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Дисертації з теми "Radiations spatiales"
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Kündig, Jamil. "Cellules solaires en couches minces de silicium : résistance aux radiations et applications spatiales /." [S.l.] : [s.n.], 2003. http://library.epfl.ch/theses/?nr=2874.
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Pacaud, Rémi. "Étude et modélisation numérique de l’effet des radiations spatiales sur l’évolution des propriétés physiques et électriques des matériaux embarqués." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0039/document.
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Ma thèse consiste à établir un modèle numérique 1D qui permettra d'approfondir nos connaissances dans la compréhension des mécanismes physiques régissant le transport de charges dans les matériaux diélectriques comme le Kapton ou le Téflon soumis à des irradiations hauts-flux/hautes-énergies. Ce modèle est implémenté sous l'environnement Eclipse. Ensuite, les résultats numériques seront comparés aux résultats expérimentaux pour contrôler le bon fonctionnement du code une dimension (1D). A plus ou moins long terme, cette thèse permettra de déboucher sur une bonne compréhension du transport de charges dans les polymères embarqués en environnement spatial, ce qui permettra de comprendre l'origine des décharges électriques qui se produisent sur les panneaux solaires des satellites utilisés en orbite géostationnaireI have to establish a 1D numerical model that enables to better understand the physical mechanisms that steer charge transport in dielectric materials such as Kapton or Teflon under high fluxes and high energy electron beams. This model is implemented in Java under the Eclipse environment. Then, numerical results will be compared to experimental results in order to verify whether the 1D model is functional or not. In the near future, this phd will allow to better understand charge transport in satellite embedded polymers. We will then be able to understand the origin of electric discharges that occur on satellite solar panels used in geostationary orbit
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Pedroza, Guillaume. "Evaluation de la fiabilité de composants optoélectroniques pour des applications spatiales : apport des caractérisations et des modélisations électro-optiques." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14470/document.
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Ce mémoire présente les résultats de travaux portant sur l’analyse de la fiabilité de diodes laser de pompe émettant à 980 nm et de photodiodes InGaAs pour des applications spatiales. La sévérité de l’environnement spatial (vide, radiations, contraintes thermomécaniques) impose d’évaluer la robustesse de ces deux technologies qui ont été spécialement conçues pour des applications de télécommunications sous-marines. L’objectif de ce mémoire est donc de proposer une méthodologie d’évaluation de la fiabilité en s’appuyant la caractérisation électro-optique, l’analyse physico-chimique et la modélisation. Les diodes laser ont été vieillies sous ultravide (pression de 10-7 mbar) pendant 5000h sous 800 mA et 60°C. Certains composants, dont l’herméticité du boîtier a été volontairement rompue, ont présenté des défaillances de type COD (Catastrophic Optical Damage). Les caractéristiques des composants, dont le boîtier est resté hermétique, n’ont cependant pas dérivé. Après avoir modélisé les caractéristiques électriques du composant, mené des analyses physiques (AFM, MEB, MET, cathodoluminescence et ToF-SIMS) et calculé la variation de la pression à l’intérieur du boîtier, nous avons estimé la durée de vie du composant fonctionnant sous ultravide à 26 ans.Les photodiodes ont été irradiées par des protons d’énergie comprise entre 30 et 190 MeV sous une fluence comprise entre 5.1010 et 1012 p/cm², entrainant une augmentation du courant d’obscurité de trois décades. La modélisation du courant d’obscurité a permis d’estimer la durée de vie du composant en environnement spatial à 15 ans.Ces travaux ont également contribué à mettre en évidence des mécanismes de dégradation peu documentés (COD sous vide, difficulté d’ajustement avec le NIEL, dégradation du réseau de Bragg exposé aux rayonnements ionisants), ce qui permet de mieux appréhender le comportement des diodes laser et des photodiodes exposées à l’environnement spatialIn this work, the reliability of 980 nm pump laser diode and InGaAs photodiode modules has been estimated for space applications. The space environment is particularly harsh (vacuum, radiation, thermal and mechanical stresses) for these electro-optical devices, which were designed for long-haul submerged telecommunication applications. The main objective of this thesis is to provide a guideline for the space evaluation of optoelectronic devices, using characterization, physical analysis and modeling.Eight laser diodes were aged in vacuum (10-7 mbar) during 5000h, at 60°C and 800 mA bias current. The hermeticity of four of them was voluntarily broken to simulate a long term vacuum exposition. Three of four non-hermetic devices failed during the ageing, because of COD (Catastrophic Optical Damage) whereas the electro-optical characteristics of hermetic devices remained unchanged. The MTBF of laser diodes operating in vacuum was estimated to 26 years, by means of modeling (electro-optics and pressure) and physical analyses (AFM, SEM, TEM, cathodoluminescence, ToF-SIMS).InGaAs photodiodes were irradiated by protons, with energies ranging from 30 to 190 MeV and fluences ranging from 5.1010 to 1012 p/cm². The dark current increased by three decades after irradiation. The photodiode MTBF was then estimating to 15 years using dark current modeling.This study also permitted to show up almost new failure mechanisms (COD under vacuum, NIEL scaling errors in InGaAs, Bragg grating degradation under ionizing radiation and its effects on laser diode stabilization), which could contribute to the space evaluation of laser diodes and photodiodes for future missions
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Duchez, Jean-Bernard. "Étude du noircissement dans les fibres optiques dopées Ytterbium : interaction entre photo- et radio-noircissement." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4029.
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Cette thèse traite des dégradations induites par la pompe (photo-noircissement) et les radiations ionisantes externes (radio-noircissement) dans les fibres optiques en silice dopées ytterbium (FDY) utilisées en environnement sévère. Au travers de caractérisations expérimentales et de modélisations inédites, elle analyse leur interaction et en tire les conséquences quant à la tenue des FDY aux radiations sous pompe. La première partie porte sur l’identification des défauts induits (centres colorés) et leurs mécanismes de formation/guérison. Elle s’appuie sur un ensemble de caractérisations post-irradiation (RPE, ARI, TL) réalisées sur des échantillons de préformes et sur leur corrélation originale (guérison thermique, couplage TL et ARI). L’étude systématique en fonction de la composition met en évidence l’influence des co-dopants (Al, Ce) sur la capture des charges libérées lors des processus d’ionisation. La seconde partie analyse le noircissement se développant sous l’effet simultané de la pompe et de l’irradiation ionisante. A partir d’un banc de mesures autorisant le suivi de la dégradation en temps réel, on montre que photo- et radio-noircissements résultent des mêmes centres colorés blanchis par la pompe. Ce résultat, ajouté aux mécanismes préalablement identifiés, permet de proposer un modèle physique local de la dégradation photo-radio-induite. La confrontation des simulations issues de ce modèle à une large variété d’observations originales faites « en ligne » conduit à sa validation. Il est ainsi démontré que, pour des débits de dose inférieurs à une valeur critique, la dégradation des FDY pompées et irradiées ne peut excéder leur niveau de photo-noircissementThis thesis deals with the degradation induced by the pump (photodarkening, PN) and ionizing radiations (radiodarkening, RN) in ytterbium-doped optical fiber (YDF) used in harsh environments. Through original experimental characterizations and modeling, it analyses the interplay between PN and RN and reveals important and novel properties of the radiation resistance of pumped YDF. The first part investigates induced defects (color centers) together with their creation/recovery mechanisms. It used a set of post-irradiation characterizations (ESR, RIA, TSL) conducted on preform samples and benefited from their original correlation (thermal recovery protocols coupling TSL and RIA). A systematic study as a function of composition reveals the influence of co-dopants (Al, Ce) on the trapping of carrier freed during ionization processes. The second part examines the darkening build-up under the simultaneous action of the pump and an ionizing irradiation. By using a measurement bench that allowed us to follow the real-time “on line” degradation of fiber samples, we showed that photo- and radio-darkening both arise from the same color centers that can be bleached by the pump. On the basis of this finding and of the preceding identified mechanisms, we propose a local physical model of the photo-radio-induced darkening. The latter is thoroughly validated by further successful comparisons of simulated degradation with a wide variety of “on line” original observations. Then, we notably demonstrate that for dose rates lying below a critical value (explicited by our theory), the degradation of pumped and irradiated YDF never exceeds the photo-darkening level
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Bernal, Olivier. "Conception de Convertisseurs Analogique-Numérique en technologie CMOS basse tension pour chaînes Vidéo CCD Spatiales." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7495/1/bernal.pdf.
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Dans le cadre des Instruments d'Observation de la Terre, les technologies microélectroniques sur lesquelles sont basés les systèmes spatiaux embarqués, ont tendance à être de moins en moins basées sur les technologies dites durcies aux radiations au profit de technologies CMOS sub-microniques basse-tension dédiées principalement aux circuits numériques. Aussi, dans un premier temps, des méthodes de durcissement aux radiations présentes dans l'espace ont dû être analysées tant au niveau système qu'au niveau circuit et layout pour améliorer la fiabilité des Convertisseurs Analogique-Numérique (CAN) utilisés dans les chaînes Video CCD. Pour atteindre les performances des futurs imageurs CCD (12 bits à 20 Méchantillons/s), les CAN à architecture pipeline apparaissent comme les plus adaptés. Pour anticiper l'évolution des technologies vers les très basses tensions, les méthodes de conception en courant et en tension ont toutes deux été analysées. Dans ce cadre, l'approche originale en courant a aussi été abordée de par ses propriétés d'auto-calibrage (température, vieillissement). Afin de démontrer la faisabilité de CAN de haute résolution en courant, une mémoire de courant, cellule fondamentale d'un CAN en courant, a été implémentée en technologie CMOS 0.35μm. Le prototype de cette mémoire atteint une résolution supérieure à 13bits à 10Méchantillons/s. Toutefois, les performances en bruit de cette mémoire de courant (¼ 65dB) ne satisfont pas les critères en bruit d'un CAN 12bits. Aussi, une analyse comparative en bruit entre les circuits à capacités commutées en tension et à courants commutés a été effectuée afin de caractériser chacune des approches en bruit et de déterminer l'approche la moins pénalisante. Elle a permis de mettre en évidence un gain de 17dB environ des structures en tension sur celles en courant. C'est pourquoi, une approche en tension dont une méthode de conception optimisée a été développée, apparaît comme nécessaire pour les premiers étages de haute résolution au moins. Contrairement à l'approche en courant qui ne requiert pas de commutateurs analogiques performants et qui par là-même est plus adaptée au contexte spatial, l'approche en tension nécessite des commutateurs fonctionnant sur une large plage de tension. En général, les méthodes de conception basse-tension reposent sur une architecture dite “bootstrappée” pour améliorer leurs caractéristiques. Toutefois, non applicables directement de par les contraintes de l'environnement spatial, une autre architecture basée sur des transistors PMOS a été proposée. Enfin, pour pouvoir relaxer les contraintes sur la conception des circuits analogiques, une nouvelle méthode de calibrage et de correction numérique adaptable à la fois aux CAN en tension et en courant est proposée. Elle permet de corriger les erreurs de gain, d'offsets, et des niveaux de référence utilisés. Elle améliore aussi la linéarité du convertisseur, sa précision absolue, sa consommation et sa robustesse vis-à-vis des radiations. Pour le cas des structures en courant, la méthode proposée permet de doubler la vitesse d'échantillonnage du CAN.
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Belloir, Jean-Marc. "Spectroscopie du courant d’obscurité induit par les effets de déplacement atomique des radiations spatiales et nucléaires dans les capteurs d’images CMOS à photodiode pincée." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0029/document.
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Les imageurs CMOS représentent un outil d’avenir pour de nombreuses applications scientifiques de haut vol, tellesque l’observation spatiale ou les expériences nucléaires. En effet, ces imageurs ont vu leurs performancesdémultipliées ces dernières années grâce aux avancées incessantes de la microélectronique, et présentent aussi desavantages indéniables qui les destinent à remplacer les CCDs dans les futurs instruments spatiaux. Toutefois, enenvironnement spatial ou nucléaire, ces imageurs doivent faire face aux attaques répétées de particules pouvantrapidement dégrader leurs performances électro-optiques. En particulier, les protons, électrons et ions présents dansl’espace ou les neutrons de fusion nucléaire peuvent déplacer des atomes de silicium dans le volume du pixel et enrompre la structure cristalline. Ces effets de déplacement peuvent former des défauts stables introduisant des étatsd’énergie dans la bande interdite du silicium, et ainsi conduire à la génération thermique de paires électron-trou. Parconséquent, ces radiations non-ionisantes produisent une augmentation permanente du courant d’obscurité despixels de l’imageur et donc à une diminution de leur sensibilité et de leur dynamique. L’objectif des présents travauxest d’étendre la compréhension des effets de déplacement sur l’augmentation du courant d’obscurité dans lesimageurs CMOS. En particulier, ces travaux se concentrent sur l’étude de la forme de la distribution de courantd’obscurité en fonction du type, de l’énergie et du nombre de particules ayant traversé l’imageur, mais aussi enfonction des caractéristiques de l’imageur. Ces nombreux résultats permettent de valider physiquement etexpérimentalement un modèle empirique de prédiction de la distribution du courant d’obscurité pour une utilisationdans les domaines spatial et nucléaire. Une autre partie majeure de ces travaux consiste à utiliser pour la première foisla technique de spectroscopie de courant d’obscurité pour détecter et caractériser individuellement les défautsgénérés par les radiations non-ionisantes dans les imageurs CMOS. De nombreux types de défauts sont détectés etdeux sont identifiés, prouvant l’applicabilité de cette technique pour étudier la nature des défauts cristallins généréspar les effets de déplacement dans le silicium. Ces travaux avancent la compréhension des défauts responsables del’augmentation du courant d’obscurité en environnement radiatif, et ouvrent la voie au développement de modèles deprédiction plus précis, voire de techniques permettant d’éviter la formation de ces défauts ou de les faire disparaîtreCMOS image sensors are envisioned for an increasing number of high-end scientific imaging applications such asspace imaging or nuclear experiments. Indeed, the performance of high-end CMOS image sensors has dramaticallyincreased in the past years thanks to the unceasing improvements of microelectronics, and these image sensors havesubstantial advantages over CCDs which make them great candidates to replace CCDs in future space missions.However, in space and nuclear environments, CMOS image sensors must face harsh radiation which can rapidlydegrade their electro-optical performances. In particular, the protons, electrons and ions travelling in space or thefusion neutrons from nuclear experiments can displace silicon atoms in the pixels and break the crystalline structure.These displacement damage effects lead to the formation of stable defects and to the introduction of states in theforbidden bandgap of silicon, which can allow the thermal generation of electron-hole pairs. Consequently, nonionizingradiation leads to a permanent increase of the dark current of the pixels and thus a decrease of the imagesensor sensibility and dynamic range. The aim of the present work is to extend the understanding of the effect ofdisplacement damage on the dark current increase of CMOS image sensors. In particular, this work focuses on theshape of the dark current distribution depending on the particle type, energy and fluence but also on the imagesensor physical parameters. Thanks to the many conditions tested, an empirical model for the prediction of the darkcurrent distribution induced by displacement damage in nuclear or space environments is experimentally validatedand physically justified. Another central part of this work consists in using the dark current spectroscopy techniquefor the first time on irradiated CMOS image sensors to detect and characterize radiation-induced silicon bulk defects.Many types of defects are detected and two of them are identified, proving the applicability of this technique to studythe nature of silicon bulk defects using image sensors. In summary, this work advances the understanding of thenature of the radiation-induced defects responsible for the dark current increase in space or nuclear environments. Italso leads the way to the design of more advanced dark current prediction models, or to the development ofmitigation strategies in order to prevent the formation of the responsible defects or to allow their removal
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Jouni, Ali. "Space radiation effects on CMOS single photon avalanche diodes (SPADs)." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2024. http://www.theses.fr/2024ESAE0012.
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Le sujet de cette thèse traite des effets des radiations spatiales sur des détecteurs CMOS à avalanches, et particulièrement sur les dispositifs SPADs (pour Single Photon Avalanche Diode en anglais, ou photodiode à avalanche à photon unique). Ces photodiodes présentent un gain interne presque infini et sont donc sensibles à des très faibles conditions de lumières. Ainsi, avec en plus une excellente résolution temporelle, ces capteurs peuvent être très intéressant pour des applications spatiales nécessitant des mesures de temps de vols, comme la topographie d’objets célestes ou les Rendez-vous spatiaux. Cependant, l’espace est un environnement hostile du fait des radiations provenant du Soleil, des particules piégées dans la magnétosphère terrestre ainsi qu’au-delà du système solaire. De ce fait, dans le cadre de ces travaux de thèse, un modèle est mis en place pour prédire la dégradation du courant d’obscurité des SPADs, le Dark Count Rate (DCR), après des irradiations aux protons. Expérimentalement, deux technologies de matrices de SPADs sont irradiées avec des protons, des rayons X et des rayons γ. De ce fait, les effets ionisants et non-ionisants sont investigués pour ces capteurs à avalanches, et des différences en comparaison avec les pixelsdes capteurs d’images standard sont soulignées. Ensuite, les caractéristiques des défauts induits par la création d’états d’interface entre les oxides et le silicium et les dommages de déplacement atomique dans le substrat sont examinées, avec notamment la présence de comportement RTS (Random Telegraph Signal). Enfin, l’identification de la nature de ces défauts est réalisée par l’intermédiaire de recuits isochrones après l’expositions des matrices de SPADs aux trois différentes radiations mentionnées au-dessusThe subject of this thesis deals with the effects of space radiation on CMOS avalanche detectors, particularly on Single Photon Avalanche Diodes (SPADs). These photodiodes exhibit nearly infinite internal gain and are therefore sensitive to very low light conditions. Thus, with excellent temporal resolution, these sensors can be very interesting for space applications requiring time-of-flight measurements, such as the topography of celestial objects or space Rendezvous. However, space is a hostile environment due to radiation from the Sun, particles trapped in the Earth’s magnetosphere, and beyond the solar system. Consequently, within the framework of this thesis work, a model is established to predict thedegradation of the dark current of SPADs, the Dark Count Rate (DCR), after proton irradiations. Experimentally, two SPAD array technologies are irradiated with protons, X-rays, and γ rays. Hence, ionizing and non-ionizing effects are investigated for these avalanche sensors, and differences compared to pixels of standard image sensors are highlighted. Subsequently, the characteristics of defects induced by the creation of interface traps between oxides and silicon and atomic displacement damage in the substrate are examined, including the presence of Random Telegraph Signal (RTS) behaviors. Finally, the nature of these defects is identified through isochronal annealing after irradiations of the SPAD arrays using the three different radiation types mentioned above
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Ladaci, Ayoub. "Rare earth doped optical fibers and amplifiers for space applications." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSES027/document.
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Les fibres dopées aux terres rares (REDFs) représentent un composant clef dans la fabrication de sources laser et d’amplificateurs optiques (REDFAs). Leurs hautes performances rendent cette technologie particulièrement attractive pour les applications spatiales en tant que partie active des gyroscopes à fibres optiques, pour le transfert de données et les applications LIDARS. Cependant, la grande sensibilité de ces fibres actives limite l’intégration des REDFAs au sein des missions spatiales. De nombreuses études ont été menées pour dépasser ces limitations et différentes techniques de mitigation ont été identifiées telles que le co-dopage au Cérium ou le chargement en hydrogène de ces fibres optiques. Toutes ces solutions interviennent au niveau du composant sensible et sont classées parmi les stratégies de durcissement par composant permettant la fabrication de fibres dopées aux terres rares résistantes aux radiations adaptées aux besoins des missions spatiales actuelles associées à de faibles doses d’irradiation. Cependant, l’avènement de nouveaux programmes, de nouvelles missions invitent à considérer des doses d’irradiation plus importantes, nécessitant des REDFs et des RDFAs encore plus tolérants aux radiations. A cette fin, une optimisation de l’amplificateur optique au niveau système est étudiée dans le cadre de ce doctorat en exploitant une approche couplant simulation et expériences dont les avancées pourront venir en appui des techniques de durcissement plus conventionnelles. Après la présentation du contexte, des objectifs de ce travail (Chapitre I), les mécanismes fondamentaux de l’amplification et des effets des radiations sont brièvement décrits dans le Chapitre II. Les outils de simulation basés sur l’enrichissement d’un code à l’état de l’art et ses nouvelles fonctionnalités, décrites au Chapitre III, permettent non seulement l’évaluation des performances optiques du REDFA mais aussi de prédire leurs évolutions sous irradiation. De nombreuses études expérimentales ont été réalisées sur différents REDFAs développés durant la thèse et présentés dans le chapitre IV, leurs résultats comparés à ceux issus de la simulation afin de valider nos outils de simulation. Une fois validé, le code a été utilisé pour montrer comment l’optimisation de l’architecture du REDFA permet de mitiger les effets des radiations sur ses performances (Chapitre V). Finalement, le Chapitre VI présente l’étude de l’implémentation dans le code de nouveaux effets, tels que les effets thermiques, le multiplexage du signal d’entrée à travers un couplage théorie/expérienceRare earth doped fibers (REDFs) are a key component in optical laser sources and amplifiers (REDFAs). Their high performances render them very attractive for space applications as the active part of gyroscopes, high data transfer links and LIDARs. However, the high sensitivity of these active fibers to space radiations limits the REDFA integration in actual and future missions. To overcome these issues various studies were carried out and some mitigation techniques were identified such as the Cerium co-doping or the hydrogen loading of the REDFs. All these solutions occur at the component level and are classified as a hardening by component strategy allowing the manufacturing of radiation hardened REDFAs with adapted performances for low doses space mission. However, with the new space research programs, more challenging space missions are targeted with higher radiations doses requiring even more tolerant REDFs and REDFAs. To this aim, an optimization of the REDFA at the system level is investigated in this PhD thesis exploiting an approach coupling simulations and experiments offering the opportunity to benefit from the outputs of this hardening by system strategy in addition to other state-of-the-art approaches. After presenting the context, objectives of this work, the basic mechanisms about amplification and radiation effects as well as the architectures of REDFAs are described in chapters I and II. After that, we update a state of art REDFAs simulation code described in Chapter III, to consider not only the REDFA optical performances but also their evolutions when exposed to radiations. Several experiments on dedicated home-made REDFA have been performed using accelerated irradiation tests (Chapter IV) and the comparison between these data and those obtained through the new code validated the simulation tools. Thereafter, we exploit the validated code to highlight how the optimization of the REDFA architecture can participate to the mitigation of the radiation effects on the amplifier performances (Chapter V). Finally, in chapter VI the implementation in the code of several other effects, such as thermal effects, input signal multiplexing was investigated both from experimental and calculation point of views
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Park, Samuel. "Radiation transport in multiphase and spatially random media." Thesis, Imperial College London, 2016. http://hdl.handle.net/10044/1/45051.
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An important class of problems within radiation (e.g. neutrons, photons) transport are those in which the radiation migrates through a medium which has a random or stochastic composition. The uncertain medium composition introduces an uncertainty in the radiation angular/scalar flux, current, reaction rates and other quantities of interest. Stochastic media play an important role within radiation transport and have numerous applications such as radiation shielding, nuclear criticality assessment, as well as radiative transfer in clouds, stellar atmospheres and plasma physics. Stochastic radiation transport problems reduce to treating the adsorption, scatter and other macroscopic cross-section data as spatially correlated random fields. Several methods for the treatment of these uncertain-ties have been proposed however they are limited in their scope and computational efficiency. Multiphase and spatially random media are often characterised by non-Gaussian random fields which are much more challenging to model than Gaussian random fields. This thesis aims to investigate, develop and implement mathematically rigorous computational algorithms that are more efficient than the current methods for solving radiation transport with multiphase and spatially random media. In particular this thesis applies iso-probabilistic (e.g. Nataf) transforms to transform Gaussian random fields into non-Gaussian random fields. This approach enables the use of optimal spectral stochastic representations, such as the Karhunen-Loève and generalized polynomial chaos methods, to be used to simulate non-Gaussian random fields. This thesis also describes the verification of these iso-probabilistic spectral stochastic projection methods against standard radiation transport in random media benchmarks, such as the widely used Adams-Levermore-Pomraning benchmark. This thesis is the first time the general Nataf method has been applied to model radiation transport through multiphase and spatially random media.
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Al, Youssef Ahmad. "Étude par modélisation des événements singuliers (SET/SEU/SEL) induits par l’environnement radiatif dans les composants électroniques." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0021/document.
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L’environnement radiatif spatial est particulièrement critique pour la fiabilité des circuits intégrés et systèmes électroniques embarqués. Cet environnement chargé en particules énergétiques (proton, électron, ions lourds, etc) peut conduire à des pannes transitoires (SET), ou permanentes (SEU) et dans certains cas destructives (type Latchup, SEL) dans les dispositifs embarqués. L'effet d'une seule particule est identifié comme un événement singulier (SEE). Les contraintes imposées par l'intégration technologique poussent les fabricants micro-électroniques à prendre en considération la vulnérabilité de leurs composants vis-à-vis du Latchup tout en considérant les phénomènes non destructifs tels que la corruption de données (SEU/MBU). Cette thèse est le fruit d'une collaboration entre l'ONERA et Sofradir, fabriquant électronique d'imageurs infrarouge. L'objectif de cette thèse est d'étudier les effets singuliers (SET/SEU/SEL) de la technologie CMOS utilisée par Sofradir dans des conditions de températures cryogéniques, et plus particulièrement l'effet LatchupThe spatial radiative environment is particularly critical for the reliability of integrated circuits and embedded electronic systems. This environment loaded with energetic particles (proton, electron, heavy ions, etc.) can lead to transient (SET), or permanent (SEU) and insome cases destructive failures (Latchup, SEL) in embedded devices. The effect of a single particle is identified as a single event effect(SEE). The constraints imposed by technological integration push microelectronics manufacturers to consider the vulnerability of their components to Latchup while consideringnon-destructive phenomena such as data corruption (SEU/MBU). This thesis is the result ofcollaboration between ONERA and Sofradir, an electronic manufacturer of infrared imagers. The aim of this thesis is to study the singular effects (SET / SEU / SEL) of the CMOS technology used by Sofradir under cryogenic temperature conditions, and more particularly the Latchup effect
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FOIS, GIOVANNA ROSA. "Monte Carlo simulation studies for spatially fractionated radiation therapy techniques." Doctoral thesis, Università degli Studi di Cagliari, 2013. http://hdl.handle.net/11584/266224.
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The purpose of this work was to evaluate the possible gain in tissue sparing in hadrontherapy when a spatial fractionation of the dose is used. Monte Carlo simulations (GATE v.6) have been used as a method to assess the dose distributions in a cylindrical water phantom (16 cm height and 16 cm of diameter). The phantom was irradiated with carbon and oxygen minibeams of 0.7 mm of beam width, and with protons in a grid geometry configuration. Several centre-to-centre distances, covering a 2 x 2 cm2 area, have been taken into account. The ratio of the peak-to-valley doses (PVDR) and the penumbrae was used as evaluation parameter, since PVDR is considered to be a very relevant dosimetric parameter for tissue sparing. Extremely high PVDRs values and very narrow penumbrae were obtained in all depths. This means that this new way of dose delivery might allow the use of higher and potentially curative doses in
clinical cases where tissue tolerances are a limit to achieve a curative treatment. The high PVDR obtained and the small penumbrae in comparison with existing radiosurgery
techniques, suggest a potential gain in healthy tissue sparing in those new techniques.
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Emidio, Fernando. "Analysis of multidimensional radiating structures by the spatial Fourier transform and computational electromagnetics." Thesis, Saint-Etienne, 2013. http://www.theses.fr/2013STET4011.
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Ce manuscrit présente les travaux de recherche qui concernent l'analyse et la synthèse de structures rayonnantes multidimensionnelles en utilisant une approche qui combine méthode des moments et la transformée de Fourier spatiale. La distribution source (courant électrique) et le diagramme de rayonnement sont liées par la transformée de Fourier spatiale - la théorie de la Relation de Fourier (FR). La distribution des courants est déterminée en utilisant une méthode d'analyse en électromagnétisme (EM), à savoir la Méthode des Moments (MoM). Des travaux antérieurs utilisant la théorie FR ont été réalisés par d'autres auteurs sur des réseaux linéaires - uniformément espacés ou non uniformes. Les sources radiantes élémentaires des dipoles électriques filaires. Les travaux actuels se développent en utilisant la théorie FR à deux et trois dimensions sur des structures réelles. En utilisant la méthode MoM nous pouvons prendre en compte le rayon du fil, sur n'importe quel point d'excitation (générateur de tension ou onde incidente) et le couplage mutuel entre les éléments, créant ainsi un modèle électromagnétique réaliste pour la structure d'antenneThis manuscript presents the research work in the analysis and synthesis of multidimensional radiating structures using an approach that combines Method of Moments and Spatial Fourier Transform. The source distribution (electric current) and radiation pattern are related by the spatial Fourier Transform - Fourier Relation theory (FR). Current distribution is determined using Computational Electromagnetics (CEM), namely Method of Moments (MoM). Previous work using FR theory was done by other authors on linear arrays – uniformly or nonuniformly spaced elemental radiators laid on a straight line. Present work expands FR theory to two and three dimensions on real-world structures. By using MoM we can take into account wire radius, excitation on any point (voltage generator or incident wave) and mutual coupling between elements, thus creating a realistic electromagnetic model for the antenna structure
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Rousselet, Mathias. "Développement de méthodologies de tests en radiation des nanosatellites." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT293/document.
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L’environnement spatial est extrêmement agressif, en particulier en raison de la présence de radiations. Ces radiations produisent divers effets, soit cumulatifs soit singuliers qui mettent en péril la fiabilité des satellites. Sur les satellites à budgets contraints, l’utilisation de composant durcis est à proscrire pour des questions de coût. Les composants utilisés sont des composants commerciaux dont la tenue aux radiations n’est généralement pas connue. Sur les satellites scientifiques ou commerciaux, une procédure dite Radiation Hardness Assurance (RHA) est mise en place et vise à réduire les risque en évaluant la sensibilité aux radiations de tous les composants. Afin de garantir le niveau de fiabilité des nanosatellites, nous proposons dans le cadre de cette thèse d’aider au développement d’une RHA spécifiqueSpace environment is harsh, especially because of radiations. These radiations induce cumulative and singular effects that can reduce the overall reliability of a satellite. For low-cost space systems, the use of radiation hardened components is prohibited because of their high cost. Commercial components are preferred but their radiation sensitivity is often unknown. Scientific and commercial space projects require a Radiation Hardness Assurance (RHA) process in order to reduce the risk and ensure a better reliability by providing a study at component level. We propose in this thesis the study and development of RHA methods dedicated and tailored for nanosatelittes
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Cullen, Ashley James. "Strip detector for high spatial resolution dosimetry in radiation therapy." Centre for Medical Radiation Physics - Faculty of Engineering, 2009. http://ro.uow.edu.au/theses/848.
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Radiation therapy is an established modality in the treatment of tumours. With treatments ever evolving and increasing in terms of their complexities, the need arises to ensure the best quality treatment is delivered; the survival of the patient relies upon it. A modern treatment such as Intensity Modulated Radiation Therapy employs steep dose gradients varying dynamically to deliver complex dose profiles, whilst the experimental Microbeam Radiation Therapy (MRT) involves the delivery of an array of intense beams tens-of-microns wide separated by several hundred microns. In both cases, conventional dosimetry is inadequate in providing both spatial and temporal information about complex dose profiles.The silicon strip detector was created to fill this void in current dosimetry techniques. Designed to withstand the intense beam of a synchrotron wriggler x-rays whilst not significantly perturbing the beam, the detector provides linear sensitive volume elements two hundred microns in pitch. This enables the ability to perform high spatial resolution dosimetry in real time.This thesis investigates the use of the silicon strip detector as an on-line dosimetry system for MRT with applications to clinical radiotherapy. Of particular interest is the distribution and magnitude of energy deposition within the detector and the perturbative effect the strip detector has on a synchrotron wriggler x-ray beam.Monte Carlo simulations are performed to investigate the properties of radiation incident upon the detector. These seek to understand how a beam traversing the detector interacts with it, as well as the effects the detector has on the transmitted beam and its properties.The energy deposition spectrum within the detector was found to be predominant at low energies of below 100 keV. The deposition of dose through the detector was found to be largely constant with depth through the central axis of a beam, dropping to ~10-3 of the central value at 50 µm off the central beam axis for an infinitesimally thin pencil beam and ~10-4 at 100 µm off-axis. Energy deposition laterally through water was determined as dominated by secondary electrons from the beam-edge to 150 µm, and Compton photons thereafter.The depth dose of a MRT pencil beam was found to have an average decrease in dose of (1.44 ± 0.15) % (95% C.I.) when the strip detector was introduced into the beam. The probability of interaction of incident photons with the detector for the MRT spectrum was determined with GEANT4 and theoretically with a comparison made. The overall interaction probability of an MRT photon is (1.97 ± 4.43×10-4) % (95% C.I.).A simulation to determine the PVDR (peak-to-valley dose ratio) in a MRT field was created, however only the peak dose could be determined due to an inadequate primary photon count. The peak dose was found to decrease by 1.41 ± 0.03 % (95% C.I.). Qualitative film measurements (deliberate overexposure of peak regions) displayed an increase of valley dose to film at 10 mm in water with the strip detector in the beam, but no such phenomenon at a depth of 1 mm. A simplified GEANT4 simulation was created to replicate such results with only five beamlets. Peak-to-valley dose ratio calculations from the simulation show no discernible effect at 1 mm depth, but a discernible increase in the PVDR at 10 mm depth; replicating experimental results.Since charge collection across a semiconductor device is often complex and dynamically varies with the bias conditions. Ion beam induced charge collection (IBICC) studies seek to investigate the charge collection properties of the detector in various voltage-biasing conditions. It was found that the application of reverse bias to strips adjacent to that being read out reduced the effective sensitive volume of the read-out strip. This provides evidence for a proposal to incorporate biased guard-ring structures to prevent charge sharing, and improve the confinement of the sensitive volume.Finally, clinical irradiations are performed with a highly collimated orthovoltage x-ray beam down to beam sizes of hundreds of microns. The spatial resolution of the detector in this configuration was found to be 500 µm. The efficacy of the detector in contemporary radiotherapy is also investigated through the use of a 6 MV linear accelerator’s photon beam. Excellent agreement was found between strip detector read-outs and reference data for the linear accelerator. A quadratic relation was found between dose rate and charge per strip.
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Song, Shi. "The Spectral Signature of Cloud Spatial Structure in Shortwave Radiation." Thesis, University of Colorado at Boulder, 2016. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10151129.
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In this thesis, we aim to systematically understand the relationship between cloud spatial structure and its radiation imprints, i.e., three-dimensional (3D) cloud effects, with the ultimate goal of deriving accurate radiative energy budget estimates from space, aircraft, or ground-based observations under spatially inhomogeneous conditions. By studying the full spectral information in the measured and modeled shortwave radiation fields of heterogeneous cloud scenes sampled during aircraft field experiments, we find evidence that cloud spatial structure reveals itself through spectral signatures in the associated irradiance and radiance fields in the near-ultraviolet and visible spectral range.
The spectral signature of 3D cloud effects in irradiances is apparent as a domain- wide, consistent correlation between the magnitude and spectral dependence of net horizontal photon transport. The physical mechanism of this phenomenon is molecular scattering in conjunction with cloud heterogeneity. A simple parameterization with a single parameter ϵ is developed, which holds for individual pixels and the domain as a whole. We then investigate the impact of scene parameters on the discovered correlation and find that it is upheld for a wide range of scene conditions, although the value of ϵ varies from scene to scene.
The spectral signature of 3D cloud effects in radiances manifests itself as a distinct relationship between the magnitude and spectral dependence of reflectance, which cannot be reproduced in the one-dimensional (1D) radiative transfer framework. Using the spectral signature in radiances and irradiances, it is possible to infer information on net horizontal photon transport from spectral radiance perturbations on the basis of pixel populations in sub-domains of a cloud scene.
We show that two different biases need to be considered when attempting radiative closure between measured and modeled irradiance fields below inhomogeneous cloud fields: the remote sensing bias (affecting cloud radiances and thus retrieved properties of the inhomogeneous scene) and the irradiance bias (ignoring 3D effects in the calculation of irradiance fields from imagery-based cloud retrievals). The newly established relationships between spatial and spectral structure lay the foundation for first-order corrections for these 3D biases within a 1D framework, once the correlations are explored on a more statistical basis.
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Currás, alonso Sandra. "Lung responses to radiation injury at the single cell level." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLS060.
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La radiothérapie constitue une option thérapeutique majeure pour le traitement du cancer du poumon. Néanmoins, la radiothérapie induit chez environ 5 à 20 % des patients traités des toxicités pulmonaires irréversibles précoces et tardives, telles que la pneumonite aiguë ou la fibrose pulmonaire induite par la radiothérapie (FPRI). La FPRI est caractérisée par une destruction progressive et irréversible de l'architecture alvéolaire avec perturbation des échanges gazeux conduisant à la mort des patients. Bien que l'ordre des événements moléculaires et cellulaires dans la progression vers la FPRI soit un aspect pathogénique clé de la maladie, leur coordination dans l'espace et le temps reste largement inexplorée. L'objectif principal de ce projet est d'étudier la dynamique dans le temps et l'espace des mécanismes cellulaires et moléculaires qui conduisent à la fibrose pulmonaire après l’irradiation. La combinaison d'analyses single cell RNA sequencing (scRNAseq), pour étudier les réponses précoces et tardives à l’irradiation au niveau d'une seule cellule, et de la single molecule (sm) FISH, pour cartographier les types de cellules spécifiques dans le tissu, a fourni des informations sur la façon dont le tissu pulmonaire se réorganise et évolue progressivement vers un état de fibrose. Les résultats de ce projet mettent en lumière les processus moléculaires induits par l’irradiation, tels que la régénération pulmonaire, la transdifférenciation des cellules épithéliales alvéolaires, l’EMT, l’inflammation et la sénescence dans les compartiments pulmonaires impliqués dans la régénération du tissue, la cicatrisation et la fibrose. Comprendre quels sont les mécanismes à l'origine de la FPRI permettra de trouver de nouveaux traitements thérapeutiques pour améliorer les soins et la qualité de vie des patientsA major therapeutic option for lung cancer treatment is radiotherapy. Nevertheless, around 5-20% of the patients treated with radiation therapy suffer from early and late irreversible lung toxicities, such as acute pneumonitis or radiotherapy induced pulmonary fibrosis (RIPF). RIPF is characterized by progressive and irreversible destruction of the alveolar architecture with disruption of gas exchange and terminal failure. Although the order of molecular and cellular events in the progression towards RIPF is a key pathogenic aspect of the disease, their coordination in space and time remains largely unexplored. The overarching aim of this project is to study the dynamics in time and space of the cellular and molecular mechanisms that lead to lung fibrosis after ionizing radiation (IR). The combination of single cell RNA sequencing (scRNAseq) analyses, to study early and late responses to injury at the single cell level, and single molecule (sm) FISH, to map specific cell types in tissue, have provided information on how mouse and human lung tissues responds to radiation injury. The results of this project highlight the dynamics on specific radiation-induced processes, such as regeneration, transdifferentiation, EMT, inflammation and senescence in the main compartments of the lung that are known to play a major role in tissue repair, regeneration and fibrosis. Importantly, this study points at a senescence process affecting specifically the endothelial cell compartment over the course of fibrosis after fibrogenic doses of IR. Understanding what are the mechanisms causing this disease will pave the way to new therapeutic options that may improve patients’ treatments and their quality of life
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Twork, Gregory. "Validation of the Spatial Accuracy of the ExacTrac® Adaptive Gating System." Thesis, McGill University, 2012. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=106601.
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Stereotactic body radiation therapy (SBRT) is a method of treatment that is used in extracranial locations, including the abdominal and thoracic cavities, as well as spinal and paraspinal locations. At the McGill University Health Centre, liver SBRT treatments include gating, which places the treatment beam on a duty cycle controlled by tracking of fiducial markers moving with the patient's breathing cycle. Respiratory gated treatments aim to spare normal tissue, while delivering a dose properly to a moving target. The ExacTrac® system (BrainLAB AG Germany) is an image-guided radiotherapy system consisting of a combination of infra-red (IR) cameras and dual kilovoltage (kV) X-ray tubes. The IR system is used to track patient positioning and respiratory motion, while the kV X-rays are used to determine a positional shift based on internal anatomy or fiducial markers. In order to validate the system's ability to treat under gating conditions, each step of the SBRT process was evaluated quantitatively. Initially the system was tested under ideal static conditions, followed by a study including gated parameters. The uncertainties of the isocenters, positioning algorithm, planning computed tomography (CT) and four dimensional CT (4DCT) scans, gating window size and tumor motion were evaluated for their contributions to the total uncertainty in treatment. The mechanical isocenter and 4DCT were found to be the largest sources of uncertainty. However, for tumors with large internal amplitudes (>2.25 cm) that are treated with large gating windows (>30%) the gating parameters can contribute more than 1.1 ± 1.8 mm.La radiochirurgie stéréotaxique corporelle (RCSC) est une modalité de traitement utilisée sur les lésions extracraniales, tels que les cavités abdominaux et thoraciques, ainsi que les lésions situées à l'intérieure ou l'extérieure de l'épine dorsale. Au Centre Universitaire de Santé de McGill (CUSM), les traitements de la foie par RCSC se basent sur la synchronisation respiratoire qui permet de contrôler le faisceau de photons à l'aide de marqueurs référencés du cycle respiratoire du patient. L'objectif des traitements par synchronisation respiratoire est de limiter le dommage au tissue normal tout en transmettant la dose appropriée à la cible en mouvement. Le système ExacTrac® (BrainLab AG Allemagne) est un système de radiothérapie guidée par image comprenant une caméra infrarouge (IR) et deux tubes à rayons-x à l'échelle des kilovolts (kV). Le système IR suit le positionnement des patients et le mouvement respiratoire, alors que les rayons-x kV déterminent la variation des positions basées sur l'anatomie interne ou les marqueurs référencés. Afin de valider la capacité d'opération du système sous les conditions de synchronisations respiratoires, chaque étape du RCSC a été évaluée quantitativement. Initialement, le système fut testé sous les conditions statiques idéales, suivi par une étude incluant les paramètres de synchronisations. Les incertitudes de l'isocentre, l'algorithme de positionnement, la planification de la tomodensitométrie (CT) et les balayages par tomodensitométrie à quatre dimensions (4DCT), la période de synchronisation, et le mouvement de la tumeur furent évalués et la contribution de chacun des facteurs à l'erreur totale du traitement déterminée. L'isocentre mécanique et le 4DCT s'avèrent être les sources d'incertitudes majeures. Cependant, pour les tumeurs à large amplitude interne (>2.25 cm) qui sont traitées avec de larges périodes de synchronisations (> 30%), les paramètres de synchronisations peuvent aussi avoir des contributions supérieures à 1.1 ± 1.8 mm.
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VEDRENNE, CHRISTIAN. "Consequences du rayonnement cosmique sur l'homme au cours des voyages interplanetaires." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU31058.
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Choudhary, Mohammad Sabir. "Determination of spatial distribution of radionuclides in absorbing media." Thesis, University of Surrey, 1987. http://epubs.surrey.ac.uk/843768/.
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Determination of the spatial distribution and quantification of concentration of pure beta- and photon-emitting radionuclides in absorbing media by external measurements is the subject of this study. Measurements of radiation and the operation of radiation detectors are based on the radiation interactions with matter and the theory governing these interactions has been discussed. Various techniques for localising pure beta- and photon-emitting radionuclides situated inside attenuating media have been suggested on a theoretical basis, and have been experimentally shown to work successfully. Most of the work is on single photon emission computed tomography (SPECT). The theory of mathematical reconstruction of a two dimensional distribution from its projections is discussed and reconstruction techniques and their relative merits and demerits have been reviewed. SPECT seeks the determination of absolute regional radionuclide concentrations as a function of time. A SPECT system has been developed by modifying an existing transmission CT scanner and the reconstruction algorithms. The performance of the SPECT system has been tested for a number of point sources and various extended sources in gas, liquid and solid forms. The SPECT scanner in its present design is capable of performing in both the transmission and emission modes. The characteristics of the SPECT scanner, including the detector efficiency, spatial resolution and the effect of collimator size, have been studied experimentally. The major problems faced by SPECT include the solid angle effect, which influences the collection efficiency, in scattered radiation, and attenuation of photons inside the surrounding medium. These problems together with their various possible solutions have been discussed in detail. Methods for compensation for solid angle variation, in scattered radiation and photon attenuation have been devised and used successfully to compensate the projection data.
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Clark, Haley. "Assessment of spatially inhomogeneous intra-organ radiation dose response in salivary glands." Thesis, University of British Columbia, 2017. http://hdl.handle.net/2429/61113.
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Bonora, Lionel. "Dégradation des technologies bipolaires et bicmos par radiations ionisantes : implications en assurance qualité pour l'industrie spatiale." Toulouse, ENSAE, 1998. http://www.theses.fr/1998ESAE0006.
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Reproduire les dégradations accrues des technologies bipolaires/BiCMOS, dues aux faibles débits de dose de radiations ionisantes propres à l'environnement spatial, est un problème non encore résolu. Plusieurs démarches expérimentals, faisant appel à des facteurs tels la température et la polarisation des composants et circuits, ont été explorées. Elles ont permis de s'approcher d'un niveau de dégradation réaliste. Grâce aux résultats obtenus, les principes d'une adaptation des méthodes de test actuelles ont pu être proposés. Des analyses technologiques de composants sont venues compléter ce travail afin d'améliorer la compréhension des phénomènes mis en jeu et d'affiner la recherche de solutions.
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Ille, Jean-Francois. "Interaction of spatial scales in acoustic radiation from hemi-capped cylinders." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1998. http://hdl.handle.net/1853/16091.
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Foucard, Gilles. "Taux d'erreurs dues aux radiations pour des applications implémentées dans des FPGAs à base de mémoire SRAM : prédictions versus mesures." Grenoble INPG, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00518571.
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Les composants reprogrammables de type FPGA à base de mémoire SRAM sont des candidats appréciés pour les applications aéronautiques et spatiales. Cependant les particules énergétiques présentes dans l'environnement naturel peuvent engendrer une mutation de l'application implémentée en créant des erreurs dans la mémoire de configuration. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont eu pour but principal l'étude d'une stratégie de prédiction du taux d'erreurs pour un système implémenté dans ce type de composant. La pertinence d'une telle approche a été évaluée par confrontation des prédictions des taux d'erreurs, issus de sessions d'injections matérielles/logicielles de fautes, avec les mesures obtenues lors de campagnes de test en accélérateur de particules. Le second objectif fut le développement d'une expérience embarquée, dans un satellite scientifique de la NASA, afin d'obtenir des informations sur le comportement du FPGA étudié et son application en environnement réelReprogrammable parts such as SRAM-based FPGAs are appreciated for space and aeronautical applications. However, energetic particles present in natural environment can cause a mutation of the implemented application by creating errors in their configuration memory. The work achieved in this thesis focused on the study of an error rate prediction strategy for an application implemented in a SRAM-based FPGA. The relevance of this approach was achieved by comparing the predictions issued from fault injection campaigns with the measures obtained during radiation ground testing. A second aspect of the work concerned the development and the validation of an experiment devoted to be placed in orbit by NASA's LWS-SET scientific satellite in order to obtain data on the FPGA's behavior in real life environment
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Connell, Tanner. "Low Z target optimization for spatial resolution improvement in planar imaging and cone-beam CT." Thesis, McGill University, 2009. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=66904.
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Recent studies in medical physics have focused on the application of low atomic number (Z) targets for their effect on contrast in megavoltage portal imaging and cone-beam computed tomography (CBCT). This work seeks to compliment those studies by investigating the effects of varying different target parameters including atomic number, thickness and incident electron energy on spatial resolution in megavoltage planar imaging and CBCT. Target materials of beryllium (Be, Z = 4), aluminum (Al, Z = 13) and tungsten (W, Z = 74) were investigated over a variety thicknesses between 10% and 100% of the continuous slowing down approximation range. Incident electron kinetic energies of 4.5 MeV and 7.0 MeV were used along with custom targets installed into the carousel of a Varian 2100EX linear accelerator (Varian Medical, Inc.) to produce the experimental beams of interest. Monte Carlo simulated results were compared to measured data and it was shown that thinner targets are generally superior to thicker targets and that higher incident electron energies produce better results. Due to a dependence of the MTF of the detector system on photon energy, it was shown that low Z targets produced superior spatial resolution. Simulations also showed a 14.5% and 21.5% increase in spatial frequency in which the modulation transfer function dropped to half of its maximum (f_50) for the 7.0 MeV and 4.5 MeV targets, respectively, when moved from the carousel to the location of the clinical target. The f_50 values of the custom targets were compared to the clinical 6 MV beam and were found to be between 10.4% lower and 15.5% higher than the 6 MV value. Low-Z CBCT sets were acquired using the CATphan phantom and compared to the clinical 6 MV beam and kilovoltage CBCT sets. Using the low-Z targets it was possible to resolve the 0.5 lp/mm, compared to 0.4 lp/mm and 1.0 lp/mm for the clinical 6 MV and kilovoltage sets respectively.Récemment, plusieurs recherches se tournent vers l'emploi de cibles à petits numéros atomic (Z), et mesurent leurs effets sur le contraste de l'imagerie de portail de megavoltage et de tomographie calculée à faisceau cônique (CBCT). À l'avenant, cet ouvrage étudie les effets de la variation de différents paramètres de la cible, tel le numéro atomic, l'épaisseur, et l'énergie de l'electron incident, sur la résolution spaciale des deux techniques d'imageries mentionnées. Des cibles de béryllium (Be, Z = 4), d'aluminium (Al, Z = 13), et de tungstène (W, Z = 74) sont étudiées sous une gamme d'épaisseures entre 10 % et 100 % de l'amplitude de l'approximation de ralentissement continue (CSDA). Des électrons incidents avec des énergies cinétiques de 4.5 MeV et 7.0 MeV sont utilisés avec une cible personnalisée, installée sur le carrousel d'un accélérateur linéaire Varian 2100EX (Varian Medical, Inc.), afin de produire les faisceaux désirés. Des résultats Monte Carlo simulés sont comparés aux résultats mesurés. Les cibles minces sont géréralement supérieures aux cibles plus épaisses, et les électrons incidents à plus haute énergies produisent de meilleurs résultats. Les cibles à petits Z produisent des résolutions supérieures en raison d'une dépendence du MTF du système de detection sur l'énergie des photons. Les simulations montrent une hausse de 14.5 % et de 21.5 % du f_50 pour les cibles de 7.0 MeV et 4.5 MeV, respectivement, quand celles-ci sont déplacées du carrousel à l'emplacement clinique de la cible. Les f_50 des cibles personnalisées sont entre 10.4 % sous et 15.5 % au-dessus du f_50 du faisceau clinique à 6 MV. Les données pour le CBCT à petit Z sont obtenues avec un fantôme CATphan et comparées aux données du faisceau clinique à 6 MV et du CBCT de kilovoltage. Avec une cible à petit Z, une résolution de 0.5 lp/mm est atteinte, comparé à
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Bero, Mamdouh A. "Development of a three-dimensional radiation dosimetry system." Thesis, University of Surrey, 2001. http://epubs.surrey.ac.uk/719/.
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Séon-Massin, Nirmala. "La radiation adaptative en environnement hétérogène : effets de la dispersion et des perturbations." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066123.
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Schneider, Tim. "Advancing the generation of proton minibeams for radiation therapy." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP069.
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Malgré d’importants progrès, la tolérance des tissus sains aux rayonnements demeure un facteur central en radiothérapie, limitant par exemple l’efficacité du traitement des gliomes de haute grade. La proton thérapie avec mini-faisceaux (proton minibeam radiation therapy, pMBRT) est une nouvelle stratégie thérapeutique qui a pour objectif d’améliorer la préservation des tissus sains en combinant les avantages balistiques des protons et le fractionnement spatial de la dose obtenu avec des faisceaux submillimétriques. Dans ce contexte, la pMBRT a déjà démontré sa capacité à augmenter l’index thérapeutique dans le traitement des tumeurs cérébrales de rats. Un défi important est la génération des mini-faisceaux dans un cadre clinique : contrairement à la radiothérapie conventionnelle qui utilise des faisceaux larges (diamètre d’environ 5 mm à plusieurs centimètres), les mini-faisceaux se caractérisent par un diamètre de moins d’un millimètre. Actuellement, la génération des mini-faisceaux de protons est réalisée à l’aide de collimateurs mécaniques (blocs en métal avec plusieurs fentes ou trous) ce qui comporte plusieurs inconvénients (notamment une très faible flexibilité, une réduction importante du débit de dose ainsi que la génération de particules secondaires indésirables). Une solution optimale pourrait être la génération des mini-faisceaux par focalisation magnétique. Il en découle la question principale traitée dans cette thèse : Comment la génération des mini-faisceaux de protons par focalisation magnétique peut-elle être réalisée dans un cadre clinique ? En utilisant le modèle numérique d’un pencil beam scanning nozzle (le "nozzle" est la dernière partie d’une ligne de faisceau clinique), il a été démontré que les nozzles actuels ne sont pas adéquats pour focaliser les faisceaux de protons à la taille requise, les principales raisons étant une distance focale trop grande et une présence d’air excessive. En partant de ces conclusions, un nouveau design de nozzle optimisé a été développé. Ce nouveau modèle est capable de générer des mini-faisceaux de protons par focalisation magnétique dans des conditions réalisables avec les technologies existantes. Une étude Monte Carlo a également été menée afin de comparer et de quantifier les différences entre la génération de mini-faisceaux par collimation mécanique et par focalisation magnétique. Dans un second temps, cette thèse présente une évaluation des ions d’hélium comme alternative aux protons pour la radiothérapie avec mini-faisceaux. Il a pu être démontré que les ions d’hélium peuvent être un bon compromis en offrant certains des avantages dosimétriques observés avec les ions lourds sans les risques de toxicité associésDespite major advances over the last decades, the dose tolerance of normal tissue continues to be a central problem in radiation therapy, limiting for example the effective treatment of hypoxic tumours and high-grade gliomas. Proton minibeam radiation therapy (pMBRT) is a novel therapeutic strategy, combining the improved ballistics of protons with the enhanced tissue sparing potential of submillimetric, spatially fractionated beams (minibeams), that has already demonstrated its ability to significantly improve the therapeutic index for brain cancers in rats. In contrast to conventional proton therapy which uses comparatively large beam diameters of five millimetres to several centimetres, minibeams require beam sizes of less than 1 mm which are challenging to create in a clinical context. So far, every implementation of pMBRT at clinically relevant beam energies could only be achieved with the help of mechanical collimators (metal blocks with thin slits or holes). However, this method is inefficient, inflexible and creates high levels of unwanted secondary particles. The optimal approach may therefore be the generation of minibeams through magnetic focussing.This thesis investigates how magnetically focussed proton minibeams can be realised in a clinical context. Starting from the computer model of a modern pencil beam scanning nozzle (the term "nozzle" describes the final elements of a clinical beamline), it could be shown that current nozzles will not be suitable for this task, since their large dimensions and the presence of too much air in the beam path make it impossible to focus the beam down to the required sizes. Instead, an optimised nozzle design has been developed and evaluated with clinical beam models. It could be demonstrated that this design allows the generation of proton minibeams through magnetic focussing and that the new nozzle can be used with already existing technology. Moreover, a Monte Carlo study was performed to compare and quantify the differences between magnetically focussed minibeams and mechanically collimated minibeams.Finally, as the second aspect of this thesis, helium ions were evaluated as a potential alternative to protons for minibeam radiation therapy. It could be shown that helium ions could present a good compromise exhibiting many of the dosimetric advantages of heavier ions without the risks related to normal tissue toxicities
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Langston, Marvin Epolian, and Marvin Epolian Langston. "Spatially Derived Risk Factors for Cutaneous Melanoma." Diss., The University of Arizona, 2016. http://hdl.handle.net/10150/621111.
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Intermittent sun exposure and sun sensitivity factors are the most well described risk factors for the development of cutaneous melanoma (CM). Other potential environmental risks for CM, such as arsenic, are rarely examined. Total sun exposure has not been a consistent risk factor for CM, but recall bias in self-reporting sun exposure throughout life may limit the ability to detect a true association. Objective measures of sun exposure including remotely sensed ambient ultra-violet radiation (UVR) may allow for better capture of total sun exposure. In three chapters, spatially derived factors (ambient UVR, environmental soil arsenic, drinking water arsenic) were observed to determine their relevance in exposure assessment and subsequent risk for CM.UVR trends were investigated using available satellite data (1978-2014) to generate inferences for UVB changes over time in the United States. We found that UVB changed across the study area, but these changes lack biological relevance based on the magnitude of changes observed. Thus, a more objective measure of lifetime ambient sun exposure may be estimated using 30-year average UVR by month in future studies. The spatial correlation between environmental soil arsenic and drinking water across the state of Iowa was investigated. Arsenic concentrations in soil were not significantly spatially correlated with either municipal public water source or non-municipal water source arsenic concentrations. Based on these findings, soil arsenic may not serve as a valid surrogate marker for arsenic in drinking water.In Chapter 5, we assessed the relationship of spatially derived estimates of lifetime ambient UVR, environmental arsenic exposure from soil and drinking water, and CM in a population-based case-control study. Our findings suggest that total sun exposure is positively associated with CM, while arsenic concentration in environmental soil and drinking water were not associated. Sun exposure measured through ambient UVR exposure may allow for better understanding of the association between cumulative or total sun exposure and CM. Additionally, more studies need to be completed to estimate the potential risks for CM in regions where high arsenic concentrations may not be endemic.
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Martínez, Rovira Immaculada. "Monte Carlo and experimental small-field dosimetry applied to spatially fractionated synchrotron radiotherapy techniques." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2012. http://hdl.handle.net/10803/81470.
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Two innovative radiotherapy (RT) approaches are under development at the ID17 Biomedical
Beamline of the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF): microbeam radiation
therapy (MRT) and minibeam radiation therapy (MBRT). The two main distinct characteristics
with respect to conventional RT are the use of submillimetric field sizes and spatial
fractionation of the dose. This PhD work deals with different features related to small-field
dosimetry involved in these techniques. Monte Carlo (MC) calculations and several experimental
methods are used with this aim in mind. The core of this PhD Thesis consisted of the
development and benchmarking of an MC-based computation engine for a treatment planning
system devoted to MRT within the framework of the preparation of forthcoming MRT
clinical trials. Additional achievements were the definition of safe MRT irradiation protocols,
the assessment of scatter factors in MRT, the further improvement of the MRT therapeutic
index by injecting a contrast agent into the tumour and the definition of a dosimetry protocol
for preclinical trials in MBRT.
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Davies, Glyn. "Emission tomography in the determination of the spatial distribution of neutron induced radionuclides." Thesis, University of Surrey, 1989. http://epubs.surrey.ac.uk/847355/.
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Work has been carried out to investigate the applicability of Neutron Induced Emission Tomography (NIET) to areas of non-destructive testing within the nuclear industry. The principal application was the scanning of irradiated nuclear fuel rods. In addition to its medical uses, tomography has been employed in many areas of non-destructive testing. However, the applications have generally used transmission tomography to examine structure. NIET provides a method of determining the spatial distribution of radionuclides produced by the action of neutrons by activation or fission processes. This has applications as an extension of neutron activation analysis and as a method of non-destructive testing for use in the nuclear industry. The work has involved the use of a number of experimental tomography scanners. Various test objects have been scanned using both emission and transmission tomography and computer programs were developed to collect, process and reconstruct the data. High resolution detectors were used to scan single and multi-energetic radionuclides in test objects designed to model various characteristics of nuclear fuel rods. The effects of scattering on image quality were examined and a method of scattering correction based upon the use of an additional energy window was applied. The work showed the viability of using NIET to study the distribution of radionuclides within objects such as irradiated fuel pellets. It also demonstrated the need for reducing the scattering component within images. The use of narrow energy windows and a high resolution detector were shown to be succesful in reducing the effects of scattering. The employment of scattering correction using additional energy windows was shown to be necessary when scanning multi-energetic radionuclides.
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Kohler, Pierre. "Méthodes de caractérisation et analyse de la sensibilité aux effets des radiations de mémoires dynamiques basse consommation pour application spatiale." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS003.
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Les composants électroniques embarqués dans des applications spatiales sont exposés à différents types de particules qui composent l’environnement radiatif spatial. L’interaction de ces particules avec les matériaux constituant les circuits intégrés est à l’origine d’effets singuliers ou d’effets de dose qui peuvent altérer la fiabilité des systèmes en induisant différents types de défaillances à l’échelle des fonctions électroniques élémentaires, et mettre en péril les missions satellitaires. En vue de prédire les taux d’évènement au cours d’une mission ou la durée de vie des composants en environnement radiatif, préalablement à leur intégration dans une application spatiale, il est nécessaire de comprendre les mécanismes physiques induits et de caractériser le fonctionnement des composants sous irradiation.Dans ce contexte, nous présentons l'élaboration et la mise en oeuvre de méthodes de caractérisation de la sensibilité des mémoires dynamiques SDRAM DDR3 aux effets des radiations en vue de leur future intégration dans des modules mémoires pour application spatiale. Le développement d’un banc de test fonctionnel et paramétrique compatible avec différents moyens d’irradiations est présenté. Les résultats d’essais obtenus sous rayonnement gamma, sont analysés et complétés par une estimation de la sensibilité des composants obtenue sous rayons X. Une campagne de caractérisation sous ions lourds, associée à l’utilisation d’un outil laser, permet de présenter une analyse comparative de la sensibilité des composants aux évènements singuliers. La complémentarité de ces techniques ainsi que les avantages et inconvénients des outils laser et rayons X sont discutésElectronic components, embedded in space applications, are exposed to different types of particles that make up the space radiation environment. The individual or cumulative interaction of these particles with the integrated circuits materials is the source of single-event effects or dose effects that can alter the reliability of the systems by inducing different types of failures at basic electronic functions level and threaten the mission success. In order to predict the event rate during a mission or the components lifetime in a radiative environment, prior to their integration into a space application, it is necessary to model these failures and to characterize the functioning of the components under irradiation.In this context, the objectives of this thesis are the development and implementation of models and methods for characterizing the sensitivity of DDR3 SDRAM memories to the radiation effects for their future integration into memory modules for space applications. The development of a functional and parametric test bench compatible with various irradiation facilities is presented. Results obtained under gamma radiation, are analyzed, and supplemented by sensitivity estimation using X-rays. A characterization campaign under heavy ions, combined with laser testing, allows us to present comparative analysis of the components SEE sensitivity. The complementarity of these
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Pobel, Dominique Andrée. "Les leucemies des sujets jeunes dans la region du nord-cotentin : etude spatiale et enquete cas-temoins." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA11T035.
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Demoury, Claire. "Variations géographiques de l’incidence des leucémies de l’enfant et association avec l’exposition aux radiations ionisantes d’origine naturelle." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA11T027/document.
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Les rayonnements ionisants sont un facteur de risque reconnu pour les leucémies chez l'homme pour des fortes doses d'exposition médicale ou accidentelle. En revanche, l'hypothèse de l'existence d'un risque associé aux rayonnements ionisants à des niveaux d’exposition inférieurs, habituellement rencontrés dans l'environnement et de manière continue reste à démontrer. Notre travail propose d’évaluer l’hypothèse de l’existence d’une association entre les expositions environnementales aux radiations ionisantes d’origine naturelle et le risque de leucémie de l’enfant (LA) en utilisant des observations réalisées en France métropolitaine.Les cas de leucémie inclus dans ce travail sont toutes les LA du Registre National des Hémopathies malignes de l’Enfant, qui enregistre l'ensemble des cas de moins de 15 ans diagnostiqués en France métropolitaine, sur la période étudiée.Un premier travail a consisté à étudier la répartition spatiale de l’incidence des leucémies de l’enfant au niveau des 1 916 bassins de vie (BV) définis par l’INSEE. Des méthodes de détection de cluster ont été appliquées sur les 7 675 cas de leucémies de l'enfant diagnostiqués entre 1990 et 2006 afin d’identifier les zones potentiellement associées à un plus fort risque de leucémies aiguës de l’enfant. Cette étude n'a pas mis en évidence d’hétérogénéité spatiale des taux d'incidence des LA de l'enfant au cours de la période 1990-2006 au niveau des BV. Cependant, quelques clusters spatiaux ont été identifiés dans des lieux et périodes spécifiques. Bien que les niveaux de significativité de ces clusters ne soutiennent pas fortement l'existence de facteurs de risque localisés, les clusters peuvent montrer un léger impact de facteurs de risque partagés à l'échelle des BV.Pour tester l’hypothèse de l’existence d’une association entre l’exposition aux radiations ionisantes d’origine naturelle et l’incidence des leucémies de l’enfant, une étude d’incidence basée sur les 9 056 cas de LA de la période 1990-2009 a été réalisée. Cette étude a été complétée par une étude cas-témoins en population fondée sur les 2 763 cas de LA enregistrés sur la période 2002-2007 et un ensemble témoin de 30 000 sujets constituant un échantillon contemporain représentatif de la population pédiatrique française. Dans cette approche, la géolocalisation des adresses des cas et des témoins ainsi que celle des sources d'exposition et leur caractérisation permet de définir les critères de l'intensité d'exposition aux facteurs d'intérêt et de les mettre en relation avec le statut cas vs témoins des sujets.Les données concernant l'exposition à la radioactivité d’origine naturelle ont été produites par l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire). Une cartographie du potentiel d’exhalation du radon émis par le sol et un échantillon national de 10 843 points de mesures localisés dans des habitations ont permis d’estimer l’exposition résidentielle au radon au niveau de la commune et du domicile. L’exposition aux rayonnements gamma telluriques et cosmiques a été estimée par zone d’emploi à partir d’un ensemble de 28 000 mesures issues de la campagne nationale IRSN et de mesures réalisées dans approximativement 1 000 sites couvrant la France entière, dans un but de surveillance de la radioactivité ambiante.Notre étude n’a pas montré d’association entre les leucémies de l’enfant et l’exposition aux radiations ionisantes d’origine naturelle estimée au diagnostic et de façon cumulée pendant l’enfance. Elle avait une bonne puissance pour mettre en évidence les risques attendus d’après les modèles de risque actuels (UNSCEAR) issus des études sur les risques observés à forte dose. Cette question reste néanmoins suffisamment importante et peu explorée pour mériter des études complémentaires dans d’autres paysIonizing radiation due to medical or accidental exposure to high doses is an established risk factor for leukemia in humans. However, the evidence of a risk associated with exposure to ionizing radiation at lower levels usually encountered in the environment remains to be demonstrated. Our work aims to evaluate the hypothesis of the existence of an association between natural background ionizing radiation and the risk of childhood leukemia (CL) using observations made in France.Leukemia cases included in this study are all the CL recorded in the National Registry of Childhood Hematological Malignancies, an exhaustive repository of all cases of patients younger than 15 years old in France over the studied period.First step was the study of the spatial distribution of the incidence of CL at the level of the 1,916 Living Zone (LZ) defined by INSEE. Cluster detection methods have been used on 7,675 cases of CL diagnosed during the period 1990-2006 to identify areas potentially associated with a higher risk of acute childhood leukemia. The study did not show any spatial heterogeneity of incidence of CL during the period at LZ level. However, some spatial clusters were highlighted in specific places and times. Although the levels of significance of these clusters do not strongly support the existence of risk factors, localized clusters can show a slight impact of risk factors shared across LZ, including contextual environmental exposures.To test the hypothesis of the existence of an association between environmental exposure to ionizing radiation of natural origin and incidence of childhood leukemia, an incidence study based on 9,056 cases of CL for the period 1990-2009 was conducted. This study was complemented by a record-based cases-controls study based on the 2,763 cases of CL recorded over the 2002-2007 period and a control set of 30,000 subjects constituting a representative sample of the contemporary French pediatric population. In this approach, localizations of cases and controls and exposure identifications were geocoded and compared to the status cases vs control population.Data of exposure to natural background radiation were produced by the IRSN (Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety). Mapping of the “potential radon exhalation emitted by the ground” and a national sampling of 10,843 measurement points located in dwellings were used to estimate residential exposure to radon at a level of granularity of cities and houses. Exposure to terrestrial gamma and cosmic rays was estimated by zone d’emploi based on a set of more than 28,000 environmental measurements in approximately 1,000 sites covering whole France, and by the IRSN national campaign data. Our study did not show any association of childhood leukemia with exposures to natural background radiation estimated nor at diagnosis nor cumulatively during childhood. However it had a good power to highlight the risks expected from current models of risk (UNSCEAR) built from studies on the observed high doses risks. If this work does not support the hypothesis that there is an association between exposure to ionizing radiation from natural sources observed and the incidence of childhood leukemia which may be directly observable at the epidemiologic level, this question remains important enough and not investigated enough to merit further complementary studies in countries where it has not been investigated
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Thomas, Jérémie. "Impact de la nanostructuration des fibres dopées Erbium sur leurs performances : application aux contraintes du spatial." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20178/document.
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Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'impact de la nanostructuration de la matière sur le comportement des fibres dopées Erbium en environnement radiatif tel que l'Espace. Cette étude est motivée par le fait qu'il n'existe pas de fibre dopée Erbium qualifiée pour le spatial, rendant l'AOFD indisponible pour ces applications, réduisant fortement l'intérêt de l'ensemble de la technologie WDM pour les satellites. Ainsi nous avons testé plusieurs fibres basées sur des technologies différentes dans le but d'évaluer leurs comportements sous radiations gamma. Nous avons ainsi défini un critère objectif pour la sélection des fibres dopées Erbium, et avons montré des éléments permettant de durcir des fibres co-dopées Aluminium en se basant uniquement sur des paramètres de conception. Ainsi, nous avons démontré une fibre durcie aux radiations à base de nanoparticules de silice dopées Erbium, montrant une perte de puissance de l'ordre de 1 dB en fin de mission typique d'un satellite. L'accent a également été mis sur la modélisation de l'AOFD en proposant un modèle évolué prenant en compte des effets non linéaires liés à la complexité de la spectroscopie de l'ion Erbium. Ce modèle a été complété par une prise en compte de l'effet des irradiations et de la guérison optique en utilisant un modèle de proche de celui développé par R. Chen. Nous avons pu noter la grande importance de l'effet de la guérison optique sur les performances de l'AOFD en fin de vieThis thesis focuses on the impact of nanostructuration on the performance of Erbium Doped Fiber in severe environment like Space. This study is motivated by the fact that no on-the-shell Erbium Doped Fiber can satisfy the space requirement, disabling the availability of the AOFD and stongly limiting the interest of the WDM technology for satellites. Several fiber based on different technologies have been tested in order to check their behavior under gamma radiations. We have defined an objective criterion for the selection of erbium doped fibers, and showed elements for hardening aluminum co-doped fibers, based solely on design parameters. In this way, we brought to the fore a radiation hardened fiber, based on silica nanoparticles, exhibiting a power decrease of 1 dB after a typical space mission. We also focused on EDFA modeling by proposing an evolved model taking into account non-linear effects due to the complex spectroscopy of Erbium. This model is completed by including irradiation effects thanks to a model such as Chen's one. The photobleaching effect that has been found to be strong is also considered
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Lalucaa, Valérian. "Etude des effets singuliers produits par les particules énergétiques chargées de l’environnement radiatif spatial sur les capteurs d’images CMOS." Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0042/document.
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Ce mémoire de thèse traite des effets singuliers produits par les milieux radiatifs sur les capteurs d’images CMOS. Le travail se concentre sur les effets provoqués par les ions lourds sur les capteurs utilisant des pixels 3T à photodiode standard et des pixels 4T et 5T à photodiodes pincées. Dans un premier temps, l’étude se concentre sur l’environnement spatial et l’architecture des capteurs. La comparaison avec la littérature met en évidence les effets les plus critiques sur les capteurs : le SEL et les SET. Les capteurs testés expérimentalement valident les travaux théoriques. Les SET sont comparés aux simulations de l’outil de modélisation STARDUST, et montrent un bon accord pour toutes les puces et les ions. Il est expliqué pourquoi les SET sur les puces 3T sont insensibles aux variations de conception de la photodiode, et pourquoi l’utilisation d’un substrat épitaxié diminue grandement les SET. Une méthode de réduction des SET est implémentée avec succès sur les puces 4T et 5T, et le composant responsable du latchup est identifié. L’ensemble des mécanismes explorés permet de connaitre les paramètres importants pour durcir les imageursThis thesis studies the single event effects of space environment in CMOS image sensors (CIS). This work focuses on the effects of heavy ions on 3T standard photodiode pixels, and 4T and 5T pinned photodiode pixels. The first part describes the space radioactive environment and the sensor architecture. The most harmful events (SEL and SETs) are identified thanks to the scientific literature. The experimentally tested sensors agree with the theoretical work. SETs are compared to STARDUST simulations with a good agreement for all ions and sensors. The work explains why the SETs on 3T pixels are insensitive to the various photodiode designs, and they are decreased when an epitaxial substrate is used. A method using anti-blooming was successfully used in 4T and 5T pixels to prevent the spread of the SETs. The mechanism of latchup in 4T pixel sensors is described. All the identified mechanisms are very useful to provide hardening methods for the CISs
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Akisheva, Yulia. "Utilisation protectrice du régolithe pour l'exploration planétaire et lunaire." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2023. http://www.theses.fr/2023ESAE0062.
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Ce travail étudie des solutions intégrées pour la construction des habitacles qui protégeront les astronautes des rayons cosmiques galactiques (Galactic Cosmic Rays, GCR), des événements de particules solaires (Solar Particle Events, SPE), des émissions secondaires et des températures extrêmes en utilisant le régolithe comme principal matériau de protection sur la Lune. Il s'agit d'une approche multidisciplinaire de l'utilisation des régolithes : de la physique des particules aux sciences des matériaux, de la radiobiologie à la conception technique.Les interactions particules-matière entre le régolithe et les rayonnements GCR et SPE sont caractérisées et les émissions secondaires sont étudiées. Des matériaux multicouches sont proposés et testés numériquement à l'aide de codes déterministes et probabilistes (RayXpert® TRAD). Des solutions pour réduire la dose équivalent efficace dans l’ensemble du corps (whole-body effective dose equivalent) sont étudiées. Les prototypes de la conception proposée ont été et seront encore exposés à des rayonnements (ballons stratosphériques, protons et ions lourds dans des installations d'accélérateurs de particules) pour tester et valider les résultats numériques.Les résultats sont des recommandations quantitatives, exprimées en termes techniques, pour une stratégie et des spécifications d'utilisation des régolithes dans les habitats. Grâce à des simulations et des expériences avec des protons et des ions de basse et haute énergie, la structure de l'habitat (épaisseur de la paroi, compacité, composition) est proposéeIntegrated solutions for building habitats that will protect astronauts from Galactic Cosmic Rays, Solar Particle Events, secondary emissions, and temperature extremes using regolith as the main shielding material on the Moon is investigated in this work. This is a multidisciplinary approach to regolith utilisation: from particle physics to materials sciences, from radiobiology to engineering design.Particle-matter interactions between regolith and the GCR and SPE radiations are characterised and secondary emissions are studied. Multilayer materials are proposed and numerically tested using deterministic and probabilistic codes (RayXpert® TRAD). Solutions for the reduction of the whole-body effective dose equivalent are investigated. Prototypes of the proposed design have and will be exposed to radiation (stratospheric balloons, protons, and heavy ions in particle accelerator facilities) to test numerical findings.The output is quantitative recommendations, expressed in engineering terms, for a strategy and specifications of regolith utilisation in habitats. Through simulations and experiments with low- and high-energy protons and ions, the habitat wall structure (wall thickness, compactness, composition) is proposed
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Devred, Emmanuel. "Estimation du P. A. R. (Photosynthetically active radiation) dans les eaux du cas II par télédétection spatiale." Littoral, 2001. http://www.theses.fr/2001DUNK0112.
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Nous avons développé une méthode de calcul du PAR et des éclairements dans la colonne d'eau à partir de données satellitales. Nous avons utilisé un modèle de transfert radiatif pour générer le jeu de données nécessaire à notre étude. Ce jeu de données a été utilisé pour établir des paramétrisations pour déterminer les éclairements sous la surface. Les éclairements sur toute la colonne d'eau ont été déduits du PAR sous la surface marine et du coefficient d'atténuation diffus, Kd. Ce dernier est calculé en utilisant les luminances marines montantes aux longueurs d'onde du satellite SeaWIFS. Deux méthodes ont été développées pour atteindre cet objectif. La première, plus classique, relie les coefficients Kd à des rapports de luminances alors que la deuxième utilise la programmation. Les paramétrisations ont ensuite été comparées avec le coefficient Kd à 490 nm fourni par SeaWIFS et un modèle de dépendance spectrale. Les résultats sont en général satisfaisantsA method to derive the PAR in the water column using remotely-sensed data is presented. A radiative transfer code was used to generate the set of data required for this study. The data were used to develop parameterisations of the light path across the sea surface. The light in the water column was computed using PAR above the sea surface and the diffuse attenuation coefficient, Kd. The Kd coefficients were estimatedusing water-leaving radiances at SeaWIFS wavelenghts. Two methods were used to reach that goal. A first "classical" method related the diffuse attenuation coefficient to water-leaving radiances ratios. The secon rests on the evolution programming (similar to neural network). The first method appeared to be robust but less accurate than the second. The parameterisations established using these methods were compared with the Kd at 490 nm providesd by SeaWIFS and a spectral dependence model. The result showed a good agreement in general
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Matana, luza Lucas. "Étude des effets induits par la radiation spatial et atmosphérique sur des mémoires électroniques." Electronic Thesis or Diss., Montpellier, 2021. http://www.theses.fr/2021MONTS100.
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Le rayonnement est défini comme l'émission ou la transmission d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peuvent être ionisantes ou non ionisantes. L'interaction entre le rayonnement et la matière peut générer différentes réactions, qui peuvent varier en fonction des propriétés de la particule (type, énergie cinétique, masse et charge) et de la matière ciblée (semi-conducteurs dans le cadre de cette thèse). L'exposition de composants électroniques à des environnements avec une présence significative de rayonnement peut conduire à ce type d'interaction et, par conséquent, à une variété d'effets qui peuvent affecter considérablement la fiabilité des systèmes électroniques.Lors de la conception de dispositifs et de systèmes électroniques, la prise en compte des effets des rayonnements est fondamentale pour les applications dans des environnements hostiles. Par exemple, dans les systèmes avioniques et spatiaux, ces effets sont largement étudiés pour garantir la haute fiabilité des composants et fournir les informations nécessaires pour les décisions de conception. Les préoccupations liées aux rayonnements ont commencé à être prises en compte au début de l'ère spatiale.Les rayonnements ionisants peuvent induire des effets dans différents dispositifs, et plusieurs travaux ont montré que les mémoires électroniques sont l'une des principales causes d’erreur dans les systèmes. De plus, en raison de leur nature, les mémoires ont la capacité intrinsèque de stocker la trace des fautes induites par les rayonnements, comme le Single-Bit Upset (SBU), ce qui fait de ces dispositifs le meilleur candidat pour étudier les événements singuliers.Le premier sujet introduit par la thèse est une étude sur les effets induits par les ions lourds sur une mémoire Flash de type NAND. Cette étude est basée sur plusieurs campagnes d'irradiation avec une large gamme d'énergies. Les résultats ont révélé différents mécanismes de défaillance, notamment des SBUs, des petits groupes d'erreurs, des fautes dans le registre et des fautes affectant une ou plusieurs colonnes de la mémoire. La section efficace a été calculée pour chaque type de faute, et leurs causes ont été discutées.Ensuite, une étude sur les effets de la radiation neutronique (spectres thermiques et atmosphériques) sur une DRAM auto-rafraîchissante est présentée. Des méthodes de test statique et dynamique ont été utilisées pour définir la réponse du dispositif sous faisceau neutronique. Dans ce manuscrit, les résultats expérimentaux de deux campagnes de tests sont présentés, avec l'identification de différents modèles de faute, comme les SBUs, bits collés et blocs d’erreurs. Ces fautes ont été étudiées et caractérisées avec le calcule de la section efficace, du taux d'erreurs et l’étude des bitmaps. Une analyse du temps de rétention des cellules affectées a été réalisée, montrant une différence d’efficacité entre le mécanisme d'autorafraîchissement et une véritable opération de lecture. De plus, une corrélation du mécanisme de défaillance qui génère à la fois des SBUs et des bits collés est également proposée. Finalement, les effets de réparation du recuit à haute température ont été étudiés dans des tests post irradiation.Après, ce manuscrit présente aussi une étude comparative sur les effets induits par les neutrons sur les SDRAM produites avec trois nœuds technologiques différents. Les résultats ont révélé la présence de SBUs et de bits collés dans les mémoires, montrant une sensibilité plus élevée pour la génération la plus ancienne et des résultats similaires pour les deux autres modèles étudiés.Enfin, une procédure est présentée afin d’évaluer la fiabilité des applications basées sur réseau de neurones convolutifs (CNN). Dans cette optique, cette étude propose d'utiliser des modèles de défauts réalistes extraits des tests de rayonnement comme entrée pour un émulateur logiciel qui effectue l'injection de défauts dans le système informatique dans lequel le CNN est implémentéRadiation is defined as the emission or transmission of energy as waves or particles, which can be either ionizing or non-ionizing. The interaction between the radiation and the matter can generate different reactions, which may vary depending on the properties of the particle (type, kinetic energy, mass, and charge), and the target (semiconductors in this thesis scope). The exposition of electronics components to environments with a significant presence of radiation may lead to this kind of interaction and, consequently, to a variety of effects that can drastically affect the reliability of electronic systems.When designing electronic devices and systems, considering radiation effects is fundamental for applications in harsh environments. For instance, in avionics and space systems, these effects are extensively studied to ensure the high reliability of the components and provide the needed insight for design decisions. The concerns related to radiation started to be noted at the beginning of the space era.Ionizing radiation may induce effects in different types of devices, and many works have shown that memories are one of the highest contributors to soft errors in systems. Furthermore, due to their nature, memories have the intrinsic capability of storing radiation-induced fault tracks, e.g., Single-Bit Upsets (SBUs), making these devices the best candidate for studying soft errors.The first topic introduced by the thesis is a study on the heavy-ion induced effects on a Single-Level Cell NAND Flash. This study is based on several irradiation test campaigns with a wide range of heavy-ions energies. The results revealed different failure mechanisms, including Single-Event Upsets, small clusters of errors, data register upsets, and a column-wise failure mode. Cross section was calculated for each of these failure modes, and their causes were discussed.Then, a study on the effects of neutron irradiation (thermal and atmospheric-like spectra) on a self-refresh DRAM is presented. Static and dynamic test methods were used to define the response of the device under irradiation. In this manuscript, experimental results from two different test campaigns are presented, with the identification of SBUs, stuck bits, and block errors. These faults were investigated and characterized by event cross section, soft-error rates, and bitmaps evaluations. An analysis of the damaged cells' retention time was performed, showing a difference between the self-refresh mechanism and a read operation. Additionally, a correlation of the fault mechanism that generates both SBUs and stuck bits under neutron irradiation is also proposed. Furthermore, high-temperature annealing was studied in post-radiation tests.Following, this thesis presents a comparative study on the neutron-induced effects on SDRAMs produced with three different technology nodes. The results revealed the occurrence of SBUs and stuck-bits in the memories, showing higher sensitivity for the oldest generation and similar results for the other two models.Finally, a framework is presented to assess the reliability of Convolutional Neural Network (CNN) applications. In this light, this study proposes using realistic fault models retrieved from radiation tests as input for a software emulator that performs fault injection in the computing system in which the CNN is implemented
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Prazeres, Lino Da Silva Mário António. "Simulation des propriétés radiatives du plasma entourant un véhicule traversant une atmosphère planétaire à vitesse hypersonique : application à la Planète Mars." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2071.
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L'entrée d'un véhicule spatial dans une atmosphère planétaire induit la formation d'une onde de choc hypersonique puis d'un plasma à haute température et à basse pression. Le plasma entourant ce véhicule rayonne fortement sur une large gamme spectrale, et le dimensionnement des protections thermiques du véhicule demande de quantifier ce rayonnement de façon précise. L'étude présentée analyse le rayonnement émis par un plasma d'entrée atmosphérique sur Mars. Un code de calcul raie-par-raie a été développé pour simuler le rayonnement d'un plasma de type Martien, et les propriétés radiatives à l'équilibre de ce plasma ont été simulées. Des mesures du rayonnement d'un plasma Martien ont ensuite été réalisées dans des moyens d'essai complémentaires. Les principaux systèmes moléculaires émissifs ont été identifiés, et un modèle théorique d'excitation de ces systèmes est proposé. L'étude est complétée par une analyse numérique et expérimentale de l'écoulement d'un plasma supersonique de type Martien dans le moyen d'essai arc-jet SR5.
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Peronnard, Paul. "Méthodes et outils pour l'évaluation de la sensibilité de circuits intégrés avancés face aux radiations naturelles." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441658.
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La réduction des dimensions et paramètres électriques des transistors, fruit des progrès dans les technologies de fabrication de circuits intégrés, rend les composants présents et futurs de plus en plus sensibles aux perturbations appelées évènements singuliers S.E.E. (Single Event Effects). Ces événements sont la conséquence d'une impulsion de courant résultant de l'impact dans des zones sensibles du circuit, de particules énergétiques présentes dans l'environnement dans lequel ils fonctionnent. Parmi les différents types de SEE, peuvent être mentionnés les SEU (Single Event Upsets) qui consistent en l'inversion du contenu de cellules mémoires, les SEL (Single Event Latchups) qui donnent lieu à des courts-circuits masse-alimentation et peuvent donc conduire à la destruction du circuit par effet thermique. Cette thèse a pour but de décrire et valider les méthodologies nécessaires pour évaluer de manière précise la sensibilité face aux radiations de deux types de circuits numériques représentatifs, processeurs et mémoires, composants utilisés dans la plupart des systèmes embarqués.
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Suk, Joon Young. "Improving the spatial resolution of the MicroPET R4 scanner by wobbling the bed." Thesis, McGill University, 2006. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=101799.
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The MicroPET R-4 scanner was designed for imaging small rodents such as mice and rats. In many cases its spatial resolution is not good enough to perform the required task. We have implemented an eccentric motion (commonly referred to as wobbling) which is applied to the bed during scanning.The program which histograms the list-mode data was rewritten to increase the spatial sampling by incorporating the wobble position in the sinograms. The corrections for the dwell time, apparent crystal location, and crystal-pair efficiency are applied within the program. A series of scans were performed to decide the optimum wobble radius; it was found to be 1.50 mm. Another series of scans was performed during which a Na-22 source was moved 0.25 mm between scans with and without the optimal wobble motion. The peak-to-valley ratio between two Na-22 point sources 4.0 mm apart, improved from 1.75 in the conventional mode to 2.26 during wobbled scans applying a ramp filter.
The bed wobbling mechanism can he added to the microPET R4 or P4 scanners without any major changes to make wobble motion and without compromising any imaging modes. Implementing the wobble mechanism may present a cost-effective upgrade over a trade in or purchase of the higher performance scanner.
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GUILLAUDIN, OLIVIER. "Etude et realisation d'une mini-chambre a fils pour la localisation a haut taux de comptage." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10069.
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Une methode de construction de chambres a fils asymetriques a ete developpee pour l'imagerie des rayons x. La technique necessite une region d'absorption (quelques mm pour avoir une bonne efficacite) et une region d'amplification, separees l'une de l'autre par une grille transparente aux electrons. Le detecteur peut fonctionner a tres haut gain (100 000). La faible distance entre les fils et la cathode (0. 18 mm) permet une evacuation rapide des ions positifs crees dans l'avalanche ce qui diminue les effets de charge d'espace et autorise des taux de comptage eleves (300 khz par mm carre). La distance entre fils peut alors etre aussi petite que 0. 3 mm ce qui permet une excellente resolution spatiale. Les electrons liberes par l'absorption d'un photon x diffusent lateralement. Ainsi, ils sont collectes par plus d'un fil anode, une interpolation de la position entre fils peut alors etre obtenue. Pour des x de 8 kev et un melange gazeux a base de xenon, une resolution de 120 microns et une bonne linearite differentielle ont ete mesurees. Bien qu'une lecture a deux dimensions (2d) soit possible, la taille suivant la direction des fils est limitee a quelques cm par des problemes d'instabilite electrostatique. Les detecteurs realises pour les tests sont du type lineaire (1d) avec les fils perpendiculaires a la direction de localisation. La lecture de position se fait sur une ligne resistive avec ponderation par retard
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Roig, Fabien. "Etude et modélisation des effets de synergie issus de l’environnement radiatif spatial naturel et intentionnel sur les technologies bipolaires intégrées." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20205.
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L'environnement spatial constitue une contrainte radiative susceptible d'altérer le bon fonctionnement des dispositifs électroniques embarqués à bord des engins spatiaux, engendrant ainsi des défaillances. Dans le cadre de ces travaux, deux types de dysfonctionnements sont répertoriés : les effets cumulatifs dus à une accumulation continue d'énergie déposée tout au long d'une mission et les effets transitoires dus au passage d'une particule unique dans une zone sensible d'un composant ou à un dépôt d'énergie en un temps très court dans le cadre spécifique d'une explosion nucléaire exoatmosphérique. Lors des procédures de qualification des composants électroniques, ces deux effets sont traités séparément et ce, malgré une probabilité non négligeable qu'ils se produisent simultanément en vol. Ces travaux sont dédiés à l'étude de la synergie entre effets cumulatifs et effets transitoires sur différentes technologies bipolaires intégrées. Les résultats obtenus permettent de fournir des éléments de réponse sur l'éventualité d'une évolution des normes de test pour prendre en compte la menace que pourrait représenter ce phénomène. Ces travaux s'attachent également à étendre une méthodologie de simulation, basée sur une analyse circuit approfondie, dans l'optique de reproduire les perturbations transitoires « pire-cas » sur un amplificateur opérationnel à trois étages de plusieurs fabricants, survenues lors des tests sous faisceau laser, ions lourds et flash X. L'influence des effets cumulatifs sur la sensibilité des perturbations transitoires est prise en compte en faisant varier les paramètres internes du modèle en fonction de la dégradation de certains paramètres électriques issue des essais radiatifs des équipementiersThe space environment is a radiative concern that affects on board electronic systems, leading to failures. It is possible to distinguish two types of effects: the cumulative effects due to continuous deposition of energy throughout the space mission and the transient effects due to the single energetic particle crossing a sensitive area of the component or deposition of energy in a very short time in the specific context of an exo-atmospheric nuclear explosion. During qualification procedures for space mission, these effects are studied separately. However, the probability that they occur simultaneously in flight is significant. As a consequence, this work is about the study of the synergy between both cumulative and transient effects on various integrated bipolar technologies. The present results are used to provide some answers about potential changes of test methods. This work also evaluates the predictive capability of the previously developed model to reproduce accurately both the fast and the long lasting components of transients in circuitry and so to model transients' effects. This simulation methodology is extended to an operational amplifier from different manufacturers and for three different synergistic effects. The comparison between transients obtained experimentally during heavy ions, pulse laser and flash X experiments and the predicted transients validates the investigated methodology. The cumulative effects are taken into account by injecting the internal electrical parameters variations using irradiation exposure
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Park, Seonyong. "Influence de l'irradiation dans les cellules solaires triple jonctions pour des applications spatiales." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX039/document.
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Cette thèse est le résultat d'un travail sur l'effet d'irradiation de cellules solaires à triple jonction (TJ) GaInP/GaAs /Ge en forme de réseau dans des conditions LILT. Initié par les besoins de la compréhension des performances EOL des cellules solaires dans la mission JUICE, nous avons trouvé des phénomènes très particuliers qui ne sont pas supposés se produire si celle-ci a été irradiée à température ambiante. Tout d'abord, une cellule de composante inférieure montrait une plus grande chute d'Isc à une température plus basse, ce qui suggère potentiellement une limitation de courant par la sous-cellule inférieure dans la structure TJ. Une dépendance en température de la récupération RF(Isc) par un recuit isochrone et, la dépendance d'orientation de la dégradation Isc de la cellule composante inférieure impliquaient que son mécanisme de dégradation pourrait être lié à des grappes de défauts formées comme des zones isolantes (non actives) pour les transporteurs minoritaires. Par ailleurs, nous avons observé en général une plus grande dégradation de FF et Pmax des cellules TJ irradiées par les électrons, par rapport aux cellules irradiées aux protons. Cette nette différence provient surtout des sous-cellules supérieure et inférieure en raison de l'apparition d'un courant d'obscurité excessif. Ce courant supplémentaire dans l'obscurité semble être lié à l'effet tunnel indirect par des défauts induits par l'irradiation électronique. En outre, EOL FF et Pmax semblaient se propager de plus en plus d'une cellule à l'autre à mesure que la fluence des électrons augmentait. Une approche de dose d'endommagement par déplacement (DDD) a été appliquée à des cellules TJ irradiées par des électrons et des protons de 1 et 2 MeV et à ses cellules composantes. Il s'est avéré que les électrons de 2 MeV induisaient une plus grande dégradation que les autres pour tous les paramètres (Isc, Voc, FF, Pmax). La cellule du milieu a montré une correspondance parfaite de DDD entre les cellules irradiées par électrons et protons en condition LILT, indiquant que les défauts finaux produits par les irradiations par électrons et protons sont peut-être les mêmes. La TJ et sa cellule de composant supérieur présentaient moins de dégradation sur les Voc sous irradiation électronique que l'irradiation protonique. Pour la cellule du composant de Ge, l'irradiation électronique a induit une dégradation beaucoup plus importante des Voc, FF et Pmax par rapport à l'irradiation protonique. Pour améliorer la dureté de rayonnement des cellules en réduisant le courant d'obscurité en excès, il serait intéressant de diminuer la concentration en dopage des jonctions pour réduire la création de défauts secondaires liés aux impuretésThis thesis is the result of work on the irradiation effect of lattice matched GaInP/GaAs/Ge triple junction (TJ) solar cells in LILT conditions. Initiated by needs of the understanding of EOL performances of the solar cells in JUICE mission, we have found very peculiar phenomena which are not supposed to occur if it was irradiated at room temperature. First, a bottom component cell exhibited a larger drop of Isc at a lower temperature, which potentially proposes a current limiting by the bottom sub-cell in the TJ structure. A temperature dependence of RF(Isc) recovery by an isochronal annealing and the orientation dependence of Isc degradation of the bottom component cell have implied that its degradation mechanism could be related to defect clusters formed along proton tracks, acting like insulating (non active) area for minority carriers. Second, we have observed in general larger degradation of FF and Pmax from electron irradiated TJ cells compared to proton irradiated ones. This distinct difference has originated especially from the top and bottom sub-cells due to the occurrence of excess dark current. This additional current in dark seems to be related to the indirect tunneling effect by defects induced by electron irradiation. Furthermore, EOL FF and Pmax appeared to be more and more spread from cell to cell as the electron fluence increased. A displacement damage dose (DDD) approach was applied to 1 and 2 MeV electron and proton irradiated TJ cells and its component cells. It turned out that 2 MeV electrons induced greater degradation than others for all parameters (Isc, Voc, FF, Pmax). The middle component cell showed almost a perfect match of DDD between electron and proton irradiated cells in LILT condition, indicating that the final defects produced by electron and proton irradiations are perhaps the same. TJ and its top component cell showed less degradation on Voc under the electron irradiation compared to the proton irradiation. For the Ge bottom component cell, the electron irradiation induced much larger downgrading of Voc, FF and Pmax compared to the proton irradiation. To improve the radiation hardness of the cells by reducing the excess dark current, it would be worth to decrease the doping concentration of junctions to reduce the creation of secondary defects related to impurities
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Asuni, Ganiyu. "Investigation of Advanced Dose Verification Techniques for External Beam Radiation Treatment." Medical Physics, 2012. http://hdl.handle.net/1993/21706.
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Intensity modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) have been introduced in radiation therapy to achieve highly conformal dose distributions around the tumour while minimizing dose to surrounding normal tissues. These techniques have increased the need for comprehensive quality assurance tests, to verify that customized patient treatment plans are accurately delivered during treatment. In vivo dose verification, performed during treatment delivery, confirms that the actual dose delivered is the same as the prescribed dose, helping to reduce treatment delivery errors. In vivo measurements may be accomplished using entrance or exit detectors. The objective of this project is to investigate a novel entrance detector designed for in vivo dose verification.
This thesis is separated into three main investigations, focusing on a prototype entrance transmission detector (TRD) developed by IBA Dosimetry, Germany. First contaminant electrons generated by the TRD in a 6 MV photon beam were investigated using Monte Carlo (MC) simulation. This study demonstrates that modification of the contaminant electron model in the treatment planning system is required for accurate patient dose calculation in buildup regions when using the device. Second, the ability of the TRD to accurately measure dose from IMRT and VMAT was investigated by characterising the spatial resolution of the device. This was accomplished by measuring the point spread function with further validation provided by MC simulation. Comparisons of measured and calculated doses show that the spatial resolution of the TRD allows for measurement of clinical IMRT fields within acceptable tolerance. Finally, a new general research tool was developed to perform MC simulations for VMAT and IMRT treatments, simultaneously tracking dose deposition in both the patient CT geometry and an arbitrary planar detector system, generalized to handle either entrance or exit orientations. It was demonstrated that the tool accurately simulates dose to the patient CT and planar detector geometries. The tool has been made freely available to the medical physics research community to help advance the development of in vivo planar detectors.
In conclusion, this thesis presents several investigations that improve the understanding of a novel entrance detector designed for patient in vivo dosimetry.
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McBeth, Rafe A. "Active Radiation Detectors for Use in Space Beyond Low Earth Orbit| Spatial and Energy Resolution Requirements and Methods for Heavy Ion Charge Classification." Thesis, Colorado State University, 2017. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10604769.
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Space radiation exposure to astronauts will need to be carefully monitored on future missions beyond low earth orbit. NASA has proposed an updated radiation risk framework that takes into account a significant amount of radiobiological and heavy ion track structure information. These models require active radiation detection systems to measure the energy and ion charge Z.
However, current radiation detection systems cannot meet these demands. The aim of this study was to investigate several topics that will help next generation detection systems meet the NASA objectives. Specifically, this work investigates the required spatial resolution to avoid coincident events in a detector, the effects of energy straggling and conversion of dose from silicon to water, and methods for ion identification (Z) using machine learning.
The main results of this dissertation are as follows: 1. Spatial resolution on the order of 0.1 cm is required for active space radiation detectors to have high confidence in identifying individual particles, i.e., to eliminate coincident events. 2. Energy resolution of a detector system will be limited by energy straggling effects and the conversion of dose in silicon to dose in biological tissue (water). 3. Machine learning methods show strong promise for identification of ion charge (Z) with simple detector designs.
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Phillips, David J. "Transport Imaging of Spatial Distribution of Mobility- Lifetime () Product in Bulk Semiconductors for Nuclear Radiation Detection." Thesis, Monterey, California. Naval Postgraduate School, 2012. http://hdl.handle.net/10945/7401.
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The objective of this research is to advance the development of a micro-analysis technique for characterizing the charge transport properties in bulk semiconductor materials for room temperature nuclear radiation detection. The technique is applied to bulk semi-insulating thallium bromide (TlBr) and cadmium zinc telluride (CZT) and uses a two-dimensional diffusion model and transport imaging to make rapid contact-free measurements of the magnitude and spatial variation in the mobility-lifetime () product at 2 m resolution. The product is a key measure of charge transport, and a uniform product is critical for optimum energy resolution in gamma ray detectors. Spatial variations in the ambipolar diffusion length are observed in TlBr on a scale of ~10 m, and the cathodoluminescence (CL) spectrum in TlBr at 5 K is reported. Using CL and photo-induced conductivity transient spectroscopy (PICTS), an empirical energy level diagram for Se and Pb defect levels in TlBr is reported. The product in TlBr is generally found to decrease with increasing impurities/defects. The product in TlBr and CZT is found to decrease with increasing temperature over the ranges of 8 K 102 K and 5 K 60 K, respectively. Transport imaging is applied for the first time to investigate the effects of Te inclusions in CZT and the role of photon recycling in TlBr and CZT.
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Papageorgiou, George Nathaniel. "A computer-aided design approach to the modelling of sound energy radiation in bounded spatial systems." Thesis, City University London, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.363312.
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Wang, Wenhui. "Estimating high spatial resolution clear-sky land surface longwave radiation budget from MODIS and GOES Data." College Park, Md.: University of Maryland, 2008. http://hdl.handle.net/1903/8247.
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Thesis (Ph. D.) -- University of Maryland, College Park, 2008.Thesis research directed by: Dept. of Geography. Title from t.p. of PDF. Includes bibliographical references. Published by UMI Dissertation Services, Ann Arbor, Mich. Also available in paper.
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Deville, Pascal. "Modélisation et simulation des propriétés radiatives des sources lumineuses." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10004.
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La précision physique des simulations qui permet aujourd'hui de visualiser de façon réaliste un environnement géométrique donné, dépend dans un espace 3D supposé vide de deux facteurs: la précision du modèle physique qui permet de décrire les propriétés radiatives des sources lumineuses (émittance) et des surfaces (réflectance/ transmittance) de cet environnement, et la précision des calculs du transport de la lumière entre ces surfaces. Le travail de thèse présenté ici a consisté à définir un modèle de sources lumineuses permettant de simuler des systèmes d'éclairage complexes. Ce modèle prend en compte n'importe quel type de distributions spectrales (distributions continues et discontinues) et spatiales (uniformes et non uniformes). - Dans la technologie de synthèse d'image, les caractéristiques spectrales des sources lumineuses, sont aujourd'hui encore, souvent modélisées dans l'espace colorimétrique RVB. Cet espace colorimétrique ne permet pas d'obtenir des simulations précises des données spectrales car il est dépendant du dispositif d'affichage. Bien que des méthodes aient été récemment développées pour échantillonner le domaine de longueur d'onde et calculer les transferts lumineux pour un ensemble d'échantillons, elles ne permettent pas de traiter des caractéristiques spectrales complexes. Pour résoudre ce problème, nous avons proposé une méthode fondée sur une analyse préalable des spectres utilisés. Cette méthode permet de lever certaines contraintes imposées par les méthodes actuelles. - Pour prendre en compte la distribution spatiale d'énergie des sources lumineuses dans les calculs d'illumination, les méthodes classiques supposent que les distributions sont uniformes. Cette simplification est abusive car les sources artificielles n'ont précisément jamais une distribution spatiale uniforme. Pour simuler de telles sources, des modèles fondés sur les courbes goniophotométriques fournies par les constructeurs de systèmes d'éclairage ont été développés, mais ils induisent une erreur importante dans le calcul de l'illumination des surfaces proches des sources de lumière. C'est pourquoi nous avons proposé une nouvelle méthode qui s'appuie sur la modélisation géométrique précise d'un système d'éclairage (brûleur, réflecteurs, vasque), et considéré la source comme un micro-domaine de l'environnement émettant de l'énergie par l'intermédiaire d'une zone d'interface. Au sein de ce micro-domaine, la distribution spatiale d'énergie est calculée sur la zone d'interface en utilisant une méthode de projection. Les deux méthodes (distribution spatiale et distribution spectrale) proposées dans cette thèse ont été expérimentées et font actuellement l'objet de transferts industriels dans le domaine de l'ingénierie d'éclairageThe physical precision of simulations which permit the realistic visualization of a given geometric environnement depends on two factors: the precision of the physical model which describes the radiative properties of light sources (emittance) and surface (reflectance) of this environnement, and the precision of light propagation calculations between these surfaces. The work of my thesis presented here consists of defining a model for light source which permits the simulation of complex lighting system. This model takes into account any arbitrary type of spectral distributions (continuous or non-continuous) and spatial distributions (uniform or non-uniform). - In image synthesis technology today, the spectral characteristics of light sources are still often modelized in the RGB colorimetric system. This colorimetric system does not allow us to obtain precise simulations from given spectral data because it depends on display device. Methods have been recently developed to sample the wavelength domain and calculate the light propagation from this set of samplesj which however, do not permit the treatment of complex spectral characteristics. To solve this problem, we have proposed a method based upon preliminary analyse of spectrums utilized. This method removed certain constraints imposed by actual methods. -To take into account the spatial energy distribution of light sources in the illumination calculations, classical methods assume that the distributions are uniform. This simplification is unjust since artificial sources never have a uniform spatial energy distribution. To simulate this type of light sources, models based upon gonio-photometric diagram provided by the manufacturers of lighting systems have been developed. However, these methods introduce an important error in the surface illumination calculation when sources are dose to the surface. This is why we have proposed a new method founded upon a precise geometric modelization of a light fixture (lamp, reflector, lens) and consider the source like a sub-domain of this environnement which emits energy by an intermediate interface zone. Inside this sub-domain, the spatial energy distribution is calculated on the interface zone by using a projection method. The two methods (spatial and spectral distributions) actually proposed in this thesis have been experimented and will be transferred into the industrial domain further developement