Le travail présenté dans ce manuscrit est consacré à la restitution et à l'interprétation des profils verticaux de rapports de mélange du chlorure d'hydrogène (HCl) et du formaldéhyde (H2CO) mesurés par l'instrument sous ballon SPIRALE (SPectroscopie InfraRouge par Absorption de Lasers Embarqués), au cours de deux vols effectués en région intertropicale depuis Teresina (Brésil, 5.1°S-42.9°S), le 22 Juin 2005 et le 9 Juin 2008. Les problématiques scientifiques liées à l'étude de ces composés, les caractéristiques de la haute troposphère et de la basse stratosphère intertropicale et enfin celles du spectromètre SPIRALE sont décrites. L'étude de faisabilité de la mesure de H2CO a permis de définir la position et l'intensité de la raie d'absorption la plus adéquate pour la mesure stratosphérique de ce composé (à 2912.1 et 1701.5 cm-1). Les profils verticaux de rapports de mélange de H2CO obtenus au cours de ces vols de SPIRALE sont présentés et comparés. Les mesures de HCl sont les premières à avoir été réalisées in situ dans la basse et moyenne stratosphère intertropicale. Dans la couche de transition intertropicale, celles-ci sont utilisées en lien avec des mesures récentes de composés à très courte durée de vie (VSLS), afin d'estimer la contribution de ceux-ci au bilan du chlore stratosphérique. Dans la moyenne stratosphère, les signatures visibles sur les profils verticaux de HCl et sur ceux d'ozone acquis simultanément sont étudiées en lien avec l'oscillation quasi-biennale. En outre, le bon accord entre SPIRALE et l'instrument MLS du satellite Aura a permis de conforter la fiabilité de celui-ci pour la mesure de HCl.

Les résultats basés sur les mesures d'ondes 'électromagnétiques effectuées par le satellite DEMETER sont présentés. Nous nous concentrons sur deux phénomènes différents : 1) les effets liés à l'activité sismique 2) les 'émissions avec des structures fréquentielles linéaires. 1) Nous présentons une étude statistique de l'intensité des ondes électromagnétiques observées à proximité des tremblements de terre. Nous montrons que pendant la nuit il y a une diminution statistiquement significative de l'intensité des ondes peu avant le choc principal. 2) Nous présentons une étude systématique des événements ayant des structures fréquentielles linéaires. Un ensemble d'événements statistiquement significatif a 'été obtenu en utilisant une procédure automatique ainsi qu'une inspection visuelle des données. Tous les événements sont entièrement analysés et classifiés. Dans la gamme EBF (ou toutes les six composantes électromagnétiques sont mesurées pendant le mode Burst), une analyse détaillée des ondes a été faite.

Les exigences en matière de stabilité et de linéarité des instruments utilisés en radioastronomie sont particulièrement sévères. Ce mémoire présente la conception et la réalisation d'un détecteur continuum adapté à ce cahier des charges. Une étude théorique démontre que le détecteur à diode Schottky ne répond pas à ces besoins. L'instrument finalement réalisé, construit à partir d'une diode tunnel, possède un bruit proche de la limite physique fondamentale. Il reste cependant très simple. Le chapitre suivant est consacré à l'étude et à la réalisation de l'électronique d'acquisition d'un spectrographe acousto-optique à large bande et à l'etude de ses caractéristiques dans des conditions d'utilisation réelles. Il inclut la description d'une méthode simple qui permet de s'affranchir des erreurs de linéarité différentielle du convertisseur analogique-numérique. La validation des caractéristiques du spectrographe s'appuie sur la comparaison avec deux batteries de filtres identiques. Sur le plan scientifique, il présente l'observation d'objets du système solaire entourés d'une atmosphère et l'interprétation des résultats dans le cas de Titan.

De part sa capacité de très haute résolution angulaire, l'interférométrie optique est une technique d'observation parfaitement adaptée pour l'étude des zones les plus internes d'objets complexes tels que les étoiles jeunes et leur environnement proche, les noyaux actifs de galaxie ou les binaires en interactions. Bien qu'étant entrée dans l'aire de l'imagerie avec des instruments de nouvelle génération tels que PIONIER au VLT Interferometer, ou MIRC à CHARA (combinant 4 ou 6 télescopes), l'interférométrie optique est forte- ment handicapée par les perturbations atmosphériques. Les suiveurs de franges sont des instruments développés spécifiquement dans le but de compenser ces perturbations, permettant ainsi d'augmenter la sensibilité des interféromètres d'un facteur 10 à 1000. Dans la première partie de ma thèse, je présente le résultat d'études visant à définir un concept optimal de suiveur de frange de seconde génération pour le VLTI. Je démontre en premier lieu l'intérêt du filtrage spatial monomode pour le suivi de frange, ainsi que l'importance capitale de l'Optique Adaptative pour l'interférométrie, y compris pour des télescopes de 1 à 2 mètres de diamètre. Je dé- termine ensuite la meilleure méthode de mesure de la position des franges et la configuration de recombinaison des télescopes offrant le meilleur compromis entre sensibilité et robustesse du suivi de frange. Ces études ont finalement menées au concept de suiveur de frange POPS proposé à l'ESO par l'IPAG. Dans la seconde partie de ma thèse, je me suis intéressée aux binaires en interaction, objets en mesure d'apporter des réponses à un vaste champs d'études, du fait de la diversité des processus physiques en jeu. Leur étude à très haute résolution angulaire, permise par l'interférométrie optique, se montre parfaitement complémentaire des techniques classiques employées jusque là. Je me suis intéressé au cas du système SS Leporis, observé avec les instruments AMBER et PIONIER du VLTI. Nous avons obtenu les premières reconstructions d'images d'une binaire en interaction avec le VLTI. Ces observations nous ont permis d'avoir une nouvelle vision de ce système méconnu, ouvrant par la même la voie à l'étude des binaires en interaction au VLTI.

Ce document décrit une partie de mes travaux de recherche effectué entre 2002 et 2010 au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées dans les domaines de la sécurité routière et des ouvrages d'art. Le premier domaine concerne la vision à travers les milieux diffusants. L'objectif est de proposer des dispositifs de surveillance du réseau routier ou d'aide à la conduite en situations météorologiques dégradées (pluie, neige, brouillard, fumée, etc.). Je présente les phénomènes physiques limitant la vision dans le brouillard et des dispositifs permettant de répondre à cette problématique. Le second domaine traite de l'auscultation des structures d'ouvrages d'art par des techniques non destructives. Deux exemples sont présentés, l'un tiré des travaux sur l'auscultation des composites collés en surface du béton et l'autre concernant l'auscultation des conduits de précontrainte extérieure. Pour chacun des sujets, je présente les dispositifs et les méthodes mis en oeuvre. Les résultats de modélisation numériques sont comparés aux mesures expérimentales.

Die Arbeit beschreibt die Analyse von Beobachtungen zweier Sonnenflecken in zweidimensionaler Spektro-Polarimetrie. Die Daten wurden mit dem Fabry-Pérot-Interferometer der Universität Göttingen am Vakuum-Turm-Teleskop auf Teneriffa erfasst. Von der aktiven Region NOAA 9516 wurde der volle Stokes-Vektor des polarisierten Lichts in der Absorptionslinie bei 630,249 nm in Einzelaufnahmen beobachtet, und von der aktiven Region NOAA 9036 wurde bei 617,3 nm Wellenlänge eine 90-minütige Zeitserie des zirkular polarisierten Lichts aufgezeichnet. Aus den reduzierten Daten werden Ergebniswerte für Intensität, Geschwindigkeit in Beobachtungsrichtung, magnetische Feldstärke sowie verschiedene weitere Plasmaparameter abgeleitet. Mehrere Ansätze zur Inversion solarer Modellatmosphären werden angewendet und verglichen. Die teilweise erheblichen Fehlereinflüsse werden ausführlich diskutiert. Das Frequenzverhalten der Ergebnisse und Abhängigkeiten nach Ort und Zeit werden mit Hilfe der Fourier- und Wavelet-Transformation weiter analysiert. Als Resultat lässt sich die Existenz eines hochfrequenten Bandes für Geschwindigkeitsoszillationen mit einer zentralen Frequenz von 75 Sekunden (13 mHz) bestätigen. In größeren photosphärischen Höhen von etwa 500 km entstammt die Mehrheit der damit zusammenhängenden Schockwellen den dunklen Anteilen der Granulen, im Unterschied zu anderen Frequenzbereichen. Die 75-Sekunden-Oszillationen werden ebenfalls in der aktiven Region beobachtet, vor allem in der Lichtbrücke. In den identifizierten Bändern oszillatorischer Power der Geschwindigkeit sind in einer dunklen, penumbralen Struktur sowie in der Lichtbrücke ausgeprägte Strukturen erkennbar, die sich mit einer Horizontalgeschwindigkeit von 5-8 km/s in die ruhige Sonne bewegen. Diese zeigen einen deutlichen Anstieg der Power, vor allem im 5-Minuten-Band, und stehen möglicherweise in Zusammenhang mit dem Phänomen der „Evershed-clouds“. Eingeschränkt durch ein sehr geringes Signal-Rausch-Verhältnis und hohe Fehlereinflüsse werden auch Magnetfeldvariationen mit einer Periode von sechs Minuten am Übergang von Umbra zu Penumbra in der Nähe einer Lichtbrücke beobachtet. Um die beschriebenen Resultate zu erzielen, wurden bestehende Visualisierungsverfahren der Frequenzanalyse verbessert oder neu entwickelt, insbesondere für Ergebnisse der Wavelet-Transformation. / The publication describes the analysis of two sunspot observations in two-dimensional spectropolarimetry. The data was obtained with the Fabry-Pérot-interferometer of Göttingen University at the German Vacuum Tower Telescope on Tenerife. Of the active region NOAA 9516 the full Stokes vector of polarised light was observed in the absorption line at 630.249 nm in single scans. A ninety minute time series of circular polarised light of the active region NOAA 9036 was observed at 617.3 nm wavelength. From the reduced data results for intensity, line-of-sight velocity, magnetic field strength as well as several other plasma parameters are inferred. Different approaches to solar atmosphere model inversion are applied and compared. The significant influence of errors is discussed in detail. The frequency behaviour of the results and spatial and temporal dependencies are further analysed by Fourier and wavelet transformation. As a result the existence of a high frequency band of velocity oscillations with a central frequency of about 75-seconds (13 mHz) can be confirmed. In greater heights of about 500 km the majority of the corresponding shock waves are derived from darker parts of the granules in contrast to the dominant five-minute-oscillations. 75-second-oscillations can also be observed in the active region, especially in the light bridge. In the identified bands of oscillatory velocity power, distinct structures become visible in a penumbral dark structure as well as in the light bridge that move into the quiet sun with a horizontal speed of 5-8 km/s. They show an increase in power, mostly 5-minute-band, and may be related to the Evershed cloud phenomenon. Under the constraint of a very low signal-to-noise ratio and high error influence, magnetic field variations of a 6-minute period are also observed in an umbral-penumbral transition area close to a light bridge. To derive these results, existing visualisation methods for frequency analysis where improved or newly developed, especially so for wavelet transform results.

La mission PILOT a pour objectif l'étude de l'émission polarisée des grains de poussières du milieu interstellaire dans le domaine submillimétrique, à 240 et 550 μm. L'instrument scientifique sera embarqué à bord d'un ballon stratosphérique à une altitude d'environ 40 km. Un champ de vue de 0.8°×1°, ainsi qu'une résolution de l'ordre de la minute d'arc sont requis pour atteindre les objectifs scientifiques. Pour cela, il est nécessaire d'utiliser à la fois un plan focal étendu, un miroir de grand diamètre ainsi qu'un système ré-imageur. Le télescope est de plus en configuration hors axe, une combinaison de forme et d'angle entre les miroirs primaire et secondaire doit donc être respectée de façon à optimiser la qualité image et à minimiser la polarisation instrumentale. L'objectif de mes travaux de thèse était d'estimer les performances de ce système optique, ainsi que leurs variations en fonction des conditions de vol. Tous les composants optiques seront refroidis à 3 K, à l'exception du miroirprimaire. Le contrôle des caractéristiques de ce miroir en fonction des conditions d'environnement est indispensable à l'obtention de performances optimales en vol. J'ai évalué les caractéristiques du miroir primaire en combinant des mesures tridimensionnelles, une caractérisation dans le domaine submillimétrique et des modélisations de déformées en température homogène, non homogène et en gravité. Les méthodes mise en place pour le miroir primaire ont également été appliquées aux lentilles du système ré-imageur. Les résultats obtenus sur le miroir primaire et les lentilles ont été intégrés à la modélisation du système optique. Il a ainsi été possible de valider l'adéquation entre les performances nominales et réelles et d'optimiser le positionnement de chaque composant optique pour l'intégration de l'instrument. Le degré de polarisation de l'émission polarisée des grains de poussières est de l'ordre de quelques pourcents. L'interprétation du signal mesuré par l'instrument nécessite donc une bonne connaissance de la polarisation instrumentale induite par l'instrument. J'ai estimé, par modélisation, les matrices de passage de l'instrument en fonction de la position du point du champ observé, de l'orientation du plan de polarisation de l'état de polarisation incident et de l'orientation de l'axe optique de la lame demi-onde. La campagne de tests de l'instrument intégré, me permettra de vérifier et d'optimiser ces matrices.

Au cours de cette thèse nous avons développé des méthodes de Séparation Aveugle de Sources (SAS) pour des images hyperspectrales, dans le cadre de deux champs d'application : la télédétection urbaine et l'astrophysique. Dans la première partie de la thèse nous nous sommes intéressés au démélange hyperspectral pour des images urbaines, le but étant de retrouver d'une manière non supervisée les matériaux présents sur la scène en extrayant leurs spectres et leurs proportions. La plupart des méthodes de la littérature sont basées sur un modèle linéaire, qui n'est pas valide en milieu urbain à cause des structures 3D. Une première étape a donc été d'établir un modèle de mélange adapté aux milieux urbains, en partant d'équations physiques basées sur la théorie du transfert radiatif. Le modèle final de forme linéaire quadratique invariant spectralement, ainsi que les possibles hypothèses sur les coefficients de mélange, sont justifiés par les résultats obtenus sur des images simulées réalistes. Nous avons ensuite proposé, pour le démélange, des méthodes de SAS fondées sur la FMN (Factorisation en Matrices Non-négatives). Ces méthodes sont basées sur un calcul de gradient qui tient compte des termes quadratiques. La première méthode utilise un algorithme de gradient à pas fixe, à partir de laquelle une version de Newton a aussi été proposée. La dernière méthode est un algorithme FMN multiplicatif. Les méthodes proposées donnent de meilleures performances qu'une méthode linéaire de la littérature. En astrophysique nous avons développé des méthodes de SAS pour des images de champs denses d'étoiles du spectro-imageur MUSE. A cause de la PSF (Point Spread Function), les informations contenues dans les pixels peuvent résulter des contributions de plusieurs étoiles. C'est là que réside l'intérêt de la SAS : extraire, à partir de ces signaux qui sont des mélanges, les spectres des étoiles qui sont donc nos "sources". Le modèle de mélange est linéaire non invariant spectralement. Nous avons proposé une méthode de SAS basée sur la positivité des données. Cette approche exploite le modèle paramétrique de la FSF (Field Spread Function) de MUSE. La méthode mise en place est itérative et alterne l'estimation des spectres par moindres carrés (avec contraintes de positivité) et estimation des paramètres de la FSF par un algorithme de gradient projeté. La méthode proposée donne de bonnes performances sur des images simulées de MUSE.

L'imagerie directe est actuellement la seule méthode disponible pour caractériser l'atmosphère des exoplanètes à longue période orbitale (≥1 UA). Cette méthode est difficile à mettre en œuvre parce qu'elle requiert de hauts contrastes à des séparations angulaires très proches (10^6-10^10 à ~0,2''). Pendant ma thèse, je me suis intéressée à deux instruments : la mission SPICES et l'instrument VLT/NaCo. SPICES (Spectro-Polarimetric Imaging and Characterization of Exoplanetary Systems) est un projet de coronographe spatial qui a pour objectif la caractérisation spectro-polarimétrique d'exoplanètes froides et de disques circumstellaires faibles (≥1 zodi). J'ai déterminé à l'aide de simulations numériques les performances scientifiques de cette mission. Pour une étoile solaire, SPICES pourrait caractériser des Jupiters à des séparations ≤5 UA et des distances ≤10 pc, des super-Terres à 1-2 UA pour quelques étoiles à moins de 4-5 pc et des Terres autour de α Centauri A. En considérant tous les types stellaires, j'ai estimé un nombre d'étoiles cibles potentielles de ~300. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai analysé des données d'imagerie coronographique et différentielle angulaire et spectrale de l'instrument NaCo. L'objectif de ce programme d'observation était de chercher des planètes géantes gazeuses aussi froides que 500-1300 K à des séparations de 5-10 UA autour d'un échantillon sélectionné d'étoiles jeunes et proches (<200 Ma, <25 pc). Les limites de détection médiane atteignent des contrastes de ~10^−5 à 1'', correspondant à des températures effectives et masses de 1100 K et 10 MJ. Ces observations permettent de contraindre les propriétés des planètes géantes à longue période orbitale (>5 UA) et complètent les études statistiques basées sur les vitesses radiales.

This thesis reports light-scattering experiments and visual investigations close to the critical point, in the solvophobic systems, 3-methylpyridine (3MP) + heavy water (D2O) + sodium bromide (NaBr) and methyl ethyl ketone (MEK) + water (W) + secondary butyl alcohol (sBA). The system 3MP + D2O + NaBr was chosen in order to throw more light on the reported crossover from mean-field to Ising-type of critical behaviour shown by this system and to investigate the existence of a mean-field tricritical point in it at an NaBr weight fraction of X = 0.1700, two issues that have been the subject of an intense scientific debate in recent years. The system MEK + W + sBA is the result of our search for a system, other than, the well known 3-methylpyridine (3MP) + water (W) + heavy water (HW) + potassium iodide (KI), in which a quadruple critical point (QCP) can potentially be realized. In addition to this the thesis provides exhaustive details regarding the design, fabrication, and characterization, of a microkelvin thermostat in which a temperature stability of the order of a few microkelvin is achievable despite its relatively simple thermal design. The thesis is organized into 6 Chapters. Chapter 1 provides an introduction to the field of critical phenomena in liquid mixtures. The critical phenomena observed in various systems such as simple fluids, ionic fluids, polymer blends and polymer solutions, and micellar and microemulsion systems, are discussed in brief. Particular attention has been paid to the investigations by various researchers, into, the crossover from Ising to mean-field critical behaviour in electrolyte and polymer solutions, and in amphiphilic systems. Recent theoretical attempts at modeling ionic criticality have also been cited and summarized. A brief discussion on the various types of special critical points and multicritical points that are observed in multicomponent liquid mixtures and other condensed matter systems has been provided. The appealing possiblity of the presence of multicritical points in ionic fluids leading to crossover behaviour is also discussed. The chapter ends with a statement on the goals of this thesis. Chapter 2 describes the instrumentation and other aspects of the experimental techniques used for the light-scattering studies reported in this thesis. Details about the thermal instrumentation such as the water bath and the silicone-oil bath used for the visual investigation experiments and the metal thermostat used for the light-scattering experiments have been provided. The important design considerations relating to the achievement of a high degree of temperature stability (Formula) have been elucidated clearly. The modifications made to the design of the light-scattering thermostat, that enables achievement of a temperature stability of ± 2.5 mK at temperatures 19 ≤ T ≤ 24°C has been discussed. A section has been devoted to the description of the calibration of the temperature sensors we used in our experiments. The light-scattering instrumentation has been discussed in depth. The difficulties associated with the light-scattering techniques when it is used as a tool to study critical phenomena have been detailed. This is followed by a description of the method we used in correcting our light-scattering data for double-scattering effects. A description of the sample cells used for visual investigations and light-scattering experiments along with the sample filling and cleaning procedures followed by us has been described. Chapter 3 deals with the first of the three important problems discussed in this thesis. The chapter is aimed at investigating the crossover behaviour of the solvo-phobic system 3-methylpyridine (3MP)+ water (H2O) + sodium bromide (NaBr), by means of light-scattering studies on the strongly motivated and non-trivial system of 3-methylpyridine (3MP) + heavywater (D2O) + sodium bromide (NaBr). The replacement of H2O by D2O in 3MP + D2O + NaBr, is expected to accentuate the crossover behaviour reportedly displayed by 3MP + H2O + NaBr, and thereby, provide conclusive evidence regarding the existence or otherwise of a crossover between the Ising- and the mean-field-types of critical behaviour in this system. The chapter begins with a detailed literature survey on the topic of the crossover behaviour shown by the system 3MP + H2O + NaBr. We also provide a survey of the effect of the iso-topic H→D substitution on the critical behaviour of binary and quasibinary systems. Through an argument based on small-angle neutron scattering (SANS) studies and the Kirkwood-Buff integrals (KBIs), a strong and cogent motivation is established, which proves that, if the reported crossover behaviour in 3MP + H2O + NaBr is assumed to be correct, then the system 3MP + D2O + NaBr should display not just the same crossover behaviour as shown by the undeuterated system 3MP + H2O + NaBr, but, in addition, also a more pronounced dependence of the crossover temperature on the concentration of NaBr in the mixture than that seen in 3MP + H2O + NaBr. This approach to understand the crossover behaviour of 3MP + H2O + NaBr, has not been used by any of the previous investigators. The coexistence curve data for the system 3MP + D2O + NaBr are obtained at six different values of the NaBr weight fractions viz. X = 0, 0.0250, 0.0800, 0.1200, 0.1500, and 0.1800. The closed-loop immiscibility loop obtained for X = 0, agrees well with the reported phase diagram for 3MP + D2O in the literature. A comparison between the lower-critical lines obtained for the deuterated and the undeuterated system has been provided. Within error bars, no perceptible dip was observed in the critical line at X = 0.1700 in the case of the system 3MP + D2O + NaBr. Hence, our study does not indicate the presence of a mean-field tricritical point that has been reported at X = 0.1700 in the system 3MP + H2O + NaBr. A large section of Chapter 3 is devoted to the results and discussions of our extensive light-scattering experiments on the system 3MP + D2O + NaBr. The experiments were performed on 13 different samples of 3MP + D2O + NaBr with NaBr weight fractions in the range of 0 ≤ X ≤ 0.1900. The choice of the X values were guided by the NaBr concentrations at which earlier investigators have done light-scattering experiments on the system 3MP + H2O + NaBr. Detailed light-scattering experiments reveal that the system 3MP + D2O + NaBr shows a simple Ising-type critical behaviour with γ ' 1.24 and ν ' 0.63 over the entire NaBr concentration range 0 ≤ X ≤ 0.1900. The crossover behaviour is predominantly nonmonotonic, and the crossover is completed well outside the critical domain. An analysis in terms of the effective susceptibility exponent (γeff) showed that the crossover behaviour is nonmonotonic for 0 ≤ X ≤ 0.1793 and tends to become monotonic for X > 0.1793. The correlation length amplitude, ξo, has a value of (Formula) for 0.0250 < X ≤ 0.1900, whereas for (Formula). Since isotopic H—> D substitution is not expected to change the critical behaviour of the system, our results shows that the system 3MP + H2O + NaBr should exhibit universal Ising-type critical behaviour that is typical for aqueous solutions. Our search for a new system in which a quadruple critical point (QCP) could possibly be realized forms the subject matter of the Chapter 4 of the thesis. The system methyl ethyl ketone (MEK) + water (W) + secondary butyl alcohol (sBA) is identified as a very promising candidate-system for this purpose. The chapter begins with a brief survey of the various types of multicritical points and special critical points realizable in multicomponent liquid mixtures. The importance of investigating special critical points such as the QCP is motivated. A detailed coexistence surface for MEK + W + sBA was developed by generating the coexistence curves corresponding to five different, but onstant, values of MEK weight fractions XM = 0.0500, 0.1000, 0.1750, 0.2300, and 0.3000, respectively. The complete isobaric coexistence surface (at 1 atm) for the system MEK + W + sBA was visualized in the form of a prismatic phase diagram. The surface is found to display a tunnel-like appearance in the MEK weight fraction range of 0.0500 ≤ XM ≤ 0.1750, with the tunnel being the narrowest at the point (XM,XW,XSBA) = (0.1750, 0.5801, 0.2449), where, xw and XSBA are, respectively, the weight fractions of water and sBA in the mixture. An analysis of the order parameter data showed that MEK + W + sBA shows near Ising-type of critical behaviour near their upper critical solution temperatures, TU's. It was seen that the critical temperature Tc shows a low drift with time (Formula)/day and that the tunnel-like portion in the phase diagram of MEK + W + sBA was very symmetric. These two features make (MEK + W + sBA) a considerably more promising system than (3MP + W + HW + KI )for the realization of the QCP. It may be recalled that 3MP + W + HW + KI is the only system in which QCP studies have been reported so far in literature. The light-scattering investigations in MEK + W + sBA near the lower critical solution temperatures TL are described next. We corrected our light-scattering data for both turbidity as well as double-scattering effects. Our experiments revealed that (MEK + W + sBA) shows near three-dimensional-Ising type of critical behaviour at the lower critical solution temperatures, with the susceptibility exponent (γ) in the range of 1.217 ≤ γ ≤ 1.246. The correlation length amplitudes (ξo) and the critical exponent (ν) of the correlation length (ξ) were in the ranges of 3.536 ≤ ξo ≤ 4.611 A and 0.619 ≤ ν ≤ 0.633, respectively. An analysis in terms of the effective susceptibility exponent (γeff) results in the interesting result, namely that, the critical behaviour of (MEK + W + sBA ) is of the Ising-type for MEK concentrations in the ranges of 0.1000 ≤ XM ≤ 0.1250 and XM ≥ 0.3000; but, for the intermediate range of 0.1750 < XM < 0.3000, the system shows a tendency towards mean-field type of critical behaviour. This behaviour is interesting because both the constituent binary systems of the ternary system (MEK + W + sBA), namely, (MEK + W) and (W + sBA) show Ising-type of critical behaviour. Chapter 5 discusses another crucial objective of this thesis, namely, the fabrication and characterization of a microkelvin thermostat, which has been built for the purpose of performing light-scattering studies exceptionally close to the critical temperature. At the outset, the need for a temperature stability of the order of a few microkelvin for performing reliable critical point phenomena experiments very close to the critical point, is justified and demonstrated. This is followed by an in-depth account of the thermal design of the thermostat and the electronic circuitry used in the temperature controller. The variations in the ambient temperature and the stability of the bridge excitation source are identified and demonstrated to be crucial factors that affect the long-term temperature stability of the thermostat. A simple compensation scheme to nullify the effects of ambient temprature variations on the controller performance is suggested. It is demonstrated that the thermostat gives a temperature stability of (Formula) and ±60−90 µK for 7 − 14 h over a broad range of 25 − 103 °C. A detailed profile of thermal gradients within the sample recess is provided. It is shown that the parameter ∆Teff [i.e., the difference between the maximum (minimum if ∆Teff has a negative value) temperature within the sample recess and the temperature just outside the sample recess] is a more relevant parameter than ∆T (i.e., the temperature difference between the inner and the outer stages) in understanding the behaviour of multistage thermostats. The most important result that emerges from our study is that the thermal gradients and the transient response of the controller, can both be tuned by varying ∆Teff (or by varying ∆T). The best horizontal and vertical thermal gradient performance observed within our thermostat were 250 and 100 µK/mm, respectively, which are observed for a ∆Teff = 4.46 mK. The transient response of the controller is almost invariant for ∆Teff > 0 but it shows a dramatic decrease of almost 50% when ∆Teff < 0. It is seen that, the limit ∆Teff →>• 0, provides the best operating conditions of the thermostat from the standpoints of temperature stability, transient response and gradient performance. An error analysis relevant to the circuitry used by us is provided at the end of the chapter, which clearly indicates the efficacy of the compensations scheme proposed by us to nullify the effects of ambient temperature variations. Chapter 6 summarizes the important results obtained in this thesis. It also presents a range of open problems that need to be explored further in order to fully understand the results that are reported in this thesis, especially, regarding the type of crossover behaviour seen in the systems 3MP + D2O + NaBr and MEK + W + sBA.