Ce travail traite des aspects thermiques dans les composants électroniques, en particulier ceux de composants qui peuvent être thermiquement assimilés à des sources de chaleur localisées sur des milieux solides diffusifs. Dans une première partie, un modèle analytique général d’impédance thermique est développé. Il permet de calculer les températures de jonction de composants électroniques multidoigts sur des supports multicouches. Le modèle est basé sur la résolution tridimensionnelle de l’équation de la chaleur en régime fréquentiel par la méthode des transformées intégrales. Il a été utilisé pour évaluer l’influence des différents paramètres géométriques et structuraux du problème physique. Sa simplicité et la rapidité des temps de calculs en font un outil parfaitement adapté à la simulation des circuits électroniques.La seconde partie de ce travail est consacrée à la reconstitution spatiotemporelle des sources de chaleur par méthode inverse. Pour atteindre l’objectif, la méthode numérique des volumes finis a été programmée, afin d’exprimer sous la forme d’une représentation d’état, le problème en trois dimensions et en régime transitoire du phénomène de transfert de chaleur par conduction. La densité de flux a été discrétisée dans l’espace et le temps. Elle est estimée par la pseudo-inversion de la représentation d’état. Des tests numériques et un dispositif expérimental ont permis de valider la méthode. / This work deals with thermal aspects in electronic components. In particular those of devices that can be assimilated to heat sources located on top of solid mediums. First a general analytical model of thermal impedance is developed. It allows to calculate the junction temperatures of multifingers electronic components on top of a stack of different materials. The model is based on the resolution of the three-dimensional heat transfer equation in AC regime by the method of the integral transforms. It is used to evaluate the influence of the geometrical and structural parameters of the physical problem. Thanks to its simplicity and the low time consuming tasks the model is adapted to an implementation in Simulation Programs with Integrated Circuits Emphasis (SPICE). Afterwards the problem of heat sources reconstruction is treated by inverse method. For this purpose the numerical method of finite volumes has been used to express the three-dimensional problem of heat conduction in transient regime by a matrix equation. In this equation the heat flux is made discrete in space and in time. It is estimated by the use of a peudo–inverse. Numerical tests and experimental measurements validated the method.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Plusieurs avancements technologiques sont à la base de la neurophotonique, une science qui utilise les propriétés de la lumière pour sonder le système nerveux. Le développement de plusieurs méthodes de détection optiques, la découverte des protéines fluorescentes, le développement de sondes moléculaires fluorescentes et l'avancement dans le domaine des modifications génétiques fournissent aux neurosciences des outils spécifiques pour l'étude du système nerveux et des différentes populations cellulaires qui le composent. Alors que ces techniques sont pleinement accessibles in vitro, les outils de détection in vivo demeurent limités. En effet, la microscopie est limitée aux couches superficielles du système nerveux et les systèmes endoscopiques sont relativement invasifs. L'objectif des travaux présentés dans le cadre de cette thèse est de fournir des outils de détection optique multifonctionnels pour la détection de fluorescence ou l'illumination in vivo qui pallient aux limitations des techniques couramment utilisées pour mesurer la fluorescence provenant de cellules du système nerveux ou encore contrôler (via les outils optogénétiques) l'activité neuronal à l'aide de stimuli optique in vivo. Cette thèse comprend en premier lieu une revue de littérature et certains aspects théoriques relatifs aux microsondes optiques et électriques. Par la suite, différents types de microsondes sont présentés. Un premier type a été fabriqué à l'aide d'une fibre optique étirée et d'une microélectrode « ion-sensitive » dans le but d'enregistrer les variations intracellulaires de la concentration de l'ion K+, qui jouent un rôle important pour le maintien du potentiel de membrane cellulaire et pour le niveau d'excitabilité neuronale. Ces sondes ont permis d'enregistrer, pour la première fois, les fluctuations de K+ intracellulaire pendant les crises d'épilepsie chez le chat anesthésié. Le deuxième type de sonde utilisé fut fabriqué à l'aide d'une fibre à deux cœurs, un cœur optique et un cœur creux servant d'électrode. Ces sondes ont permis d'enregistrer simultanément la concentration calcique intracellulaire et l'activité neuronale extracellulaire. Ces enregistrements ont permis de confirmer le caractère unicellulaire de la résolution de la sonde. Les travaux de cette thèse ont également servi à augmenter les propriétés multifonctionnelles des sondes optiques et électriques et à élargir la gamme d'expériences auxquelles elles peuvent s'adapter. Nos travaux ont montré que les sondes optiques pouvaient être utilisées avec un système de détection optique multispectrale et combiner plus d'un type d'enregistrement électrophysiologique en utilisant des couches métalliques conductrices. Il a également été montré qu'elles pouvaient être utilisées avec les outils optogénétiques pour contrôler le niveau d'activité neuronale. Les dépolarisations et hyperpolarisations photo-induites avec les sondes ont d'ailleurs permis de développer une nouvelle méthode de mesure permettant de mesurer les propriétés intrinsèques de la membrane neuronale à partir du milieu extracellulaire. / Neurophotonic, a science that uses light properties to probe the nervous system, relies on many technological advances. The development of optical detection methods, the discovery of fluorescent proteins, the development of fluorescent molecular probes and the advancement in the field of genetic modification provided neuroscientists specific tools to study the brain and the different cell populations that it includes. While these techniques are fully accessible in vitro, in vivo detection tools remain limited. Indeed, microscopy is limited to superficial layers of the nervous system or is relatively invasive (endoscopic systems). The objective of this thesis is to provide tools for in vivo fluorescence optical detection or light delivery that overcomes the limitations of commonly used techniques to measure fluorescence arising from neurons or glial cells or control (via optogenetic tools) cellular activity with optical stimuli in vivo. This thesis first review the optical detection techniques and list theoretical aspects related to optical microprobes. Subsequently, different developed types of microprobes are presented. One type that was developed combines a tapered optical fiber and an ion-sensitive microelectrode to record changes in intracellular K+ concentration, which plays an important role in maintaining cellular membrane potential and the neuronal excitability level. These probes allowed us to record for the first time intracellular K+ fluctuations during epileptic seizures in anesthetised cat. The second type of probe used in our work was fabricated from a dual core fiber integrating an optical core and a hollow core used as an electrode. Using the latter probe, we measured simultaneously intracellular Ca2+ fluctuations and extracellular neuronal activity and demonstrated their single-cell resolution capabilities. Our work also involved enhancing the microprobe multifunctional capabilities and the range of experiments that it can be adapted to. We demonstrated that optical microprobes could be used with a multispectral optical detection system and adapted to include thin metallic layers as secondary electrodes to record local field potentials. It was also shown that they could be used with optogenetics tools to control the level of neuronal activity. Finally, photo-induced currents generated with the probes were used to develop an innovative method to resolve intrinsic membrane properties of neurons from the extracellular medium.

Ce travail décrit une nouvelle topologie d'alimentation qui apporte des bénéfices aux dispositifs portables et aux composants électroniques à faible consommation. À l'autre extrémité du spectre, il serait également applicable aux systèmes à tension de bus plus élevée, tels que les panneaux solaires et les véhicules électriques, qui doivent décomposer des tensions plus élevées en domaines utilisables. La nouvelle topologie, que nous avons nommée Waterfall regulator, est décrite dans le présent travail et nommée ainsi pour ses caractéristiques saillantes rappelant une chute en cascade. Ce dispositif ouvre de nouvelles perspectives pour les systèmes à très basse consommation, basse tension et courant faible. Le mode de fonctionnement consiste à diviser une source d'alimentation brute en plusieurs domaines de tension, qui peuvent ensuite être utilisés pour alimenter les éléments individuels d'un système ou plusieurs unités indépendantes. Nous décrivons ici le premier rapport sur la réussite de la version de recyclage de l'énergie de ce nouveau système. Le dispositif se caractérise par une série de régulateurs de tension à faible chute et de circuits de déversement de courant (pass MOSFET). Le régulateur partage le courant qui traverse sa charge respective et complète le courant du stade suivant par un déversoir de courant, selon les besoins. Le contrôle s'effectue via une architecture de contrôle en cascade et peut être étendu à des périphériques d'ordre supérieur. / This work described a new power supply topology that benefits portable device and low power electronics. At the other end of the spectrum, it is also applicable to higher bus voltage systems like solar panels and electric vehicles that must split higher voltages into usable domains. The new topology, which we named waterfall regulator, is describe herein and named as such for its salient features reminiscent of a waterfall. It opens up a new realm of possibilities for supra low power, low voltage and low current systems. The mode of operation consists of splitting a raw supply source into smaller voltage domains which can then be used for powering individual element of a system or powering multiple independent units. We describe here the first report of successful energy recycling version of this novel system. The devices are composed of a series of low dropout voltage regulators and current spillways circuits (pass MOSFET). The regulators share current passing thought their respective load and supplement current through a current spillway as required. Control is achieved through a cascade architecture and can be scaled up to higher order devices.

La spectroscopie théorique est devenue un des champs de recherche les plus actifs de la physique de la matière. Il s'agit d'utiliser les méthodes ab initio les plus modernes pour donner, par exemple, une interprétation des spectres expérimentaux ou pour prédire les propriétés électroniques et optiques de nouveaux matériaux. L'état de l'art pour le calcul des états excités est le résultat d'une longue histoire. Il est fondé, d'une part, sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) [1] et son extension à des potentiels dépendants du temps (TDDFT) et, d'autre part, sur la théorie à plusieurs corps, dont un exemple est la fameuse approximation GW [2]. Dans ce contexte, le but de cette thèse a été, d'un coté, d'étudier l'application des approximations courantes de ces méthodes (qui ont été développées notamment pour les semiconducteurs et les métaux simples) au cas de systèmes plus corrélés, comme les oxydes des métaux de transition. En particulier, l'oxyde de vanadium est le paradigme de ces systèmes. Il est caractérisé par une transition de phase métal-isolant, dont l'explication physique est le sujet d'un débat qui dure depuis plus de quarante ans. Nous avons montré qu'un calcul GW est capable de reproduire, sans utiliser des paramètres ajustables, les effets de corrélation électronique dans la structure de bandes des deux phases de l'oxyde de vanadium et le satellite dans le spectre de photoémission du métal [3]. D'un autre coté, comme l'étude de ces systèmes complexes nécessite des calculs de plus en plus lourds, nous avons considéré dans cette thèse une approche alternative [4]. Elle est fondée sur l'introduction d'un potentiel effectif, local, réel et dynamique (contrairement à la self-énergie, apparaissant dans la méthode GW, qui est non-locale et complexe), pour le calcul des énergies de quasiparticules, qui sont mésurées dans une expérience de photoémission. En particulier, nous avons étudié les propriétés de ce nouveau potentiel dans le cas de systèmes modèles et nous avons recherché des approximations pour l'application à des systèmes réels.

Cette recherche étudie l'émergence et le développement des affaires électroniques dans le contexte d'un pays en voie de développement. Elle vise à mettre en lumière la relation entre le contexte national et le potentiel de développement des affaires électroniques et poser des questions sur ce qu'on appelle « les conditions nécessaires » aux affaires électroniques. Pour réaliser cette recherche, nous avons étudié des cas complexes, soit celui d'un pays (le Vietnam), d'une industrie (les fournisseurs de contenu Web) et de trois modèles d'affaires (la musique, les journaux et les jeux en ligne). Nous avons confronté la réalité d'un pays en voie de développement avec les expériences théorisées des pays développés dans le domaine des affaires électroniques. Le résultat de l'analyse du cas du Vietnam nous permet de soulever plusieurs questions théoriques et managériales relatives aux affaires électroniques dans les pays en voie de développement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Affaires électroniques, Modèle d'affaire, Contexte national, Pays en voie de développement, Vietnam.

Le présent travail concerne l’élaboration et la caractérisation de matériaux phosphatés pour l’électronique et l’optique compatibles avec l’environnement et avec les procédés d’un développement durable. Nos recherches ont surtout porté sur les composés phosphatés non linéaires et plus particulièrement sur les phases eulytines de type BII3MIII(XO4)3 (avec BII = cation bivalent, MIII = cation trivalent, X = P, As, V). Bien évidement seuls les phosphatés exempts d’éléments toxiques seront considérés pour des applications. Les autres complèteront nos études fondamentales. Tous ces composés cristallisent dans le groupe d’espace I-43d non centrosymétrique compatible avec des propriétés non linéaires optiques et piézoélectriques. Une analyse de nos données structurales et celles disponibles dans la littérature nous a conduit aux conclusions suivantes pour les phases stoichiométriques de type BII3MIII(XO4)3 sus-indiquées : i) seules les phases Pb3Bi(AsO4)3 et Pb3Bi(PO4)3 ont été rapportées dans la littérature, ii) les phosphates de type eulytines semblent se stabiliser facilement à la température ordinaire pour toutes les combinaisons possibles de cations BII et MIII, pourvu que le rayon ionique moyen du site (16c) soit de l’ordre ou supérieur à environ 1Å. Les mesures diélectriques réalisées ont permis de mettre en évidence des comportements thermiques totalement inédits. Nous avons mis en évidence des transitions de phases originales au voisinage de la température ambiante 300K. Les transitions de phases ainsi mises en évidence ne peuvent être de nature ferroélectriques car aucun changement de symétrie n’a été observé aux températures de ces transitions. Ainsi à partir des transitions 5D0→7F0 de Eu3+ nous avons observé deux émissions proches mais distinctes. Ce qui montre bien l’existence de deux sites à 20K, tendant à se confondre en seul vers 300K, température correspondant aux pics diélectriques. Ce phénomène signifie que l'environnement de Eu3+ varie avec la température présageant l’existence de transitions de phases de nature très particulière. Cependant la nature de ces transitions n’est pas encore clarifiée même si elle a été par ailleurs confirmée par DSC et même par la variation du déclin de fluorescence de Eu3+ avec la température. Des changements de pentes des graphes aux mêmes températures (150K et 300K) ont été mis en évidence à partir des résolutions structurales en fonction de la température 100 - 400K. / The objective of the present thesis is to place our research work into the perspectives of a sustainable development with a sound design of materials for optics and electronics containing zero toxic element substance. Indeed free toxic elements phosphates are the most appropriate as raw materials for the fabrications of electronic & optical devices. With the aim to conceive such devices in the present research work, we try to correlate the chemical composition, the crystal structure and the physical properties of various phosphate eulytites BII3MIII(PO4)3 (BII = Ca, Sr, Ba, Pb; MIII = Y, Bi). We have also considered the analysis of the structural parameters that “condition” and influence the phase stability of the eulytite families. From the present study it appeared that eulytite under normal conditions of pressure and temperature could be stabilized mainly with big size cations in the (16c) Wickoff positions. The minimum mean size required for such cations is about 1Å. The dielectric investigations have shown very original behaviors totally unexpected with unknown peaks of the thermal plots of dielectric parameters. These peaks are all located close to room temperature (300K). Our preliminary structural investigations versus temperature have evidenced the stability of the space group I-43d all along the temperature domain 100 – 400K. The dielectric transitions are real as corroborated by the thermal variation of the lattice parameters and some chemical bonds, length and angles showing evidence of a slope change at the same temperature of dielectric peaks. As local probe, Eu3+ photoluminescence has also evidenced the existence two Eu3+ positions in (16c) sites at very low temperature. At a temperature of the dielectric transitions (300K) only one Eu3+ site is evidenced. This may explain the origin of the dielectric transitions. Our optical laser spectroscopy also showed a very original behavior along the thermal plots of the decay time of Eu3+ emission.

Le point faible des machines électriques est le Système d’isolation Electrique (SIE) de leurs bobinages. Les meilleures solutions actuelles sont basées sur des polymères, elles assurent des durées de vie supérieures à 20000h lorsque la température au point le plus chaud du bobinage ne dépasse pas 240°C. Par conséquent, la nature organique du SIE des machines électriques constitue un verrou technologique pour accéder aux températures plus élevées très demandées dans l’aéronautique, pour fabriquer les générateurs électriques plus puissants proches réacteurs des avions par exemple. Les travaux de recherche présentés ont pour but d'étudier le possibilité de construire les bobinages des machines électriques hautes température (HT°) avec des isolants inorganiques qui permettent de travailler durablement à 500°C. Les conséquences du saut technologique important vers les températures élevé sont analysées en détail notamment sur les aspects magnétiques provoqués par la présence d'une barrière de diffusion en Nickel ajoutée au fil de cuivre pour éviter son oxydation aux températures élevées. La première partie de la thèse est consacrée à la mise au point d'un système d'isolation électrique totalement inorganique qui permet de lever le verrou technologique lié à la présence de polymères dans les SIE classiques. La seconde partie est consacrée à l'étude des distributions de la tension entre les spires du bobinage HT° lors que la machine est alimentée par un convertisseur électronique moderne de l'aéronautique qui impose des fronts de tension très raides. / The weak point of electrical machines is the Electrical Insulation System (EIS) of their windings. The best current solutions are based on polymers, they provide lifetimes over 20000h when the temperature at the hottest point of the windings does not exceed 240° C. Consequently, the organic nature of the electric machines EIS represents a technological lock for operating at higher temperatures that have many applications in aeronautics, for designing larger electric generators located near the propulsion turbines of airplanes for instance. The main goal of the research works presented consist in studying the possibility of building the windings of high-temperature electrical machines (HT°) with inorganic EIS which make it possible to work durably at 500°C. The consequences of this technological leap towards high temperatures are analyzed in detail. A large part is devoted to magnetic aspects caused by the presence of a diffusion barrier made of nickel added to the copper wire to avoid oxidation at high temperatures.The first part of the thesis is devoted to the development of a fully inorganic electrical isolation system, which allows to overcome the technological lock due to the presence of polymers in conventional solutions. The second part is devoted to the study of the voltage distribution between the turns of the HT° coil when the machine is powered by a modern electronic converter od aeronautics that imposes very steep voltage fronts.

Le but de ce travail de thèse est d’identifier les sites acides de Lewis se formant lors de la déshydratation des zéolithes. Pour cela nous avons appliqué une approche combinant la spectroscopie d’absorption de rayons X et infrarouge et la modélisation moléculaire. Le calcul utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité a montré que trois types de sites aluminium sont générés lors du processus de déshydroxylation : les aluminiums tri-coordinnés, les aluminiums tétraédriques distordus et les aluminiums tri-coordinés masqués.L’interprétation des spectres d’absorption de rayons X au seuil K de l’aluminium s’est faite via le calcul des densités d’états électroniques vides des sites générés. Nous avons montré que le pic apparaissant avant le seuil principal d’absorption est dû principalement aux sites tétraédriques distordus et aux sites tri-coordinnés masqués alors que les sites tri-coordinnés sont à l’origine d’un léger décrochement avant le seuil d’absorption. Les spectres infrarouge du monoxyde de carbone adsorbé sur les zéolites déshydratées à différentes températures ont montré la présence de deux acidités de Lewis. La modélisation des spectres infrarouge montre que l’acidité de Lewis modérée peut être attribuée aux aluminiums tri-coordinnés et tri-coordinnés masqués. L’acidité de Lewis plus forte pourrait provenir de sites silicium sous coordinnés se formant lors de la déshydroxylation. / The aim of this thesis is to identify the Lewis acid sites formed during the dehydration of zeolites. For this we applied an approach combining X-ray absorption spectroscopy, infrared spectroscopy and molecular modeling. The calculation using density functional theory showed that three types of aluminum sites are generated during the dehydroxylation process: aluminum tri-coordinated, pseudo tri-coordinated aluminum and aluminum in a distorted tetrahedral environment. The interpretation of X-ray absorption spectra at the aluminum-K edge is done via the calculation of the empty density of states of the generated sites. We showed that the peak appearing before the main absorption edge is mainly due to distorted tetrahedral sites and pseudo tri- coordinated sites while the tri- coordinated sites are causing a slight feature before the above-mentioned pre-edge peak. The infrared spectra of carbon monoxide adsorbed on the zeolite treated at different temperatures showed the presence of two Lewis acidities. Modeling Infrared spectra shows that the moderate Lewis acidity can be attributed to tri-coordinated aluminum and pseudo tri-coordinated aluminum. The stronger Lewis acidity may come from silicon sites under-coordinated formed during the dehydroxylation.

L’aphasie est un trouble acquis du langage pouvant survenir à la suite d’une lésion cérébrale, par exemple lors d’un accident vasculaire cérébral (AVC), ou en contexte de maladie neurodégénérative, comme c’est le cas dans l’aphasie primaire progressive (APP). Parmi les manifestations de l’aphasie, la plus fréquente est l’anomie, soit la difficulté à retrouver les mots précis au moment voulu. Bien que l’efficacité de l’intervention orthophonique soit clairement démontrée en aphasie post-AVC et en APP, les services à long terme sont actuellement limités, en raison de contraintes humaines et financières. Dans ce contexte, les technologies semblent une avenue prometteuse pour permettre aux personnes aphasiques de maximiser leur potentiel de rééducation, particulièrement si le vocabulaire travaillé est choisi en fonction des besoins du participant. Cependant, des études supplémentaires sont nécessaires afin de confirmer l’efficacité de cette nouvelle approche thérapeutique. OBJECTIFS: L’objectif général de cette thèse est d’évaluer l’efficacité des technologies pour la prise en charge de l’anomie acquise. Plus spécifiquement, l’étude 1 vise à réaliser une synthèse des écrits actuels sur l’efficacité de l’ordinateur et de la tablette électronique pour la rééducation de l’anomie post- AVC. Les études 2 et 3 visent à mesurer l’efficacité d’une thérapie autoadministrée via tablette électronique pour la rééducation de mots fonctionnels en aphasie post-AVC et en APP. MÉTHODE: Dans le cadre de l’étude 1, une recension systématique des écrits a été réalisée. Pour les études 2 et 3, une série de cas uniques a été menée auprès de quatre participants avec aphasie post-AVC et cinq participants avec APP. Les cibles du traitement ont été choisies avec chaque participant, en fonction de ses activités quotidiennes et de ses intérêts. Le traitement a été auto-administré via tablette électronique, à raison de quatre fois par semaine pendant quatre semaines. RÉSULTATS: La recension systématique des écrits réalisée dans le cadre de l’étude 1 a permis de démontrer l’efficacité de l’ordinateur et de la tablette électronique pour l’amélioration de la dénomination de mots en contexte d’anomie post-AVC. Dans les études 2 et 3, le traitement auto-administré via tablette électronique a permis une amélioration significative de la production des mots fonctionnels entrainés chez tous les participants. CONCLUSION: Les résultats issus de la présente thèse apportent un appui supplémentaire aux écrits actuels et confirment le potentiel des technologies pour le traitement de l’anomie en contexte d’aphasie. / Aphasia is an acquired language disorder consecutive to brain damage, for example stroke, or appearing in the context of a neurodegenerative disease, such as primary progressive aphasia (PPA). Among the various manifestations of aphasia, anomia is the most common and is described as the difficulty to retrieve specific words at the right time. Even if the effectiveness of speech-language therapy (SLT) is well demonstrated for post-stroke aphasia and PPA, long-term services are currently limited due to financial and human constraints. Therefore, technologies seem a promising avenue to allow people with aphasia to maximize their rehabilitation success, especially when treated words are chosen by the participant, based on his interests and activities of daily living. However, more studies are needed to confirm the efficacy of this new therapeutic approach. OBJECTIVES: The general aim of this thesis is to investigate the efficacy of technologies for the management of acquired anomia. More specifically, study 1 aims to do a synthesis of the current literature on the efficacy of computers and smart tablets to improve post-stroke anomia. Studies 2 and 3 aim to measure the efficacy of a treatment self-administered using a smart tablet to improve naming of functional words in post-stroke aphasia and PPA. METHODS: For study 1, a systematic review of the literature was conducted. For studies 2 and 3, case series were conducted with four post-stroke participants and five participants with PPA. Treatment targets were chosen with each participant, based on his activities of daily living and interests. The treatment was selfadministered using a smart tablet, four times a week for four weeks. RESULTS: The systematic review carried out as part of study 1 demonstrated the efficacy of computers and smart tablets for the improvement of naming in poststroke anomia. In studies 2 and 3, the self-administered treatment using a smart tablet led to a significant improvement for the production of functional words in all participants. CONCLUSION: Results from this thesis add to those of the existing literature to confirm the potential of technologies in the treatment of acquired anomia.