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This thesis presents measurements of the branching fractions B(Ds -> lvl) and mea- surements of the pseudoscalar decay constant, fDs , using all the data acquired at the BaBar detector at SLAC National Accelerator Laboratory, which were collected from September 1999 to April 2007, and comprised 531 fb-1. The following mea- surements are made: B(Ds -> eve) = (6:11 +/-0:38 +/- 0:33) * 10-3, B(Ds -> tvt) = (5:06 +/- 0:34 +/- 0:50) * 10-2 , and a limit B(Ds -> eve) < 1:46 * 10-4 is obtained. Using these measurements a value of fDs = 252 +/- 6 +/- 7 +/- 1MeV is obtained, where the first uncertainties account for the statistical limitations of the data, the second uncertainties account for the systematic uncertainties, and the third uncertainties account for uncertainties associated with other physical constants (dominated by the lifetime of the Ds meson).

La tomoscintigraphie myocardique est considérée comme un examen de référence pour le diagnostic et l'évaluation de la maladie coronarienne. Mise au point dans les années 1980, cette technique est en pleine mutation depuis l'arrivée de nouvelles caméras à semi-conducteurs. Deux caméras à semi-conducteurs, dédiées à la cardiologie nucléaire et utilisant des détecteurs de Cadmium Zinc Telluride sont actuellement commercialisées : la Discovery NM-530c (General Electric) et la DSPECT (Spectrum Dynamics). Les performances de ces caméras CZT ont été évaluées : 1) à la fois sur fantôme et sur des examens d'effort provenant de patients à faible probabilité de maladie coronaire, et 2) avec les paramètres d'acquisition et de reconstruction utilisés en clinique. Les résultats ont démontré la nette supériorité des caméras CZT en termes de sensibilité de détection, de résolution spatiale et de rapport contraste sur bruit par rapport à la génération de caméras d'Anger. Ces propriétés vont permettre de diminuer très fortement les temps d'acquisition et les activités injectées, tout en améliorant la qualité des images. Néanmoins, on connaît encore mal les limites et possibles artéfacts liés à la géométrie particulière d'acquisition. C'est pourquoi nous avons développé, avec la plateforme de simulations Monte Carlo GATE, un simulateur numérique spécifique de la caméra DSPECT. Nous avons pu ensuite le valider en comparant des données effectivement enregistrées aux données simulées. Ce simulateur pourrait aider à optimiser les protocoles de reconstruction et d'acquisition, en particulier les protocoles les plus complexes (acquisitions double traceur, études cinétiques) / Myocardial single-photon emission computed tomography (SPECT) is considered as the gold standard for the diagnosis of coronary artery disease. Developed in the 1980s with rotating Anger gamma-cameras, this technique could be dramatically enhanced by new imaging systems working with semi-conductor detectors. Two semiconductor cameras, dedicated to nuclear cardiology and equipped with Cadmium Zinc Telluride detectors, have been recently commercialized: the Discovery NM- 530c (General Electric) and the DSPECT (Spectrum Dynamics). The performances of these CZT cameras were compared: 1) by a comprehensive analysis of phantom and human SPECT images considered as normal and 2) with the parameters commonly recommended for SPECT recording and reconstruction. The results show the superiority of the CZT cameras in terms of detection sensitivity, spatial resolution and contrast-to-noise ratio, compared to conventional Anger cameras. These properties might lead to dramatically reduce acquisition times and/or the injected activities. However, the limits of these new CZT cameras, as well as the mechanism of certain artefacts, remain poorly known. That?s why we developed, with the GATE Monte Carlo simulation plateform, a specific simulator of the DSPECT camera. We validated this simulator by comparing actually recorded data with simulated data. This simulator may yet be used to optimize the recorded and reconstruction processes, especially for complex protocols such as simultaneous dual-radionuclide acquisition and kinetics first-pass studies

The intensive research aiming at matching the needs of creating more improved gaseous detectors helped in the emergence of more than a dozen of new ones. About in the beginning of the 1990 decade MICROMEGAS detector had been developed by Y. Giomataris and G. Charpak. MICROMEGAS is a gaseous detector based on amplification of electron avalanches in short gaps of the order of 100 μm at atmospheric pressure. It has specific properties of stability with respect to the gap length or gas pressure connected with the region of electric field at which it operates. It combines a good energy resolution, 5.4% FWHM at 22 keV X-rays, excellent position resolution that can reach 12 μm; high rate capability well adapted to particle physics experiments. A simple pre-amplification opens the way for orders of magnitude improvement in rate, and, in some cases, in accuracy in beta ray detection. The ease of construction is illustrated by the availability, for some experiments, of large detectors. The properties of MICROMEGAS open the way for promising applications in radiology, X-ray imaging with intense sources, imaging of neutrons, beta- and gamma-rays. / Η διεξοδική έρευνα προκειμένου να δημιουργηθούν ανιχνευτές αερίου πιο βελτιωμένοι βοήθησε στη δημιουργία χιλιάδων νέων ανιχνευτών. Περίπου στις αρχές της δεκαετίας του ‘90 αναπτύχθηκε από τον Ι. Γιοματάρη και G. Charpak ο MICROMEGAS ανιχνευτής. Ο MICROMEGAS είναι λοιπόν ένας ανιχνευτής αερίου, του οποίου η λειτουργία βασίζεται στην ενίσχυση της χιονοστιβάδας των ηλεκτρονίων σε μικρό κενό της τάξεως των 100 μm σε ατμοσφαιρική πίεση. Έχει συγκεκριμένες ιδιότητες ως προς την ομοιομορφία όσον αφορά το μήκος του κενού ή της πίεσης του αερίου που συνδέεται με τη περιοχή του ηλεκτρικού πεδίου στο οποίο και λειτουργεί. Επιπλέον έχει καλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα, 5.4% FWHM σε ακτίνες Χ των 22 keV, υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα η οποία μπορεί να φτάσει τα 12 μm• ικανότητα υψηλού ρυθμού μπορεί να αποκτηθεί για πειράματα σωματιδιακής φυσικής. Μια απλή προενίσχυση μπορεί να βελτίωση κατά ένα μέγεθος το ρυθμό και, σε μερικές περιπτώσεις, την ακρίβεια ανίχνευσης της β-ακτινοβολίας. Η απλή δομή του δίνει την ευκολία στη δημιουργία ανιχνευτών μεγάλων διαστάσεων και αυτό βοηθάει σε μερικά πειράματα καθώς επίσης στη βιομηχανία και στην ιατρική. Οι ιδιότητες του MICROMEGAS ανιχνευτή ανοίγει το δρόμο για πολλές εφαρμογές του στην ακτινολογία, την ανίχνευση ακτινών Χ σκληρής δέσμης, καθώς και την ανίχνευση νετρονίων, β- και γ- ακτινοβολιών.

Ce manuscrit présente mon travail de thèse portant sur le détecteur de photons niques electron-bpmbarded CMOS (ebCMOS) à haute cadence de lecture (500 images/seconde). La première partie compare trois détecteurs ultra-sensibles et leurs méthodes d'amélioration de la sensibilité au photon : le CMOS bas bruit sCMOS), l'électron-multiplying CCD (emCCD) à multiplication du signal apr pixel et l'ebCMOS à amplification par application d'un champ électrique. La méthode de mesure de l'impact intra-pixel des photons sur le détecteur ebCMOS est présentée. La seconde partie compare la précision de localisation de ces trois détecteurs dans des conditions extrêmes de très bas flux de phtons (<10 photons/image). La limite théoriques est d'abord calculée à l'aide de la limite inférieure de Cramér-Rao pour ces jeux de paramètres significatifs. Une comparaison expérimentale des trois détecteurs est ensuite décrite. Le montage permet la création d'un ou plusieurs points d'accès contrôlés en position, nombre de photons et bruit de fond. Les résultats obtenus permettent une comparaison de l'efficacité, de la pureté et de la précision de localisation des sources. La dernière partie décrit deux expériences réalisées avec la caméra ebCMOS. La première consiste au suivi des nano-cristaux libres (D>10 µm2/s) au centre Nanoptec avec l''équipe de Christophe Dujardin. La seconde s'intéresse à la nage de bactéries en surface à l'Institu Joliot curie avec l'équipe de Laurence Lemelle. L'algorithme de suivi de sources ponctuelles au photon unique avec l'implémentation d'un filtre de Kalman est aussi décrit. / This manuscript presents my thesis on the high frame rate (500 frames/second) single-photon detector electron-bombraded CMOS (ebCMOS). The first section compares three ultra-sensitive detectors and their methods for improving photon sensitivity : the CMOS low noise (sCMOS), the electron-multiplying CCD (emCCD) with signal multiplication by pixel and the ebCMOS with amplification by applied electric field. The method developped to detected single photon impacts with intra-pixel resolution on the ebCMOS sensor is presented. The second section compares the localization accuracy of these detectors in extreme conditions of very low photon flux (<10 photons/ frame). First the theoretical limit is calculated using the Cramér-Rao lower bound for significant parameter sets. An experimental comparaison of the detectors is then described. The setup provides of one or more point sources controlled in position, signal and background noise. The results allow a comparison of the experimental effectiveness, purity and localization accuracy. The last section describes two experiments with the ebCMOS camera. The first aims to track hundreds of quantum dots simultaneously at the Nanoptec center with the team of Christophe Dujardin. The second focuses on the swimming of bacteria at the surface at the Jolio Curie Institute with the team of Laurence Lemelle. The point sources tracking algorithm using single photons and the Kalman filter implementation developed for these experiments is alson described.

Der Bericht informiert über die Ergebnisse der Auswertung von aerogammaspektrometrischen Befliegungen der Gebiete des ehemaligen Uranerzbergbaus im Freistaat Sachsen in den Jahren 1982 bis 2010. Die Ergebnisse der Datenauswertung zeigen eine übersichtsmäßige Darstellung des Sanierungsfortschrittes an den ehemaligen Uranbergbaustandorten Aue, Johanngeorgenstadt und Zwickau bis zum Jahr 2010 anhand von interpolierten Kartendarstellungen für die Parameter Uran, Thorium und Gamma-Ortsdosisleistung (ODL). Die Veröffentlichung richtet sich sowohl an das Fachpublikum als auch an naturwissenschaftlich interessierte Laien.

Dans ce travail de thèse, un spectromètre FT-Raman a été développé dans l'intention de mesurer les substances dangereuses de manière propre et durable permettant à l'utilisateur un cout d'utilisation réduit (approche low cost). Dans ce but, le système FT- Raman a été développé en utilisant une combinaison originale de composants conventionnels d'optoméchatronique avec laquelle nous proposons une méthode d'évaluation du spectre. Ce système FT-Raman proposé n'inclut aucun composants spécialisé coûteux et permet la détection de la diffusion Raman et le suivi du chemin optique. Le dispositif a été testé lors d'analyses d'une série de composants chimiques standards largement utilisés dans la spectroscopie Raman (certains d'entre eux sont connus pour leur impact négatif sur la santé et l'environnement). Les résultats du spectre obtenus avec notre dispositif ont confirmé les valeurs signalées par le spectre Raman standard. Une comparaison des spectres avec des appareils commercialisés mesurant le FT-Raman a été également faite, et les résultats indiquent que notre combinaison de composants conventionnels et l'application de notre méthode d'évaluation peuvent être utilisées dans certaines surveillances d'applications demandant un haut degré de précision et la résolution sans toutefois présenter la charge financière que l'achat d'un instrument classique de mesure pourrait représenter. / In this doctoral research project, a Fourier Trasform Raman spectrometer (FT-Raman spectrometer) instrument has been developed with the intention to perform the monitoring of certain materials having a contaminating and harmful nature, in a clean and sustainable manner, and without significantly affecting the financial aspect of the user (low-cost approach). For this purpose, the proposed FT-Raman system has been developed by using an original combination of conventional hardware (optomechatronics) parts and a method that we propose for spectral evaluations. In this FT-Raman system that we propose no specialized and costly hardware parts for optical path compensation, Raman scattering detection, optical path tracking, etc. have been used. The proposed FT-Raman device has been tested by analyzing a series of chemical components widely used in Raman spectroscopy as standard reference materials (some of them are also known due to their negative impact on health or on environment). The resulting spectra obtained using our proposed device have greatly agreed with the values of the standard Raman spectra. A comparison with spectral outputs from state-of-the-art FT-Raman devices has been also performed. These results indicate that our ``flexible" combination of conventional hardware parts and the applied evaluation method that we propose can be used in certain monitoring applications requiring a high degree of frequency accuracy and spectral resolution, without having the burden of a considerable expenditure that such a non-dispersive "classical" instrument might represent.

Der Bericht informiert über die Ergebnisse der Auswertung von aerogammaspektrometrischen Befliegungen der Gebiete des ehemaligen Uranerzbergbaus im Freistaat Sachsen in den Jahren 1982 bis 2010. Die Ergebnisse der Datenauswertung zeigen eine übersichtsmäßige Darstellung des Sanierungsfortschrittes an den ehemaligen Uranbergbaustandorten Aue, Johanngeorgenstadt und Zwickau bis zum Jahr 2010 anhand von interpolierten Kartendarstellungen für die Parameter Uran, Thorium und Gamma-Ortsdosisleistung (ODL). Die Veröffentlichung richtet sich sowohl an das Fachpublikum als auch an naturwissenschaftlich interessierte Laien.

Par rapport aux détecteurs de rayons X couramment utilisés pour la cristallographie, les détecteurs à pixels hybrides apportent des avantages majeurs qui proviennent principalement de l’utilisation d'une chaîne de comptage propre à chaque pixel permettant de compter les photons individuellement et très rapidement. Les principales innovations de ces détecteurs sont les suivantes : (1) Suppression quasi totale du bruit ; (2) Obturateur électronique ultra rapide (de l'ordre de 100 ns) ; (3) Vitesse d'acquisition de 500 images par seconde. Ces avantages déjà mis à profit depuis une petite dizaine d’années sur les lignes synchrotron, sont également très prometteurs pour les diffractomètres de laboratoire. L’objet de la thèse a été de développer un diffractomètre expérimental de laboratoire équipé d’un détecteur à pixels hybrides, XPAD, et de réaliser les premières mesures de diffraction sur monocristal. Ces mesures ont permis de déterminer les corrections et calibrations du détecteur nécessaires pour les mesures sur monocristaux. Conjointement, les méthodes et techniques de traitement des images pour intégrer les intensités de diffraction ont été étudiées. L’intérêt du très faible bruit du détecteur pour l’étude de modèles de densité électronique a été démontré ; le prototype avec le détecteur XPAD a donné de meilleurs résultats que les diffractomètres usuels. Une deuxième application a consisté à utiliser les qualités de vitesse du détecteur pixel pour la mise en œuvre de mesures résolues en temps à l’échelle de la milliseconde. Des mesures sous champs électrique commuté ont permis de montrer le potentiel de ce type de détecteur dans ce domaine de recherche / Compared to X-ray detectors commonly used for crystallography, hybrid pixels detectors provide major advantages primarily due to the use of a counting system proper to each pixel allowing for very fast and individual photon counting. The main innovations of these detectors are: (1) Almost total suppression of noise ; (2) Ultra-fast electronic shutter (about 100 ns) ; (3) Acquisition rate of 500 images per second. These advantages have already been exploited over the past ten years on synchrotron beam lines and are also very promising for laboratory diffractometers. The thesis work was to realize a prototype laboratory diffractometer equipped with such a detector, XPAD, and to achieve single crystal X-ray diffraction measurements. The necessary corrections and calibrations of the detector required for diffraction measurements on single crystals were determined. The methods and image processing techniques to integrate the diffraction intensities were studied. Benefits of the very low noise of the detector for electron density models study were demonstrated; the prototype diffractometer equipped with an XPAD detector gave better results than conventional diffractometers. A second type of application was to use the pixel detector for the implementation of time-resolved diffraction measurements at millisecond timescale. Measurements under switched electric fields have shown the potential of this type of detector in this area of research