0ee1e-43f6-45fe-925f-f24dd7481846.

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L'objectif de ce travail est de créer des outils efficaces d'aide à la conception des antennes d'imagerie médicale à l'aide des codes de calcul éléments finis ATILA et EQI. Dans un premier temps, un modèle tridimensionnel a été mis en place permettant l'analyse harmonique d'une structure piézoélectrique rayonnant dans l'eau. Ce modèle 3D va ainsi permettre la modélisation numérique de mosai͏̈ques (antennes 2D) fabriquées à partir de matériaux piézocomposites. Dans un second temps, une étude numérique a été effectuée en utilisant un modèle 2D (ATILA-déformation plane) visant à mesurer l'influence d'une couche d'adaptation et d'un amortisseur sur le comportement d'un transducteur de type barreau. Un critère de choix du matériau d'adaptation a été établi garantissant l'éloignement des modes harmoniques de la bande passante du transducteur. Dans un troisième temps, une solution au problème de couplage inter-éléments est proposée et testée numériquement sur une antenne composée de cinq éléments
The aim of this work is to create effective tools to design medical transducer arrays with the help of finite element codes ATILA and EQI. First of all, a tridimensional model has been developped which enables harmonic analysis of a piezoelectric structure radiating into water. This 3D model enables numerical modelling of 2D transducer arrays made of piezocomposite materials. Secondly, a numerical study has been performed, using a 2D model (ATILA, plane strain approximation), which measures the influence of a matching layer and a backing on the behavior of a transducer bar. A choice criterion of the matching material has been found guaranteing no harmonic coupled modes in the bandwidth of the transducer. Thirdly, a solution to the problem of element cross-coupling is proposed and numerically tested using a simple five elements linear array

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Lescribaa, Dominique. "Caractérisation et contrôle des revêtements déposés au plasma par échographie impulsionnelle et microscopie acoustique basse fréquence." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0066.

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Ce travail de recherche a porté sur la caractérisation et le contrôle par des méthodes non destructives ultrasonores, de revêtements déposés au plasma. La caractérisation acoustique des revêtements est faite en déterminant la célérité et l'atténuation des ondes par une méthode fondée sur la spectroscopie ultrasonore. Un examen microstructural permet d'expliquer les propriétés particulières, célérité faible et atténuation élevée, par la présence de pores et de nombreuses microfissures dans ces matériaux. Le contrôle des interfaces a été réalisé à l'aide de deux techniques, l'échographie impulsionnelle et la Microscopie Acoustique Basse Fréquence (MABF). La connaissance des propriétés acoustiques des différents matériaux permet d'interpréter, de modéliser et de prévoir les réponses acoustiques issues des systèmes revêtus. En particulier, dans le cas de la MABF, nous avons modélisé la réponse V(z) des systèmes en utilisant la méthode de décomposition du champ rayonné par le traducteur en son spectre angulaire d'ondes planes. Enfin, les revêtements utilisés comme barrière thermique sont testés à haute température, en les soumettant à des sollicitations thermiques répétées. La dégradation du revêtement au niveau de l'interface, et l'évolution des propriétés acoustiques sont suivies à l'aide des techniques développées précédemment
This work deals with characterization and testing of plasma sprayed coatings using ultrasonic non destructive methods. The acoustic characterization of the coatings is made by measuring velocity and attenuation of waves with a method based on ultrasonic spectroscopy. Microstructural observations show porosity and microcracking in the plasma materials and allow us to explain the particular acoustic properties of these coatings that are a low velocity and a high attenuation. The testing of the interfaces bas been carried out using the pulse echograpby and the low frequency acoustic microscopy techniques. The knowledge of acoustic properties allows us to interpret, to model and to predict the acoustic responses got from the coated systems. In particular, in the case of the low frequency acoustic microscopy we have modelled the V(z) response of the systems using a method based on decomposition of the field radiated by the transducer in his plane waves angular spectrum. At last the coatings used like thermal barrier are tested at high temperature submitting them to repetitive thermal solicitations. The coating damage at its interface and the acoustic properties evolution are followed by the previously developed techniques

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Ficuciello, Antonio. "Analyse des effets acoustiques à haute fréquence/haute intensité sur l'injection coaxiale : application aux moteurs-fusées." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR106/document.

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Le contexte de ce travail repose sur l'étude des instabilités de combustion au sein des moteurs-fusées à propergols liquides. Cette étude se concentre sur les effets des champs acoustiques transverses de haute amplitude sur l'injection coaxiale en conditions non-réactives. La réponse acoustique du système d'injection est dépendante des propriétés locales du champ acoustique dans la cavité d'injection. La modification du processus d'atomisation, induit par le champ acoustique, a été analysée dans des configurations simples et multiinjection. Des expériences ont été menées pour des régimes d'atomisation de faibles et hauts nombres de Weber. Trois phénomènes ont été observés: un aplatissement du jet, une amélioration du processus d'atomisation et la déviation du système liquide. La combinaison de ces trois phénomènes en configuration multi-injection résulte en un phénomène de regroupement de gouttes. En présence de combustion, un tel regroupement pourraitmener à un dégagement de chaleur non-uniforme susceptible de déclencher ou d'entretenir des instabilités de combustion. Un modèle théorique basé sur les équations d'acoustique non-linéaire a été développé pour donner les expressions générales de pression de radiation et de forces de radiations résultantes appliqué aux objets sphériques et cylindriques en champ stationnaire ou progressif. Le modèle a été utilisé pour interpréter et quantifier les observations expérimentales en configurations liquide/gaz, trans-critique/super-critique et gaz/gaz, et a permis de montrer que le nombre de Helmholtz qui caractérise le champ acoustique, et le rapport de densité qui caractérise les deux milieux, sont deux paramètres cruciaux. Les principales conclusions montrent que le phénomène observé peut être interprété comme résultant de l'acoustique non-linéaire, dont le paramètre clé étant le ratio de densité. Cela exige que la couche séparant les deux milieux, vue comme une interface, ne doive pas être réduite uniquement à une interface liquide/gaz
The context of this work relies to high frequency combustion instabilities in Liquid Rocket Engines (LRE). The present research focuses on the effects of high amplitude transverse acoustic fields on non-reactive coaxial injection. The acoustic response of injection domes is found to be dependent on the local properties of the acoustic field in the injection cavity. The modification of the atomization process, induced by the acoustic field, has been analyzed in single and multi-injection configurations. Experiments were performed from low to high Weber number atomization regimes. Three phenomena are observed: jet flattening, improvement of the atomization process and deviation. The combination of these phenomena in multi-injection configurations leads to a droplet clustering phenomenon. In the presence of combustion, such a clustering could lead to non-uniform heat release rate which can trigger or sustain combustion instabilities. A theoretical model based on non-linear acoustics has been developed, providing general expressions of radiation pressure and resulting radiation force, for spherical and cylindrical objects in standing and progressive wave field. The model has been successfully used to interpret and quantify experimental observations in liquid/gas, trans-critical/super-critical and gas/gas configurations and showed that the Helmholtz number α characterizing the acoustic field and the density ratio η characterizing the two media are two parameters of importance. The major conclusions are that the observed phenomena can be interpreted as resulting from non-linear acoustics, the key feature being the density ratio. It is claimed that the layer separating the two media, seen as an interface, does not need to be restricted only to a liquid/gas interface

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Rey, Cédric. "Interactions collectives dans les instabilités de combustion haute fréquence : application aux moteurs fusées à ergols liquides." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2004. http://www.theses.fr/2004ECAP0927.

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L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension des mécanismes conduisant à l'apparition d'instabilités de combustion haute fréquence dans les moteurs fusées à ergols liquides. Ce type d'instabilité met en jeu un couplage entre phénomènes de combustion et modes acoustiques transverses du foyer. L'approche retenue est fondée sur des études complémentaires comportant une expérimentation détaillée dans une configuration représentative et des simulations numériques orientées vers la compréhension des mécanismes. L'ensemble de ces travaux montre que les interactions collectives entre les différentes flammes issues du plan d'injection induisent une structure spatio-temporelle des fluctuations de dégagement de chaleur avec une alternance entre les parties supérieure et inférieure du foyer susceptible de se coupler avec un mode tangentiel de la chambre. Ceci peut conduire à l'apparition d'une instabilité de combustion.

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Walter, Benjamin. "Fabrication de micro-résonateurs haute fréquence pour la microscopie à force atomique sur des objets biologiques." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10168/document.

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La Microscopie à Force Atomique (AFM) rapide et ses applications potentielles en nano-biotechnologie nécessite l’augmentation de la fréquence de résonance des sondes, constituées de levier résonant à quelques mégahertz. De plus, lors du passage en liquide, la fréquence de résonance ainsi que le facteur de qualité sont dégradés tandis que le système optique de mesure gagne en complexité. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent de remplacer le levier standard de l’AFM par un microsystème résonant à haute fréquence, présentant un facteur de qualité élevé et dont l’actionnement comme la détection seront intégrés. Après un état de l’art de l’AFM et de l’apport potentiel des microsystèmes pour la discipline, les détails de la conception d’une sonde basée sur un anneau en silicium vibrant suivant un mode elliptique munie d’une pointe sont présentés. Le procédé technologique 3D de fabrication collective sur substrats des sondes est détaillé. La pointe, dont l’apex présente un rayon de courbure nanométrique, est fabriquée par gravure chimique. L’actionnement électrostatique et la détection capacitive mettent en jeu un entrefer de 80nm auto-aligné. Un ensemble de caractérisations électriques et optiques permettent de mesurer et de calibrer les sondes avant leur montage sur un scanner AFM commercial. L’imagerie sur des échantillons biologiques, des origamis d’ADN, à l’aide d’une sonde fonctionnant à 11MHz et présentant un facteur de qualité à l’air de 1300 conclue ce manuscrit. La résolution en force obtenue est de 5pN.Hz-1/2
High speed Atomic Force Microscopy (AFM) and its potential applications in nanobiotechnology need to increase the resonance frequency of the probes limited in the case of the usual cantilever to a few megahertz. The first chapter describes the state of the art of the AFM and focus on the potential of MEMS in this area. The second chapter treats of the conception of a sensor taking advantage of the high resonance frequency of a silicon bulk mode resonator integrating a nanotip fabricated in batch process. We describe in the next chapter the realization of MEMS-based AFM Nanoprobes with integrated in-plane nanotip and 80nm self-aligned capacitive transduction gaps. The probes are fabricated using a photolithographic process and deep reactive ion etching. Small gaps being critical to maximize the capacitive transduction, the self-aligned 80nm capacitive gaps are obtained by thermal oxidation of the resonator side walls and polysilicon refilling. A chemical wet etching defines the in-plane nanotip thanks to the selectivity between the silicon planes. The radius of the tip apex obtained is about 10-20nm.One probe, working at 11MHz and showing a Q factor of 1300 is optically and electrically fully characterized. The probe holder of a Multimode Veeco microscope is replaced by a dedicated circuit board supporting the MEMS probe. The sample is constituted by DNA origami which is bimolecular self-assembled structure programmed to form various geometric shapes. In this case, 50nm side and 2nm height squares of DNA deposited on mica surface are used. For this probe, the minimal detectable force is estimated at 5pN.Hz-1/2

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Cheuret, François. "Instabilités thermo-acoustiques de combustion haute-fréquence dans les moteurs fusées." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011656.

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Les moteurs fusées sont des milieux confinés où la combustion a lieu dans des conditions extrêmes. Des instabilités de combustion peuvent se déclencher à haute-fréquence ; elles sont liées aux modes acoustiques de la chambre de combustion. Une chambre de recherche commune, CRC, permet d'étudier la réponse d'une flamme diphasique et turbulente aux oscillations acoustiques de faibles ou fortes amplitudes. La chambre est caractérisée à froid pour obtenir, notamment, le coefficient d'amortissement relatif des oscillations acoustiques. La structure et la fréquence des modes sont déterminées dans le cas où la chambre est couplée avec une cavité latérale. L'utilisation d'un canon à poudre, lors de l'étude de la réponse une excitation acoustique forcée de forte amplitude, nous a dirigés vers des flammes plus courtes. Les injecteurs ont été modifiés pour mener l'étude du niveau du bruit de combustion en fonction des conditions d'injection. La vitesse du gaz détermine si les flammes sont accrochées ou décrochées. Le niveau de bruit des flammes décrochées est plus élevé. Celui des flammes accrochées est proportionnel au nombre de Weber. Les flammes courtes, de longueur inférieure au rayon de la CRC, condition nécessaire pour obtenir un couplage efficace, sont les plus sensibles aux perturbations acoustiques. L'utilisation d'une roue dentée différentes positions dans la chambre a permis d'obtenir des renseignements sur l'origine du couplage thermo-acoustique dans la CRC, objectif principal de cette thèse. La flamme est sensible aux oscillations acoustiques de pression, avec un temps de réponse qui est quasi-nul. Ces observations suggèrent que dans les conditions de la CRC, nous observons essentiellement la réponse de la cinétique chimique aux oscillations de pression.

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Boisdron, Gilles. "Etude de l’atomisation d’un jet liquide assisté par air soumis à une onde acoustique stationnaire transverse haute fréquence." Rouen, 2006. http://www.theses.fr/2006ROUES057.

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Анотація:

Les instabilités haute fréquence dans les moteurs fusées impliquent un couplage entre l’acoustique du foyer et la combustion. Cette étude porte sur l’influence d’un champ traverse sur le processus d’atomisation d’un jet liquide assisté par air. Un injecteur coaxial est placé à un ventre de pression (VP) ou de vitesse (VV) d’une onde plane stationnaire limitée à des fluctuations de 3600 Pa. En VP, l’onde impose à l’écoulement gazeux annulaire une modulation pouvant conduire à l’émission d’intenses vortex, permettant au jet liquide de développer une instabilité précoce de type cisaillement. En VV, des effets non linéaires de pression de radiation provoquent l’aplatissement en nappe du corps continu liquide du jet. Un critère, basé sur un nombre de Bond de radiation, détermine son apparition. Elle s’atomise sous l’action d’instabilités intrinsèques de nappe, de Faraday et de rupture de membranes. Enfin, l’acoustique impose à certaines gouttes de rester ou revenir au ventre de vitesse
High frequency combustion instabilities ( ˜few kHz) in rocket engines imply a coupling between chamber acoustics and combustion. This study debates on the influence of a transverse acoustic field on the atomization of an air-assisted jet. A coaxial injector is placed at a pressure anti-node (PA) or velocity anti-node (VA) of a stationary plane acoustic wave with maximum fluctuation of 3600 Pa. At hte Pa, the acoustic wave modulates the annular gaseous flow and can induce the emission of intense vortices, which leads to a early shear-stress instability. Placed at a VA, non linear effects due to radiation pressure flattened the jet under the form of a sheet. A criterion, established from a radiation acoustic Bond number, determines its apparition. The sheet is atomised under the action of intrinsic sheet instabilities, Faraday instability and break-up of membranes. Acoustic effects organize the spray: amass and low speed droplets stay or go to the velocity anti-node

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Leguerney, Ingrid. "Caractérisation de la microstructure et des propriétés matérielles de l'os cortical par microscopie acoustique à balayage de haute résolution." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066219.

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Assaad, Jamal. "Modélisation des transducteurs piézoélectriques haute fréquence à l'aide de la méthode des éléments finis." Valenciennes, 1992. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/daff1271-db25-4894-82dd-828d666c589c.

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Анотація:

En imagerie acoustique comme en contrôle non destructif, la qualité des images obtenues en utilisant des réseaux de transducteurs à une ou deux dimensions dépend en grande partie du diagramme de rayonnement d'un transducteur élémentaire. L'objectif poursuivi dans cette thèse est la modélisation numérique du fonctionnement de tels transducteurs haute fréquence rayonnant dans un milieu fluide, dans la perspective de créer un outil efficace d'aide à la conception. Plus particulièrement, cette thèse concerne la modélisation bi-dimensionnelle des transducteurs haute fréquence en Niobate de Lithium (linbo#3) par la méthode des éléments finis, à l'aide du code Atila. Dans un premier temps, l'analyse modale de transducteurs a permis de définir la coupe optimale qui doit être utilisée pour les applications évoquées. De plus, les courbes de Fabian obtenues pour cette coupe ont été comparées avec succès aux courbes expérimentales, démontrant la précision de l'approche, même pour un matériau à forte anisotropie. Ensuite, l'analyse harmonique de ces transducteurs en rayonnement a exigé le développement d’éléments finis rayonnants monopolaires et dipolaires, ainsi que la mise au point d'un algorithme original d'extrapolation permettant le calcul du diagramme de rayonnement en champ lointain à partir des valeurs du champ proche. Plusieurs applications ont permis de valider cette approche: l’étude du rayonnement d'un cylindre infini immergé dans un fluide illimité, puis l’étude du rayonnement d'une source plane de largeur finie montée dans un baffle rigide ou dans un baffle mou. Enfin, les diagrammes de rayonnement de barreaux de linbo#3, de largeur comparable à la longueur d'onde, ont alors été calculés et comparés, avec une excellente concordance, aux diagrammes expérimentaux. Ces différents développements permettront désormais l'optimisation d'un transducteur élémentaire, quel que soit le matériau. La prise en compte de l'amortisseur arrière et, éventuellement, des couches d'adaptation pourra être envisagée. Le couplage acoustique entre transducteurs voisins pourra aussi être étudié. La directivité réelle d'une antenne pourra ainsi être calculée de façon plus précise.

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Vandernoot, Guillaume. "Caractérisation et optimisation de la restitution haute-fidelité en véhicule." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066575.

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Moron, Philippe. "Mise en oeuvre de méthodes énergétiques dans l'étude du comportement vibratoire de structures complexes dans le domaine des moyennes et des hautes fréquences." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1734_pmoron.pdf.

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Анотація:

Ce travail de thèse traite de la mise en oeuvre et de la validation de la méthode énergétique simplifiée, concernant l'etude du comportement vibratoire a moyennes et hautes fréquences de systèmes mécaniques. Tout d'abord, nous montrons qu'il est possible de prédire correctement le niveau de densité d'energie de systèmes ayant des dimensions différentes. A ce titre, nous étudions d'une part le couplage de systèmes discrets de type absorbeurs dynamiques avec des systèmes continus, tels que des poutres et des plaques rectangulaires. Nous étudions d'autre part le couplage d'une plaque et d'un raidisseur, couplage qui pressente un grand intérêt industriel. Ensuite, nous étudions le comportement vibratoire de systèmes de type plaques assemblées. L'étude de ces systèmes a fait l'objet d'un logiciel implanté dans l'environement CATIA-ELFINI. Nous décrivons ce programme, ainsi que les tests de Benchmark dont il a fait l'objet. Nous montrons que la méthode énergétique simplifiée présente l'avantage vis-a-vis de l'analyse statistique énergétique et de l'analyse de l'intensité vibratoire, de pouvoir être utilisée lorsque les systèmes présentent des niveaux d'amortissement relativement élevés, et lorsqu'ils ne sont plus dans des conditions de forte réverbération. Enfin, nous montrons, grâce à une étude expérimentale, que le comportement vibratoire de systèmes courbes de type coques cylindriques excitées en flexion, peut être appréhendé à partir de modèles de types plaques à facettes par la méthode énergétique simplifiée. Nous montrons que plus le nombre de facettes est important, plus la prédiction de la méthode est proche du niveau de densité d'énergie mesure sur la coque. Nous concluons à la convergence de la méthode dans ce cadre. D'autre part, nous montrons que la prise en compte du coefficient d'amortissement sur les tiers de bande d'octave permet une meilleure prédiction des niveaux d'energie, et de mieux appréhender la zone fréquentielle correspondant au phénomène de rayonnement
The goal of this doctoral thesis project is the implementation and the validation of the so-called "simplified energy method", which pertains to the study of the vibrational behaviour in the mid-and-high-frequency range of mechanical systems. At first, it was proven that it is possible to predict correctly the energy density level of systems that have different dimensions. Thereby, on the one hand, the study of the coupling between a discrete absorbing system and a continuous system, such as a beam or a rectangular plate, was achieved, and likewise, so was between a stiffener and a plate. It may be noticed that the last application example is of interest to industry. Next, the vibrational behaviour of assembled-plate systems was studied. This study led to software implanted in the CATIA-ELFINI environment for Dassault-Aviation. A description of the bench-mark tests performed is included. It was revealed that the simpli¬fied energy method does not rely on the hypothesis of great reverberation of the statistical energy analysis and of the wave intensity analysis. Thus, it is possible to have a good prediction level even when the damping coefficient of the considered system is strong. As the final stage, an attempt to validate the experimental model was made, using the vibrational behaviour of a cylindrical shell submitted to bending excitation with the sim¬plified energy method with models of plates as panels as the test model. It is proven that the greater the number of panels, the better the prediction of the energy densities of the cylindrical shell. The convergence of the method in this particular case is validated. More¬over, we show that taking into account the experimental damping coefficient can provide much more effective predictions, notably in the frequency range corresponding to the sound radiation

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Jaffré, Britta. "Mise au point de méthodes innovantes d'échographie quantitative de très haute résolution du cartilage articulaire : applications à l'évaluation de thérapeutiques." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112239.

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OBJECTIF: Les méthodes d'imagerie courantes ne permettent pas un diagnostic précoce de pathologies articulaires dégénératives avant l'irréversibilité des lésions. Notre équipe a montré l'utilité de l'échographie quantitative à 50 MHz (résolution: 25 mM) pour détecter des lésions précoces du cartilage de rat lors d'un modèle d'arthrose. La rétro diffusion ultrasonore semble sensible à l'organisation du réseau collagénique mais pas au contenu en protéoglycanes. L'objectif du présent travail était la mise au point de méthodes d'imagerie ultrasonore de haute résolution pour la caractérisation du cartilage et de l'os sous-chondral et leur application à l'évaluation de thérapeutiques. MATERIEL ET METHODES : Nous avons étudié les effets sur le cartilage articulaire et l'os sous-chondral de rat d'un modèle d'arthrite et de traitements thérapeutiques par échographie quantitative à 50 MHz et par microscopie acoustique à balayage (MAB, 100-400 MHz). Nous avons également appliqué l'échographie à 50 MHz à la caractérisation du cartilage arthrosique humain. Nos résultats ont été comparés à ceux obtenus par des méthodes de référence (histologie, biochimie et microradiographie). RESULTATS : Les ultrasons à 50 MHz s'avèrent sensibles aux effets de l'arthrite et des anti-inflammatoires sur le cartilage et l'os de rat et aux variations de l'organisation collagénique suivant la localisation sur le plateau tibial humain. La MAB permet de visualiser les modifications du cartilage calcifié et de l'os au cours de la maturation et d'un modèle d' arthrite et semble révéler chez le rat mature une différence de minéralisation entre ces deux tissus. CONCLUSION: Ces travaux montrent l'intérêt de l'échographie quantitative à 50 MHz pour la caractérisation du cartilage pathologique humain et animal et de son suivi sous thérapeutiques. La MAB quantitative apparaît comme une technique prometteuse pour étudier les variations de densité et/ou d'élasticité des tissus minéralisés
PURPOSE: Current imaging modalities do not allow early diagnosis of degenerative joint disease before irreversible damage occurs. Our group bas shown that 50 MHz ultrasonography (25 mM resolution) is able to detect early cartilage lesions induced by an experimental model of osteoarthritis in rats. Backscatter seems sensitive to collagen network organization but not to proteoglycan content. The purpose of the current work was the development of high-resolution ultrasound imaging techniques to characterize cartilage and subchondral bone and their application to the evaluation of therapeutics. MATERIALS AND METHODS: We have studied the effects on rat cartilage and bone of a model of arthritis and of anti-inflammatory drugs by 50 MHz quantitative ultrasonography and scanning acoustic microscopy (SAM, 100-400 MHz). We have also used 50 MHz ultrasonography to characterize human osteoarthritic cartilage. Our results were compared to reference techniques such as histology, biochemistry and microradiography. RESULTS: 50 MHz ultrasound is sensitive to the effects of arthritis and anti-inflammatory drugs on rat cartilage and bone and to the reorganization of the collagen network related to the localization on the human tibial plateau. SAM allows visualization of the changes of calcified cartilage and bone during maturation and induced by a model of arthritis and appears to reveal a difference in the degree of mineralization between these two tissues. CONCLUSION: Our results show the value of 50 MHz quantitative ultrasonography for the characterization of human and animal cartilage in different pathological stages and its follow-up during therapeutic treatment. Quantitative SAM appears to be a promising technique to study the changes in density and/or elasticity of mineralised tissues

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Bardaine, Anthony. "Elaboration de films piézoélectriques de PZT par procédé sol-gel composite : application à la transduction ultrasonore haute fréquence." Thesis, Tours, 2008. http://www.theses.fr/2008TOUR4031.

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A haute fréquence ultrasonore (HF), de 30 à 50 Mhz, la préparation de revêtements épais (20 à 40 um) offrant de bonnes propriétés piézoélectriques constitue un enjeu technologique majeur pour la réalisation de sondes echographiques performantes. Cette étude explore le procécé sol-gel composite pour l'élaboration de films piézoélectriques épais de PbZr0,52Ti0,48O3 (PZT). De la synthèse des solutions composites à l'intégration des films dans une sonde, chaque étape du procédé est étudiée pour répondre au cahier des charges : performance piézoélectrique, focalisation et haute fréquence ultrasonore. Ce travail a permis d'établir un protocole de préparation des films avec des coefficients ultramagnétiques (kt) supérieurs à 40%. Ces résultats prometteurs ont permis de réaliser deux prototypes de transducteurs mono et multiéléments (barrette). Ceux-ci présentent des performances électroaccoustiques élevées, et montrent la pertinence de ce procédé pour la fabrication de transducteurs ultrasonores HF
At high ultrasonic frequency (HF), from 30 to 50 Mhz, good piezoelectric films in the 0-40 um thickness range have to be prepared to build high performing probes. This study explores the sol-gel composite process to develop piezoelectric thick films of PbZr0,52Ti0,48O3 (PZT). From solutions synthesis to film in probes integration, each step of the process is studied to respect specification : piezoelectric performance focusing and high frequency. Composites films with effective coupling coefficient (Kt) above 40% have been here obtained. These promising results allowed the fabrication two types of transducter : a single element and a 128 element linear array. These transducters working at 20 and 30 MHz have both high electro accoustical performances, and definitively show that this composite sol-gel process is of interest for the high frequency ultrasonic transducer fabrication

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Virgilio, Christophe. "Caractérisation du mouillage de surfaces micro/nanostructurées par méthode acoustique haute fréquence : application aux traitements humides dans l'industrie de la microélectronique." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0018/document.

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L’augmentation de la densité d’intégration de composants électroniques (CMOS, FDSOI 14 nm, mémoires flash) et le développement de nouveaux dispositifs (capteurs d’images, composants photoniques) font émerger de nouveaux problèmes de fabrication des puces dans l’industrie de la microélectronique. L’efficacité des procédés humides de gravure et de nettoyage de la surface structurée des composants peut être limitée par un mouillage incomplet des micro/nanostructures dont les dimensions chutent alors que les rapports d’aspect augmentent fortement. L’état de mouillage et les cinétiques de remplissage des micro/nanostructures constituent alors deux paramètres clés pour adapter au mieux les procédés humides. Ce travail de thèse, réalisé en collaboration avec STMicroelectronics, présente une méthode acoustique originale de réflectométrie haute fréquence appliquée à la caractérisation du mouillage de surfaces structurées industrielles aux échelles micrométriques (vias) et nanométriques (tranchées profondes d’isolation de pixels, contacts de transistors CMOS). Deux modèles acoustiques ont été développés : un modèle numérique par différences finies et un modèle analytique basé sur la diffraction. Ils nous ont permis de mieux comprendre le comportement de l’onde acoustique dans les micro/nanostructures et d’interpréter les mesures expérimentales de mouillage. Nous avons alors déterminé localement l’état de mouillage des structures (état Wenzel, Cassie, composites) et détecté l’imprégnation de surfaces initialement non-mouillantes par abaissement de la tension superficielle des liquides. La cinétique de remplissage de vias micrométriques a aussi pu être mesurée
Large scale integration in the field of electronic components (CMOS, FDSOI 14 nm, flash memory), and the development of new devices (image sensors, photonic components) raise new issues in chip manufacturing in the microelectronics industry. Wet etching and wet cleaning efficiency of the patterned surface of the components can be limited by an incomplete wetting of the micro/nanostructures, for which dimensions shrink and aspect ratios increase highly. Wetting state and micro/nanostructures filling kinetics are then two key parameters to adapt the wet processes at best. This thesis work, conducted in partnership with STMicroelectronics, presents an original acoustic method of high frequency reflectometry for wetting characterization of industrial structured surfaces at the micrometric (vias) and nanometric scale (deep trenches for pixels insulation, CMOS transistor contacts). Two acoustic models have been developed: one numerical finite difference model and one analytical model based on diffraction. They enable us to have a better understanding of the acoustic wave behavior inside the micro/nanostructures and to interpret the experimental measurements of wetting. We determined the wetting state of the structures (Wenzel, Cassie, composite states) and imbibition of initially non-wetting surfaces has been detected by lowering the surface tension of the liquids. Micrometric vias filling kinetics has also been measured

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Leclaire, Paul. "Hétérostructures ultra minces de type AlGaN/GaN sur substrat Si et applications aux résonateurs NEMS à haute fréquence." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10102/document.

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Les micros résonateurs électromécaniques de type MEMS sont aujourd’hui étudiés pour leur intérêt dans les applications nécessitant des fonctions de capteurs ou d’actionneurs de petites dimensions co-intégrées avec des fonctions électroniques. Actuellement, la majorité des résonateurs sont issus des filières silicium et quartz. Cependant, les propriétés du silicium se dégradent lorsque la température dépasse 200°C alors que la co-intégration monolithique des composants en quartz est impossible. Parmi les matériaux possibles pour pallier ces limites, le nitrure de gallium (GaN) semble être un matériau prometteur. Ses propriétés piézoélectriques ainsi que la possibilité de l’intégrer avec des transistors à haute mobilité électronique AlGaN/GaN sont particulièrement intéressantes. Afin d’améliorer les performances des résonateurs électromécaniques à base d’hétérostructures AlGaN/GaN nous proposons de les miniaturiser. Dans ce contexte, nous avons proposé de développer la croissance épitaxiale de plusieurs structures de seulement quelques centaines de nanomètres. Leurs caractéristiques structurales, électriques et mécaniques ont été étudiées afin de définir la structure optimale pour les applications MEMS. Des architectures d’actionneurs piézoélectriques et électrothermiques ainsi que des détecteurs sans grille pouvant répondre aux critères de miniaturisation ont été étudiées. Les étapes du procédé technologique spécifique à ces composants ont développées. Pour finir, les performances des résonateurs fabriqués sur ces couches minces ont été mesurées afin de mettre en avant l’utilité des structures minces et les performances des différentes architectures des transducteurs
Micro-electro-mechanical resonant systems are widely investigated for their applications in actuators and sensors of small dimensions and co-integrated with electronic functions. In the area of vibrating resonant devices, most are based on silicon and quartz technologies. Even if Si based resonators exhibit ultrasensitive mass/force detection they lose their mechanical and electrical properties for temperature higher than 200°C whereas quartz devices are not easily co-integrated. To overcome these intrinsic limitations, other approaches such as wide bandgap semiconductor have been investigated. Especially GaN exhibits good piezoelectric properties and benefits of co-integration opportunity with AlGaN/GaN high electron mobility transistors. Therefore it seems to be an ideal candidate to address new generation of MEMS sensors that withstand harsh environment. To optimize the actual resonator based on AlGaN/GaN hétérostructures, we have chosen to study the device downscaling process. In this view, we developped the epitaxial growth, by molecular beam epitaxy, of AlGaN/GaN heterostructures on 3 kinds of thin buffers. Structural, electrical and mechanical characterizations were carried out in order to select the best buffer for MEMS applications. Then, we suggested several designs of piezoelectric and electrothermal actuators as well as a gateless detector that are compatible with downscaling. Specific fabrication steps were developed and optimized. Finally, we compare the performances of resonators fabricated on thin buffers with one processed on thick commercial structure in order to bring forward the advantages of thin buffer and the performances of the transductor design

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Abrahamians, Khanghah Jean-Ochin. "Quartz probes for embedded micro-robotics and imaging." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066130/document.

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Les sondes basées sur des résonateurs en quartz sont des capteurs disposant d'une autonomie en termes d'excitation et d'acquisition, et à cet égard présentent de nombreux avantages par rapport aux poutres cantilever qui ont jusqu'à présent dominé dans les applications de micro-caractérisation directe. Un de ces avantages est qu'elles peuvent êtres embarquées et calibrées sans recours à un système de déflection laser. Ces outils plus compacts et autosuffisants peuvent en conséquence être aisément intégrés et contrôlés au sein d'un microscope électronique à balayage, qui permet une observation globale rapide souvent privilégiée dans la recherche en micro-robotique. Le développement de ces sondes est de plus avantagé de par le fait qu'elles sont constituées de composants électroniques standards répandus dans le commerce, et qu'elles peuvent être adaptées à des usages spécifiques par l'ajout d'une micro-pointe. Les sondes de quartz dans la littérature sont cependant souvent basées sur des composants à fréquence d'oscillation limitée, et une plus grande vitesse d'opération serait utile à l'ensemble de leurs applications. C'est dans ce contexte que nous nous intéressons à des composants à plus haute fréquence, et au contrôle de sondes dans un microscope électronique propre à leur utilisation ciblée en micro-robotique et en imagerie. Les propriétés de ces sondes sont tout d'abord examinées dans le but de pouvoir évaluer et exploiter des résonateurs à plus haute fréquence; nous montrons ensuite que des sondes basées sur des résonateurs à cisaillement d'épaisseur atteignent de plus hautes vitesses en imagerie, ce qui les rend prometteuses pour des applications rapides ne requérant pas une haute résolution. Enfin, nous intégrons une sonde diapason dans un MEB, et établissons ainsi une preuve de concept pour la cartographie en raideur de micro-membranes fragiles
As self-sensing and self-exciting tools, quartz probes present many advantages over the heretofore dominant silicon cantilevers for mechanical micro-sensing applications. One of these advantages is that they can be embedded and calibrated without the need for a laser deflection setup. The more compact and self-sufficient tools can therefore be readily integrated and controlled with Scanning Electron Microscopy, which is favoured at the smaller scales of micro-robotic research. More generally, the development and use of quartz probes is bolstered by the fact that they can be fabricated from widely commercialized quartz components and customised through the addition of a microtip. The quartz probes found in the literature are however largely based on components with limited oscillation frequencies, and could benefit from higher operating speeds. In this context, we address the frequency improvement and embedded control of AFM probes with regard to their use in targeted micro-robotics and imaging. The properties of quartz probes are first covered towards the evaluation and use of higher frequency components; we next demonstrate that faster scanning can be achieved with quartz probes made from thickness shear resonators, making them suitable for fast applications which do not require high sensitivity. Lastly, we integrate a tuning fork probe inside a SEM, and establish through it a proof of concept for the non-destructive stiffness mapping of fragile micro-membranes

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Cavatore, Etienne. "Microscopie optique appliquée à la micro-manipulation par pinces magnétiques à haute résolution et à la visualisation de nano-objets métalliques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627431.

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Dans une première partie de ce travail, nous avons développé de nouveaux outils pour la micromanipulation d'ADN en pinces magnétiques. Cet appareil permet d'appliquer une force contrôlée à une molécule d'ADN tout en mesurant son extension. Nous avons amélioré la résolution spatiale du dispositif, limitée par le bruit de photons affectant la détection optique, et la mesure de force, limitée par la résolution temporelle de la microscopie vidéo. Nous avons donc couplé une imagerie haute-fréquence par ondes évanescentes aux pinces magnétiques et l'avons appliqué à un nouveau principe de séquençage d'ADN démontrant une résolution sub-nanométrique. Pour mesurer de hautes forces, nous avons mis au point un protocole de modulation de l'exposition vidéo qui permet d'échantillonner correctement les fluctuations browniennes du système senseur magnétique-brin d'ADN et de restaurer leur niveau au-delà de la fréquence de coupure du système d'acquisition. Dans une seconde partie, nous proposons une imagerie photothermique, en champ large et en temps réel, de nanoparticules métalliques pour le marquage de moteurs moléculaires uniques. Nous avons démontré la possibilité d'imager rapidement des nanoparticules d'or uniques par effet photothermique, cependant des améliorations restent à produire pour visualiser des nanoparticules de taille adaptée aux applications biologiques. Dans cette optique, nous avons aussi exploré un nouveau mode de chauffage périodique et spatialement étendu: les interactions électromagnétiques entre champ radio-fréquence et nanoparticules métalliques. Finalement, nous avons appliqué le principe de démodulation optique utilisé pour la photothermie à l'identification sélective d'espèces biochimiques résonantes, visualisées en microscopie de fluorescence.

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Drevet, Claire. "Propagation d'une onde acoustique haute fréquence à l'interface plane eau-sable : théorie et expériences : application aux sonars imageurs de fonds dans la zone de déferlement." Aix-Marseille 2, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX22063.

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L'utilisation des sonars imageurs dans les zones de deferlement necessite une bonne connaissance des fonds marins et un effort de modelisation de la propagation d'une onde acoustique haute frequence a l'interface eau / fond. Ce travail aborde la caracterisation geoacoustique des sables meubles ou reconstitues presents dans de tels environnements et propose une modelisation de la reflexion sur un fond stable. Apres un premier chapitre relatif a des rappels theoriques sur divers modeles de milieux, une investigation experimentale definit le milieu granuleux en termes de porosite, permeabilite, tortuosite et en termes de vitesses et attenuations dans le cas d'un sable meuble ou recontracte. Les particularites de la propagation acoustique haute frequence etant etablies, la troisieme partie aborde le probleme de la reflexion speculaire sur du sable recontracte. Les resultats de mesures effectuees en cuve, a echelle un, sont compares aux coefficients de reflexion theoriques de milieux effectifs homogenes fluides, elastiques et poroviscoelastiques. L'ajustement des courbes est rendue possible par des estimations de parametres grace a la methode du recuit simule a simplexe descendant. Le modele de biot est relativement probant vis-a-vis des autres modeles, mais ne permet pas de rendre compte des phenomenes de penetration aux incidences surcritiques. Ceux-ci sont le sujet de la derniere partie. Apres verification de l'absence d'artefact instrumental ou de phenomenes acoustiques se superposant aux mesures, l'hypothese d'homogeneite du sable est mise en cause. La nature heterogene verticale du sable est mise en evidence avec succes et sa modelisation par un dioptre permet de rendre compte de la penetration aux incidences surcritiques.

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Li, Sizhe. "Optimisation technologique d'un laboratoire sur puce intégrant des fonctions acoustiques hautes fréquences : premières applications à l'actionnement en canal microfluidique." Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0014/document.

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L’intérêt des ultrasons pour la caractérisation de milieux ou pour l’actionnement à plus forte puissance n’est plus à démontrer. L’intégration de fonctions acoustiques substrats de silicium soulève en revanche de nombreux problèmes technologiques. Le travail de thèse présenté fait suite aux premiers développements technologiques qui ont permis la validation du concept de caractérisation acoustique haute fréquence en canal microfluidique. Les principales avancées de ce travail concernent l’optimisation du transfert de l’énergie acoustique dans le canal microfluidique dans une bande de fréquence allant de 500 à 1000 MHz. Des dépôts de couches minces sur les miroirs et le développement de transducteurs en couches épaisses constituent les principales avancées. Une première évaluation de l’actionnement de fluides ou de particules en canal microfluidique est également présentée ainsi qu’une application du système à la mesure de température en canal microfluidique par ultrasons
The interest of ultrasounds for media characterization or for actuation when using more power is well known. Nevertheless, the integration of these acoustic functions in silicon based Lab-on-chips requires specific technological developments. The possibility to use high frequency bulk acoustic waves in this kind of systems for characterization or detection has been presented previously in another PhD work. The main objective of this work was to optimize acoustic energy transfer to a microfluidic channel in a frequency range between 500 MHz and 1000 MHz. To do that, the main technological developments achieved among others concern the coating of the guiding mirrors to avoid acoustic mode conversion and ZnO thick films sputtering for the fabrication of piezoelectric transducers. The developed system has been used for particles detection or concentration evaluation. Moreover, a first evaluation of fluids/particles actuation was demonstrated, along with temperature evaluation using ultrasound were achieved in microfluidic channels

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Monti, Fabrice. "Microrhéologie de suspensions colloïdales non ergodiques : Relaxations locales, dynamiques lentes et vieillissement." Phd thesis, Paris 6, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00560061.

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Les suspensions concentrées et les verres colloïdaux forment une classe de matériaux intéressante d'un point de vue de la physique mais également des applications. Ces matériaux présentent des comportements rhéologiques remarquables comme la présence d'un seuil d'écoulement, des phénomènes de glissement ou encore des dynamiques de relaxation très lentes et du vieillissement. Les techniques rhéologiques classiques ne permettant pas à elles seules de remonter à l'origine microscopique de ces phénomènes, il est nécessaire de les associer à des techniques permettant de sonder la structure et la dynamique à des échelles très locales. Dans ce travail nous développons et mettons en œuvre une série d'outils complémentaires utilisant la diffusion multiple de la lumière ou la microscopie par fluorescence et nous les appliquons à l'étude de la dynamique de suspensions concentrées de microgels polyélectrolytes au voisinage de l'équilibre, en cours de vieillissement ou en écoulement. Les principaux résultats portent sur la mesure des propriétés viscoélastiques linéaires dans une fenêtre de fréquences comprises entre des temps browniens et plusieurs heures, sur le vieillissement physique, et sur le rôle des parois dans la structuration des écoulements.

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El, Tahhan Rania. "Interactions entre la sollicitation mécanique en fluage et la réactivité du zirconium et du zircaloy-4 à haute température (de 450°c à 550°C) sous oxygène." Compiègne, 2003. http://www.theses.fr/2003COMP1451.

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L'étude porte sur le comportement en fluage du zirconium et du zircaloy-4 préoxydés ou non sous vide et sous oxygène, entre 450ʿC et 550ʿc. L'objectif de ce travail est l'analyse des mécanismes de dégradation des matériaux en température, avec, en particulier, la prise en compte du rôle de la couche superficielle de zircone. Les moyens utilisés pour le travail sont : la sollicitation mécanique en fluage dans une installation d'oxydation sous contrainte, l'analyse à la microsonde nucléaire de l'oxygène 18, l'analyse par émission acoustique, l'analyse XPS, les diverses analyses microscopiques. Parmi les résultats majeurs, la loi de fluage est identifiée de type Norton avec mise en évidence de deux domaines distincts en fonction de la contrainte avec une valeur critique évoluant selon la température, l'atmosphère et la nature du matériau. Le zirconium est le matériau qui se déforme le plus rapidement en fluage avec une fissuration plus intense de sa couche oxydée par rapport à celle du zircaloy-4. La présence de l'oxyde en surface conduit dans le cas des deux matériaux à augmenter la vitesse de déformation en fluage. Grâce à l'émission acoustique effectuée in situ en température, il est apparu que la présence de la couche oxydée conduisait à une activité acoustique plus élevée à 450ʿC et 500ʿC, alors que c'est plutôt à 550ʿC sous vide. De telles différences proviennent de la présence initiale de fissures dans l'oxyde du matériau préoxydé. Au niveau de la réactivité, l'oxyde croît essentiellement par voie interne, avec une forte perturbation dans l'oxyde sous contrainte, en raison de la présence de porosités et de fissures. Dans le cas idéal d'une moindre fissuration (à 450ʿC), une loi de diffusion de l'oxygène a pu être établie.

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Rigato, Annafrancesca. "Characterization of cell mechanics with atomic force microscopy : Mechanical mapping and high-speed microrheology." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4070/document.

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La mécanique cellulaire a gagné un intérêt croissant en raison de son implication fondamentale dans des nombreux processus cellulaires, notamment la migration, la division, la différentiation et l’apoptose. Entre autres techniques, la microscopie à force atomique (AFM) s’est avérée particulièrement utile pour la caractérisation mécanique des cellules vivantes. Dans cette thèse, deux aspects différents ont été étudiés par AFM. Dans un premier temps, l’élasticité des cellules épithéliales étalées sur des micropatterns adhésifs a été cartographiée. Cette étude montre que l’élasticité d’une cellule varie en fonction de sa géométrie d’adhésion à la fois au niveau global et subcellulaire. La deuxième partie de cette thèse est dédiée à la caractérisation de la réponse viscoélastique d’une cellule à un stimulus mécanique oscillatoire à haute fréquence. Des études précédentes montrent que la réponse des cellules est dominée par un stress élastique et suive une loi de puissance faible à basse fréquence. Une réponse cellulaire essentiellement visqueuse est attendue à haute fréquence, mais jusqu’à présent les limitations techniques ont empêché l’évaluation de cette propriété. Dans ma thèse, ces limitations ont été dépassées grâce à la modification d’un AFM à grande vitesse (HS-AFM). Des mesures de rhéologie active sur fibroblastes ont été réalisées entre 1Hz et 120 kHz, permettant d’étendre de deux ordres de grandeur l’échelle de fréquences explorée. Ce travail montre une réponse cellulaire aux stimulations à haute fréquence plus visqueuse qu’à basse fréquence, mais suggèrent aussi une réponse bien plus complexe qu’attendue
The field of cell mechanics gained a growing interest because of its fundamental implication in several cellular processes, such as migration, division, differentiation and apoptosis. Among other techniques, atomic force microscopy (AFM) demonstrated particularly useful for the mechanical characterization of living cells. In this thesis, two different aspects were investigated by AFM. In the first part, the elastic properties of epithelial cells grown on adhesive micropatterns were mapped. This study shows that the elasticity of a cell varies as a function of the geometry of its adhesive environment on both global and subcellular scales. The second part of this thesis focuses on the characterization of the viscoelastic response of a cell subjected to an oscillatory mechanical stimulus at high frequency. Previous studies show that the response of cells to such stimuli is mainly dominated by elastic stress and follows a weak power law at low frequency. Instead, a predominantly viscous behavior is expected at high frequency. Up to now, technical limitations prevented the experimental validation of this property. In this thesis, these limitations were overcome thanks to the modification of a high-speed AFM (HS-AFM). With this setup, active rheological measurements of living fibroblasts could be performed from 1 Hz to 120 kHz, extending of two orders of magnitude the frequency scale explored until now. This work highlights a response of cells to high-frequency stimuli which is more viscous than at low frequency, but also suggests a more complex response than expected

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Patris, Julie. "Contributions en méthodes pour le suivi de mysticètes par acoustique passive." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUL0016.

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La surveillance par acoustique passive est un outil d'importance croissante pour l'étude des mammifères marins. Cette thèse pose des nouveaux modèles pour l'étude du plus grand d'entre eux, la baleine bleue (Balaenoptera musculus), qui émet de très basses fréquences. Pour ce faire, nous avons enregistré un corpus inédit dans l'archipel de Humboldt au nord du Chili. Nos données révèlent un chant caractéristique de la baleine bleue 'chilienne', dont nous étudions la structure pulsée et l'évolution au cours des dernières décennies. Le classement en signal tonal ou non-tonal nous permet, en nous focalisant sur la fréquence fondamentale mise à jour, de quantifier la baisse en fréquence des chants et d'effectuer une comparaison des signaux au niveau mondial. Notre troisième contribution est une méthode de localisation mono-hydrophone basée sur des simulations de propagation par éléments spectraux. C'est à notre connaissance le premier modèle de ce type, implémenté en milliers d'heures de calcul haute performance. Nous concluons en soulignant l'intérêt des méthodes en bioacoustique comme moyen de suivi et de connaissance du milieu marin
Passive acoustic monitoring has a growing importance in marine mammals studies. This work is concerned with the largest of marine mammals, the blue whale (Balaenoptera musculus). We obtained a new corpus of acoustic data in the northern part of Chile, in the Humboldt archipelago. We show the presence of a song characteristic of the 'Chilean' blue whale, formerly described in southern Chile and Galapagos islands. Based on this sang type, we propose new methods of analysing and classifying pulsed sounds. Using the fundamental frequency thus obtained, we analyse the blue whale's sang, showing a general evolution of the frequency on a decadal scale. We also construct a method of monohydrophone source localisation based on high performance simulation of the acoustic wave field, by spectral elements methods. We conclude emphasizing on the importance of bioacoustic for monitoring the marine world

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Hleis, Dany. "Evaluation de la contribution d'émissions sidérurgiques à la teneur en particules en suspension dans l'atmosphère à une échelle locale." Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0263.

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Les objectifs principaux de cette étude étaient de parvenir à expliquer les variations temporelles des teneurs en particules fines en suspension dans l'air à l’échelle locale de l’agglomération de Dunkerque et d’évaluer la part de différentes sources d’émission à la charge particulaire. Une campagne de prélèvements sur un site fixe a été menée en continu sur une période de 4 mois en 2008, permettant de disposer de particules collectées sous influence urbaine, industrielle, marine et continentale. En préalable, les caractéristiques des émissions particulaires d’un site sidérurgique ont été mises en évidence, à partir notamment des profils de composition élémentaire globale ou de données d’analyse individuelle de particules. Dans l’environnement, les variations de teneurs en éléments et ions majeurs s’expliquent non seulement par des émissions locales, dont l’impact est très dépendant des conditions de vent rencontrées sur le site, mais aussi par des apports de plus grande distance. Afin de parvenir à une évaluation de l’impact de différentes sources, une version pondérée de factorisation matricielle non négative (NMF) a été développée et utilisée. L’exploitation des données nous a permis de quantifier la part respective des contributions industrielles et non industrielles sur la composition des particules en suspension dans l’air
The main objectives of this thesis were to explain the temporal variation of airborne particulate levels at a local scale in the city of Dunkirk (North of France) and to assess a source apportionment. A particular attention was paid to the impact of industrial emissions on air quality during the sampling period. Airbornes particulates were collected over four month period in 2008 under various influences : urban, industrial, sea and continental. Particulate emissions from an integrated steelworks were also analyzed to get their characteristics : element profiles from global analysis and data on individual particulate composition. In ambient air, the levels of metals and soluble ions contents depend not only on local emissions, but also on the contribution of long range transport particulate. Source apportionment was provided from the application of a weighted non negative matrix factorization (NMF) tool developed within the scope of this work. Results analysis did permit the evaluation of both industrial and non industrial contribution on the composition of airborne particulate

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Rimetz, Juliette. "Les aérosols de pollution en zone urbaine et industrielle sous influence marine : physico-chimie des particules." Phd thesis, Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-247.pdf.

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Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NOx, SO2, O3 et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut lRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d' activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (Da) des particules montrent que les ions (Na+, NH4+, Cl-, NO3-, SO4²), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc. . . ) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1

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Martignac, François. "Utilisation de deux outils hydroacoustiques pour analyser la dynamique migratoire du saumon atlantique (Salmo salar L.) dans deux fleuves de la baie du Mont-Saint-Michel." Thesis, Rennes, Agrocampus Ouest, 2016. http://www.theses.fr/2016NSARH097/document.

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Le saumon atlantique (Salmo salar) est une espèce tant emblématique que menacée à l’échelle internationale, au même titre que la plupart des espèces de poissons diadromes. La présence de barrages, en entraînant une rupture de la continuité écologique des cours d’eau, participe à ce déclin. Le remplacement du barrage en porte à flot sur l’estuaire du Couesnon (Normandie, France) par un barrage procédant à des lâchers d’eau à l’étale de basse mer, est susceptible d’impacter l’abondance et la dynamique migratoire des saumons. Pour étudier les remontées de saumons adultes sur ce fleuve, un échosondeur à faisceau partagé a été installé en amont du barrage et a enregistré en continu tous les passages de saumons lors des périodes estivales de 2010 à 2014. L’hydroacoustique, méthode non intrusive et indépendante des conditions de turbidité de l’eau, permet l’acquisition d’informations difficilement accessibles par d’autres techniques. Pour évaluer la réelle influence du barrage sur les migraticours d’eau voisin dont l’estuaire est libre, à l’aide d’un outil hydroacoustique bénéficiant de larges innovations technologiques, une caméra acoustique DIDSON. Les méthodologies développées soulignent les avantages et les limites des deux outils, mettant en lumière le gain d’information apporté par les caméras acoustiques. L’interprétation des résultats met en évidence que si le fonctionnement du barrage n’impacte pas le maintien de la population sur ce fleuve, la dynamique migratoire des saumons y est modifiée. Cette étude souligne les grandes capacités d’adaptation des saumons atlantique
The Atlantic salmon (Salmo salar) is as emblematic as in a global decline, as most of the diadromous fish species. Dams have direct consequences on the river ecological continuity and indirect effects, such as the modification of the hydrological and hydrosedimentary dynamics which affects these populations. In Normandy (France), the Couesnon River’s estuary flood-gate dam has recently been replaced by a new dam proceeding to water releases at low tide stall. This functioning may decrease the salmon abundance or disturb their migration dynamic on this river. To study the dam influence, a split-beam echosounder has been settled upstream the dam and has recorded Philippe BOëTpermanently the salmon migrations during the summer period from 2010 to 2014. The hydroacoustic methods, non-intrusive and independent from the turbidity conditions, provide useful information, neither available nor quantifiable with other existing monitoring technics. To evaluate the disturbance of the estuarine damthe migration dynamic of the same species has also been monitored on a nearby river, the Sélune River, whose estuary is free-flowing. The hydroacoustic tool settled on this river, a DIDSON, belongs to the acoustic camera generation and benefits from recent technological improvements. The defined methodologies highlight the advantages and limits of both tools, revealing the information gain brought by the acoustic cameras. A dam functioning influence on the Atlantic salmon migration has been revealed, but no negative impact has been described on the salmon annual recruitment level. This study

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Gerhard, Pierre. "Réduction de modèles cinétiques et applications à l'acoustique du bâtiment." Thesis, Strasbourg, 2020. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/pierre_gerhard_2020_ED269.pdf.

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Dans cette thèse nous nous intéressons à différentes méthodes numériques pour la simulation de problèmes acoustiques haute-fréquence prenant place à l'échelle du bâtiment. Dans l'approximation haute-fréquence la propagation du son peut être modélisée par une équation de transport cinétique couplée à des conditions aux bords traduisant la nature spéculaire ou diffuse des réflexions avec les bords du domaine. Dans une première partie et afin de résoudre ce modèle posé dans un espace à sept dimensions, nous lui appliquons la méthode des ordonnées discrètes. Cette méthode consiste à discrétiser l'espace des vitesses en un nombre fini de directions admissibles et conduit à un système d'équations de transport couplées ayant perdu toute dépendance en vitesse. Dans une seconde partie, nous appliquons la méthode des moments avec fermeture entropique. Le système obtenu, de nature hyperbolique, permet de décrire la dynamique macroscopique par deux variables conservatives seulement. En dimension deux d'espace, la résolution de ces modèles est effectuée au travers d'un schéma volumes finis implémenté sur GPU. En dimensions trois d'espace, nous utilisons une méthode Galerkin discontinue exécutable sur architecture hybride GPU/CPU. À des fins comparatives, nous mettons également en place une méthode particulaire que nous résolvons par un algorithme de ray-tracing entièrement parallélisé sur GPU. Enfin, nous appliquons et comparons les méthodes développées sur plusieurs cas tests propres à l'acoustique des salles
In this PhD thesis we are interested in the study of different numerical methods for the simulation of high-frequency acoustic problems taking place on the scale of the building. ln the high-frequency approximation the sound propagation can be modeled through a kinetic transport equation paired with the boundary conditions that describe the specular or diffuse nature of the reflections with the boundaries of the demain. ln the first part of this paper we will tackle the resolution of this model, posed in a seven-dimensional space, by the application of the discrete ordinates method. This method consists in the discretisation of the velocity space into a finite number of allowable directions and leads to a system of coupled transport equations having lest ail velocity dependence. Secondly, we will apply the method of moments with entropie closure. The resulting system, of a hyperbolic nature, allows the macroscopic dynamics to be described by only two conservative variables. ln two dimensions, the resolution of these models is performed through a finite volume scheme implemented on GPU. ln three dimensions, a discontinuous Galerkin method is used which can be executed on a hybrid GPU/CPU architecture. For comparative purposes, a particle method has aise been implemented and solved using a fully GPU-parallelised ray-tracing algorithm. Finally, we will apply and compare the developed methods on several test cases specific to room acoustics

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Bouloc, Jeremy. "Système de contrôle pour microscope à force atomique basé sur une boucle à verrouillage de phase entièrement numérique." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4307/document.

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Un microscope à force atomique (AFM) est utilisé pour caractériser des matériaux isolant ou semi-conducteur avec une résolution pouvant atteindre l'échelle atomique. Ce microscope est constitué d'un capteur de force couplé à une électronique de contrôle pour pouvoir correctement caractériser ces matériaux. Parmi les différents modes (statique et dynamique), nous nous focalisons essentiellement sur le mode dynamique et plus particulièrement sur le fonctionnement sans contact à modulation de fréquence (FM-AFM). Dans ce mode, le capteur de force est maintenu comme un oscillateur harmonique par le système d'asservissement. Le projet ANR Pnano2008 intitulé : ”Cantilevers en carbure de silicium à piézorésistivité métallique pour AFM dynamique à très haute fréquence" a pour objectif d'augmenter significativement les performances d'un FM-AFM en développant un nouveau capteur de force très haute fréquence. Le but est d'augmenter la sensibilité du capteur et de diminuer le temps nécessaire à l'obtention d'une image de la surface du matériau. Le système de contrôle associé doit être capable de détecter des variations de fréquence de 100mHz pour une fréquence de résonance de 50MHz. Etant donné que les systèmes présents dans l'état de l'art ne permettent pas d'atteindre ces performances, l'objectif de cette thèse fut de développer un nouveau système de contrôle. Celui-ci est entièrement numérique et il est implémenté sur une carte de prototypage basée sur un FPGA. Dans ce mémoire, nous présentons le fonctionnement global du système ainsi que ses caractéristiques principales. Elles portent sur la détection de l'écart de fréquence de résonance du capteur de force
An atomic force microscope (AFM) is used to characterize insulating materials or semiconductors with a resolution up to the atomic length scale. The microscope includes a force sensor linked to a control electronic in order to properly characterize these materials. Among the various modes (static and dynamic), we focus mainly on the dynamic mode and especially on the frequency modulation mode (FM-AFM). In this mode, the force sensor is maintained as a harmonic oscillator by the servo system. The research project ANR Pnano2008 entitled: "metal piezoresistivity silicon carbide cantilever for very high frequency dynamic AFM" aims to significantly increase the performance of a FM-AFM by developing new very high frequency force sensors. The goal is to increase the sensitivity of the sensor and to decrease the time necessary to obtain topography images of the material. The control system of this new sensor must be able to detect frequency variations as small as 100mHz for cantilevers with resonance frequencies up to 50MHz. Since the state-of-the-art systems doe not present these performances, the objective of this thesis was to develop a new control system. It is fully digital and it is implemented on a FPGA based prototyping board. In this report, we present the system overall functioning and its main features which are related to the cantilever resonant frequency detection. This detection is managed by a phase locked loop (PLL) which is the key element of the system

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Rimetz, Juliette. "Les aérosols de pollution en zone urbaine et industrielle sous influence marine : physico-chimie des particules." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00282543.

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Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NO_x, SO₂, O₃ et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut IRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d'activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (D_a) des particules montrent que les ions (Na⁺, NH₄⁺, Cl^-, NO₃^-, SO₄²), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc...) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1

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Schneider, Solange. "Molybdophosphate d'ammonium immobilisé sur silice mésoporeuse pour l'adsorption sélective du radiocésium." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29696/29696.pdf.

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Les sources de radiocésium-137 (137Cs) sont utilisées commercialement dans les domaines médicaux et industriels. Il existe plusieurs méthodes, telle la spectroscopie-γ, permettant de détecter de faibles concentrations de 137Cs. Cependant, l’analyse du ratio 135Cs/137Cs, qui permet de caractériser la source, ne peut être obtenue que par spectrométrie de masse, et seulement si l’élément a été préalablement séparé chimiquement, et ce, pour éviter les interférences isobariques. Ce mémoire porte sur la séparation du Cs+ par l’utilisation d’adsorbants à base de molybdophosphate d’ammonium (AMP), sel connu pour être sélectif au Cs+, supportés sur silice mésoporeuse (SBA-15). Les silices mésoporeuses permettent d’augmenter la surface de contact avec l’échantillon et de stabiliser l’échangeur de cations pour des perspectives de régénération. Des analyses ont été faites quant aux caractéristiques chimiques des matériaux par plasma à couplage inductif-spectrométrie de masse, diffraction des rayons X, thermogravimétrie et spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X. Les caractéristiques physiques des matériaux ont quant à elles été déterminées par microscopie électronique et par physisorption d’azote à -196 °C. Finalement, les capacités des matériaux ont été évaluées par analyse élémentaire par plasma à couplage inductif-spectrométrie de masse.
Radiocesium (137Cs) sources are commercially used in medical and industrial domains. Several methods, including γ-spectroscopy, can detect low concentrations of 137Cs. However, only mass spectroscopy can achieve the determination of the 135Cs/137Cs, which is important to characterize the radiosource. Radiocesium having several isobaric interferences, it is hence necessary to chemically separate the cesium from its matrix. Cesium separation has been studied by using ammonium molybdophosphate (AMP) based adsorbents, this salt being known to be selective to Cs+. These sorbents are supported on mesoporous silicas (SBA-15), which allows to enhance the specific surface of the material and thus stabilizes the cationic exchanger, allowing regeneration. Materials have been analysed by inorganic mass spectrometry, X-ray diffration, thermogravimetric analysis and by X-ray photoelectron spectroscopy to determine their chemicals characteristics. Physical characteristics have been determined by electronic microscopy and by nitrogen physisorption at -196 °C. Extraction capacities have also been studied by inorganic mass spectrometry.

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Courtiade, Nicolas. "Experimental analysis of the unsteady flow and instabilities in a high-speed multistage compressor." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838695.

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The present work is a result of collaboration between the LMFA (Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique, Ecole Centrale de Lyon - France), Snecma and the Cerfacs. It aims at studying the flow in the 3.5-stages high-speed axial compressor CREATE (Compresseur de Recherche pour l'Etude des effets Aérodynamique et TEchnologique - rotation speed: 11543 RPM, Rotor 1 tip speed: 313 m/s), designed and built by Snecma and investigated at LMFA on a 2-MW test rig. Steady measurements, as well as laser velocimetry, fast-response wall static and total pressure measurements have been used to experimentally investigate the flow. The analysis focuses on two main aspects: the study of the flow at stable operating points, with a special interest on the rotor-stator interactions, and the study of the instabilities arising in the machine at low mass flow rates.The description of the unsteady flow field at stable operating points is done through measurements of wall-static pressure, total pressure and velocity, but also total temperature, entropy and angle of the fluid. It is shown that the complexity and unsteadiness of the flow in a multistage compressor strongly increases in the rear part of the machine, because of the interactions between steady and rotating rows. Therefore, a modal analysis method developed at LMFA and based on the decomposition of Tyler and Sofrin is presented to analyze these interactions. It is first applied to the pressure measurements, in order to extract the contributions of each row. It shows that all the complex pressure interactions in CREATE can be reduced to three main types of interactions. The decomposition method is then applied to the entropy field extracted from URANS CFD calculations performed by the Cerfacs, in order to evaluate the impact of the interactions on the performance of the machine in term of production of losses.The last part of this work is devoted to the analysis of the instabilities arising in CREATE at low mass flows. It shows that rotating pressure waves appear at stable operating points, and increase in amplitude when going towards the surge line, until reaching a critical size provoking the onset a full span stall cell bringing the machine to surge within a few rotor revolutions. The study of these pressure waves, and the understanding of their true nature is achieved through the experimental results and the use of some analytical models. A precise description of the surge transient through wall-static pressure measurements above the rotors is also provided, as well as a description of a complete surge cycle. An anti-surge control system based on the detection of the amplitude of the pressure waves is finally proposed.

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Lei, Fang. "Innovative solutions for acoustic resonance characterization in metal halide lamps." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/20219/7/LEI_Fang_20219.pdf.

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Metal halide lamp is one kind of the most compact high-performance light sources. Because of their good color rendering index and high luminous efficacy, these lamps are often preferred in locations where color and efficacy are important, such as supermarkets, gymnasiums, ice rinks and sporting arenas. Unfortunately, acoustic resonance phenomenon occurs in metal halide lamps and causes light flicker, lamp arc bending and rotation, lamp extinction and in the worst case, arc tube explosion, when the lamps are operated in high-frequency bands. This thesis takes place in the context of developing electronic ballasts with robust acoustic resonance detection and avoidance mechanisms. To this end, several envelope detection methods such as the multiplier circuit, rectifier circuit, and lock-in amplifier, are proposed to characterize fluctuations of acoustic resonance. Furthermore, statistical criteria based on the standard deviation of these fluctuations are proposed to assess acoustic resonance occurrence and classify its severity. The proposed criteria enable classifying between no acoustic resonance and acoustic resonance cases based upon either a two-dimensional plane, a histogram or a boxplot. These analyses are confirmed by the study of spectral variations (variations of the spectral irradiance and colorimetric parameters) as well. Standard deviations and relative standard deviations of these variations are also correlated with the presence of acoustic resonance. The results from this study show that whatever voltage envelope variations or spectral variations are significantly influenced by acoustic resonance phenomena. A set of metal halide lamps from different manufacturers and with different powers are tested in our experiments. We concluded that our designed multiplier and rectifier circuits for acoustic resonance detection have the same sensitivity as the lock-in amplifier, paving the way for the implementation of this function directly into the ballast circuit board.

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