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

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Abstract : This is a study concerning comparisons between the Dubovik Aerosol optical depth (AOD) retrievals from AEROCAN (ARONET) stations and AOD estimates from simulations provided by a chemical transport model (GEOS-Chem : Goddard Earth Observing System Chemistry). The AOD products associated with the Dubovik product are divided into total, fine and coarse mode components. The retrieval period is from January 2009 to January 2013 for 5 Arctic stations (Barrow, Alaska; Resolute Bay, Nunavut; 0PAL and PEARL (Eureka), Nunavut; and Thule, Greenland). We also employed AOD retrievals from 10 other mid-latitude Canadian stations for comparisons with the Arctic stations. The results of our investigation were submitted to Atmosphere-Ocean. To briefly summarize those results, the model generally but not always tended to underestimate the (monthly) averaged AOD and its components. We found that the subdivision into fine and coarse mode components could provide unique signatures of particular events (Asian dust) and that the means of characterizing the statistics (log-normal frequency distributions versus normal distributions) was an attribute that was common to both the retrievals and the model. / Résumé : Cette étude compare des épaisseurs optiques d’aérosols (AOD) à 5 stations arctiques d’AEROCAN (AERONET), obtenues d’une part à l’aide de l’algorithme d'inversion de Dubovik appliqué à des mesures in situ, et d’autre part du modèle de transport chimique (GEOS-Chem : Goddard Earth Observing Système Chemistry). Les produits d’AOD associés à l’algorithme d’inversion sont divisés en composantes totales, fines et grossières. Pour chacune des 5 stations (Barrow, Alaska, Resolute Bay, au Nunavut, 0PAL et PEARL (Eureka), Nunavut, et Thulé, au Groenland), la période de récupération est de janvier 2009 à janvier 2013. Nous avons également utilisé les mesureurs d’AOD de dix autres stations canadiennes de latitudes moyennes, à des fins de comparaison. Les résultats de l’étude ont été soumis à la revue Atmosphere-Ocean. Pour résumer brièvement ces résultats, le modèle a généralement, mais pas toujours, eu tendance à sous-estimer l'AOD moyenne et de ses composantes. Nous avons constaté que la subdivision en composantes fine et grossière pourrait fournir des signatures uniques d'événements particuliers (poussière asiatique) et que les moyens de caractériser des statistiques (les distributions de fréquence log-normale versus les distributions normales) était un attribut qui était commun aux deux les mesureurs et le modèle.

Le rendu en temps réel repose sur des compromis entre la performance et le réalisme. Un de ces compromis est de représenter des matériaux plus minces tels que les tissus comme étant infiniment minces pour économiser mémoire et temps de rendu. Par contre, cette perte de dimension prive la surface de propriétés essentielles à certains effets visuels. Dans ce mémoire, nous présentons une méthode pour simuler les effets de l’épaisseur sur des surfaces semi-transparentes en utilisant des textures composées de texels opaques et transparents. Nous analysons les trous formés par les texels transparents et nous conservons de l’information sur les contours des trous dans une structure hiérarchique compatible avec la méthode de filtrage de textures par MIP map. Nous dérivons des équations représentant la proportion de lumière passant dans un trou avec des murs intérieurs en fonction de l’angle incident des rayons de lumière. Nous combinons ces équations avec l’information conservée pour calculer un terme de transparence à différents niveaux de détail en temps réel. / Real-time rendering is built upon compromises between performance and realism. One such compromise is to represent thinner materials like textile as infinitely thin in order to save on memory and rendering time. However, this loss of dimension robs the surface of properties key to some visual effects. In this thesis, we present a method to simulate the effects of thickness on semi-transparent surfaces using textures consisting of opaque and transparent texels. We analyze holes formed by transparent texels and store information about the contours of the holes in a hierarchical structure compatible with the filtering method of MIP mapping. We derive equations representing the proportion of light passing through a hole as a function of the incident angle of light. The proportions of texel top, texel side wall, and hole are computed accurately. We combine these equations with the information stored to compute a transparency term at different levels of detail in real time.

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

La miniaturisation des transistors CMOS permet d'améliorer les performances, la densité d'intégration et le coût des circuits intégrés. Cependant, de nos jours, le transistor se heurte à des limitations physiques. Afin de perpétuer l'accroissement des performances, l'intégration de nouveaux matériaux devient incontournable. En particulier, l'oxyde d'hafnium, du fait de sa haute permittivité et de sa large bande interdite est largement étudié afin de remplacer l'oxyde de grille standard. L'utilisation du HfO2 vise ainsi à améliorer le compromis épaisseur d'oxyde/ courant de fuite. Dans ce contexte, ce travail porte sur l'élaboration, la caractérisation et l'intégration de films de HfO2 déposé par la technique MOCVD en phase liquide pulsée. La présence du système d'injection et l'utilisation d'une large fenêtre de procédé favorisent la croissance de films selon différentes phases cristallines. Selon la phase en présence, des constantes diélectriques de l'ordre de 20 et d'autres de l'ordre de 30 sont obtenues. Cette étude met aussi en évidence la présence d'une épaisseur de transition cristalline ainsi que la nature nano-cristallisée des films de HfO2. Ces différentes analyses ouvrent la voie à l'emploi de techniques de caractérisations non destructives qui peuvent être employées dans l'environnement salle blanche. L'ensemble de ces travaux ont permis la mise en place d'un procédé de référence, avec une EOT de 1,1 nm et une densité de courant de fuite de 0,84 A/cm², résultats en accord avec l'ITRS pour les applications haute performance

De façon à réduire les problématiques de circulation causées par la construction et l'entretien des ponts, les dalles de pont préfabriquées sur leur pleine épaisseur sont une alternative prometteuse à la dalle de béton conventionnel. Ce mémoire présente le développement d'un système de dalles de pont préfabriquées nervurées en béton de fibres métalliques (BFM). L’utilisation de BFM permet des dalles plus minces avec un poids beaucoup plus léger qui peut être intéressant pour certaines opérations. Le concept est d’abord validé par des tests sur des éléments de dalles et de poutres. Des essais en grandeur réelle sont ensuite effectués pour évaluer la performance de la dalle, des nervures et de deux types de joints de tablier. Il est conclu que la dalle proposée est adéquate pour supporter les charges de conception du code canadien et qu’elle peut être jusqu'à 50% plus légère qu'une dalle conventionnelle de 200 mm.

Sur la table de sortie d’un laminoir à chaud, le refroidissement des bandes d’acier est principalement assuré par des rampes de jets d’eau gravitaires qui vont impacter directement la surface supérieure de la bande en défilement. La température de la bande est initialement entre 800 et 900 °C et on cherche à la refroidir à des températures nettement inférieures mais précises avant son bobinage, cette température allant de la température ambiante à 700 °C suivant les propriétés voulues pour l’acier. Ce refroidissement assuré par les rampes de jets est transitoire et la vitesse de refroidissement est variable suivant la nature du régime de refroidissement. Le point de remouillage est défini par la température à laquelle le régime d’ébullition en film stable se termine et s’accompagne généralement d’une hausse significative des flux de refroidissements. Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à caractériser ce point par des mesures d’épaisseur de vapeur effectuées à l’aide de sondes optiques. Les sondes optiques permettent de savoir si leur zone sensible est majoritairement dans le gaz ou le liquide et sont généralement exploitées pour faire des mesures de taux de vide. L’utilisation qui en est faite ici, à savoir une mesure précise de position d’interface, a demandé une calibration expérimentale précise afin de connaitre la position exacte de l’interface sur la zone sensible. Afin de disposer d’un outil fonctionnel, nous avons également cherché à modéliser la réponse des sondes à l’aide d’une méthode de lancer de rayons et en prenant en compte la formation du ménisque sur la pointe. Enfin, cette calibration et ce modèle ont été confrontés à des mesures expérimentales dans le cas du refroidissement d’une zone hémisphérique porté à haute température et donnant lieu à un régime d’ébullition en film stable / On a run out table of a hot rolling mill, the cooling of steel strips is mainly provided by ramps of water jets falling down that will directly impact the upper surface of the strip. The temperature of the strip starts between 800 and 900 °C and it is intended to cool at temperatures much lower than the start but still accurate before its winding, the temperature ranges from ambient temperature to 700 °C depending on the required properties for the steel product. This water-based process ensures a transient cooling at an uneven rate depending on the nature of the boiling regime. The rewetting point is defined by the temperature at which the stable film boiling regime ends. In general, the cooling fluxes show a significant increase at this particular transition. In this thesis, we sought to characterize rewetting by vapor thickness measurements and analysis using optical probes. The optical sensors inform us whether their sensitive area is mainly in the gas or in the liquid and are generally used to make void fraction measurements. The use that is made here, namely a precise measurement of the position of the interface, required a precise experimental calibration in order to know the exact position of the interface on the sensitive area. In order to have a working tool, we also modeled the response of the probes by using a ray tracing method and taking into account the formation of the meniscus on the tipoff the probe. Finally, the calibration and model were compared with experimental measurements in the case of the cooling of a hemispherical area initially at high temperature that provides a stable film boiling regime when it is partially immersed

Ce travail de thèse porte sur la variation exo- et endostructurale des couronnes des dents permanentes du maxillaire et de la mandibule chez les Néandertaliens et les Hommes modernes. Il intègre trois champs d’investigation faisant appel à l’imagerie a haute-résolution (e.g. μCT-scan) et a la 3eme dimension appliquées sur les canines, les prémolaires et les molaires. L’un de ces champs concerne l’épaisseur et la proportion de l’email 3D, le deuxième concerne la forme de la surface externe de l’email et de la jonction email-dentine (morphométrie géométrique 3D) et le dernier concerne les traits non métriques a la surface externe de l’email et à la jonction email-dentine. Cette étude comprend un échantillon microtomographique de 190 dents néandertaliennes, incluant les données inédites des dents de l’Hortus (Hérault, France) et du Portel-Ouest (Ariège, France) (n=45), et de 300 dents d’Hommes modernes. Les résultats montrent que l’approche 3D des couronnes dentaires au moyen de la microtomographie s’avère être très utile pour distinguer les Néandertaliens des Hommes modernes en termes d’épaisseur et de proportion d’email 3D pour la majorité des dents étudiées, a l’exception des M1/M1 et de la forme 3D du contour marginal de la JED de la majorité des dents. De plus, des différences dans l’organisation des tissus des couronnes ont été observées au sein de l’échantillon des Néandertaliens entre les spécimens de Krapina, pouvant être considères comme des premiers représentant de ce taxon (SIM5e, env. 130 ka) et ceux de l’Hortus et du Portel, pouvant être considérés comme des derniers représentants (SIM3, env. 44 ka) et dont l’organisation des tissus des couronnes dentaires se rapproche de celle des Hommes modernes. Cela suggère une importante variation intergroupe chez les Néandertaliens d’ordre géographique ou diachronique, lequel se traduirait par une réorganisation endostructurale des tissus coronaires en lien avec la réduction du volume absolu des couronnes dentaires. / This work focuses on the exo- and endostructural crowns variations of maxillary and mandible permanent teeth of Neandertals and modern Humans. It integrates three fields of investigation using high-resolution imaging (e.g. μCT-scan) and the third dimension applied in canines (excepted 3D geometric morphometrics), premolars and molars. One of these fields relates to the 3D enamel thickness and the 3D tissues proportion, the second concerns outer enamel surface and enamel-dentine junction shapes (3D geometric morphometrics), and the third concerns the nonmetric traits at the outer enamel surface and enamel-dentine junction. This study includes a sample of 190 microtomographic Neandertal teeth, including unpublished microtomographic data of Hortus (Hérault, France) and Portel-Ouest (Ariège, France) teeth (n = 45), and microtomographic sample of 300 modern Humans teeth. The results show that 3D approach of dental crowns using microtomography data is very useful to distinguish Neandertals from modern Humans in terms of 3D enamel thickness and tissues proportions (except for the M1 / M1), as well as in terms of the EDJ marginal edge shape, for the majority of studied teeth. Moreover, differences of tissues organization in crowns were observed within the Neandertal sample, between the Krapina specimens, that can be considered as a group of early Neandertals (MIS 5e, approx. 130 ka), and the Hortus and Portel specimens, that can be considered as a group of least Neandertals (MIS 3, approx. 44 ka) and show a tissues organization of dental crowns more similar to modern Humans. This suggests a significant geographic or diachronic inter-group variation among Neandertals that seems to relate endostructural reorganization of the coronary tissues to the reduction of the absolute volume of dental crowns.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'une sonde ultrasonore afin d'obtenir des nouveaux biomarqueurs de l'os cortical et améliorer la prédiction du risque de fracture. Notre approche se base sur la mesure des ondes guidées ultrasonores dans l'os cortical. La technique de transmission axiale bidirectionelle a été utilisée pour mesurer les modes guidées se propageant dans l'enveloppe corticale des os longs (i.e., le radius). Les propriétés matérielles et structurelles liées à la résistance osseuse ont été obtenues à partir des courbes de dispersion en utilisant un schéma d'inversion. Ainsi, un problème inverse totalement automatique, basé sur une optimisation par algorithmes génétiques et un modèle 2D de plaque libre transverse isotrope, a été développé. Cette procédure d'inversion a d'abord été testée sur des matériaux contrôlés avec des propriétés connues. Puis, la faisabilité d'obtenir des propriétés corticales sur des radii ex vivo a été montrée. Ces estimations ont été validées par comparaison avec des valeurs de référence obtenues avec des techniques indépendantes telles que la micro-tomodensitométrie par rayons X (épaisseur, porosité) et la spectroscopie par résonance ultrasonore (élasticité). Un bon accord a été trouvé entre les valeurs de référence et les estimations d'épaisseur, de porosité et d'élasticité. Enfin, la méthode a été étendue à des mesures in vivo. La validité du modèle en présence de tissus mous a d'abord été démontrée. Puis, les propriétés osseuses ont été obtenues sur des sujets sains. Un bon accord a été trouvé entre l'épaisseur estimée et les valeurs de référence obtenues par tomodensitométrie périphérique haute résolution. / We aimed at developing new ultrasound-based biomarkers of cortical bone to enhance fracture risk prediction in osteoporosis. Our approach was based on the original concept of measuring ultrasonic guided waves in cortical bone. The bi-directional axial transmission technique was used to measure the guided modes propagating in the cortical envelope of long bones (i.e., the radius). Strength-related structural and material properties of bone were recovered from the dispersion curves through an inversion scheme. To this goal, a fully automatic inverse problem based on genetic algorithms optimization, using a 2-D transverse isotropic free plate waveguide model was developed. The proposed inverse procedure was first tested on laboratory-controlled measurements performed on academic samples with known properties. Then, the feasibility of estimating cortical properties of ex vivo radius specimens was assessed. The inferred bone properties were validated by face-to-face comparison with reference values determined by a set of independent state-of-the art technologies, including X-ray micro-computed tomography (thickness, porosity) and resonance ultrasound spectroscopy (stiffness). A good agreement was found between reference values and estimates of thickness, porosity and stiffness. Lastly, the method was extended to in vivo measurements, first, by ensuring the validity of the waveguide model in presence of soft tissues to demonstrate the feasibility of measuring experimental dispersion curves in vivo and infer from them bone properties. Estimated cortical thickness values were consistent with actual values derived from high resolution peripheral computed tomography.