This thesis describes design and implementation of 3D space physical real-time simulation system as add-on to graphical engine. System contains processing of rigid solid simulation, collision detection and response, which are provided by physical laws. Document contains theoretical introduction of this course of study, design and implementation as multiplatform library and description of user interfaces. Output of this thesis, except library, is also example applications, which demonstrate functionality of designed simulation model.

Des recherches récentes démontrent que les normes nord-américaines de construction et de dimensionnement des ponts sous-estiment les efforts engendrés lors de collisions de camions ou de barges avec un pont. La majorité des recherches sont menées par modélisations, puisque l’étude d’une collision pleine échelle est très coûteuse. Afin de mener des recherches au sujet des charges d’impact pour l’étude des mécanismes d’endommagement ainsi que des méthodes de réhabilitation, il serait intéressant qu’une méthode d’essai en laboratoire soit développée. Une façon innovatrice de reproduire ces charges serait de procéder par des tests hybrides en temps réel avec un vérin hydraulique dynamique pour l’application des charges. Or, les charges d’impact sont caractérisées en force et le contrôle en force des vérins hydrauliques dynamiques en boucle fermée cause problème. La problématique est due à une faible stabilité de contrôle en boucle fermée ainsi qu’une faible précision des charges appliquées. Ces problèmes peuvent être évités par l’ajout d’un mécanisme flexible entre le vérin et la structure à tester. La déflexion du mécanisme est utilisé comme rétroaction pour contrôler le vérin. En connaissant la rigidité du mécanisme et en contrôlant sa déflexion, un contrôle indirect en force peut être accompli selon la loi de Hooke. Le projet présenté dans ce mémoire consiste à développer et à optimiser un tel mécanisme d’une capacité de [plus ou moins] 50 kN. Son effet sur la stabilité et la performance de la boucle de contrôle est étudié par modélisation et par essais en laboratoire, sa conception et ses principes de fonctionnement sont décrits, son comportement sous sollicitation statique et dynamique est analysé et discuté. Les résultats obtenus montrent l’excellent comportement du prototype sous chargement statique et dynamique ainsi que l’amélioration des performances de contrôle en force avec un vérin hydraulique.

In den letzten Jahren hat die Verbreitung von Elektrofahrrädern, sogenannten Pedelecs, stark zugenommen. Dies ist vor dem Hintergrund der Umweltfreundlichkeit und Gesundheitsförderlichkeit dieser Form der Fortbewegung zunächst grundsätzlich positiv zu bewerten. Gleichzeitig besteht jedoch die Sorge, dass Elektrofahrradfahrer häufiger und in schwerere Unfälle verwickelt werden könnten als Fahrradfahrer. So bieten motorgestützte Elektrofahrräder das Potential, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen als konventionelle Fahrräder, und werden zudem vor allem von älteren Verkehrsteilnehmern genutzt. Nicht zuletzt deswegen könnten sich durch diese neue Mobilitätsform auch neue Herausforderungen für die Verkehrs-, insbesondere Radinfrastrukturen ergeben. Tatsächlich jedoch blieben die Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit bisher weitestgehend ungeklärt. Um dieser Problematik zu begegnen, wurde im Rahmen einer Naturalistic Cycling Studie (NCS) und mehreren experimentellen Untersuchungen folgenden Fragen nachgegangen: Fahren Elektrofahrradfahrer tatsächlich schneller als nicht-motorisierte Radfahrer? Wie wirken sich diese potentiell höheren Geschwindigkeiten darauf aus, wie Elektrofahrradfahrer von Autofahrern wahrgenommen werden? Welchen Einfluss hat das Alter der Radfahrer auf die Geschwindigkeiten und auch auf deren Neigung zu Unfällen bzw. sicherheitskritischen Situationen im Verkehr? Und welchen Einfluss hat die Infrastruktur auf die gewählten Geschwindigkeiten und die Auftretenshäufigkeit von kritischen Situationen? Diese und weitere Fragen wurden in insgesamt vier Arbeiten, die in internationalen Fachzeitschriften publiziert sind (I - IV), beleuchtet. Im ersten Artikel werden die Geschwindigkeiten von Fahrradfahrern (n = 31) im Gegensatz zu Pedelecfahrern (n = 49; Motorunterstützung bis 25 km/h) sowie S-Pedelecfahrern (n = 10; Motorunterstützung bis 45 km/h) betrachtet. Als Einflussgrößen wurden das Alter und die Nutzung verschiedener Infrastrukturtypen der Probanden ausgewertet. Alle Räder wurden mit einem Datenaufzeichnungssystem inklusive Kameras und Geschwindigkeitssensoren ausgestattet, um für vier Wochen ein Bild des natürlichen Fahrverhaltens zu erhalten. Unabhängig von der Infrastruktur waren S-Pedelecfahrer schneller unterwegs waren als Fahrrad- und Pedelecfahrer. Pedelecfahrer fuhren ebenfalls signifikant schneller als konventionelle Fahrradfahrer. Die höchsten Geschwindigkeiten wurden für alle Radtypen auf der (mit dem motorisierten Verkehr geteilten) Fahrbahn sowie der Radinfrastruktur gemessen. Das Alter der Fahrer hatte ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit: Unabhängig vom Fahrradtyp waren ältere Fahrer (65 Jahre und älter) deutlich langsamer als Probanden jüngerer Altersgruppen (41-64 Jahre sowie 40 Jahre und jünger). Die beiden jüngeren Altersgruppen fuhren selbst ohne Motorunterstützung (konventionelles Fahrrad) schneller als die älteren Pedelecfahrer. Genauere Analysen (wie etwa das Verhalten beim Bergabfahren) legen nahe, dass dieser Befund nicht allein der physischen Leistungsfähigkeit zugeschrieben werden kann. Es scheint vielmehr so, als ob ältere Fahrrad- und Elektroradfahrer durch die geringere Geschwindigkeit versuchen, Defizite in der Reaktionsgeschwindigkeit auszugleichen bzw. generell vorsichtiger fahren. Der zweite Artikel beschäftigt sich mit der Frage, inwieweit sich die Art und Häufigkeit von Unfällen und kritischen Situationen bei den drei verschiedenen Altersgruppen unterscheiden. Auch hier wurde auf die Daten aus der NCS zurückgegriffen, auf deren Basis eine umfassende Videokodierung durchgeführt wurde. Es zeigten sich keine Unterschiede zwischen den Altersgruppen hinsichtlich des Auftretens kritischer Situationen; weder in Bezug auf die absolute Anzahl, noch gemessen an der relativen Häufigkeit (pro 100 km). Ebenfalls keine Zusammenhänge fanden sich zwischen dem Alter der Fahrer und der Art von Konfliktpartnern oder der Tageszeit der kritischen Situationen. Auch hier scheint es so, dass Ältere keinem erhöhten Risiko unterliegen, und etwaige altersbedingte Einschränkungen kompensieren können. Bei der Betrachtung des Einflusses des Infrastrukturtyps auf das Auftreten von kritischen Situationen zeigte sich, dass, bezogen auf die zurückgelegten Wegstrecken, die Nutzung der mit dem motorisierten Verkehr geteilten Fahrbahn als relativ sicher einzustufen ist. Demgegenüber ergab sich ein erhöhtes Risiko für Unfälle oder kritische Situationen auf designierter Radinfrastruktur. Dies widerspricht der Wahrnehmung vieler Radfahrer, die diese Infrastruktur als besonders sicher empfinden. Es ist allerdings anzunehmen, dass diese Wahrnehmung nicht nur auf der vermeintlichen Auftretenshäufigkeit, sondern auch auf dem angenommenen Schweregrad einer möglichen Kollision beruht. Zwei weitere Artikel beschäftigen sich damit, wie Autofahrer die Geschwindigkeit beziehungsweise die Annäherung von Elektrofahrrädern wahrnehmen. Dies ist insbesondere in Kreuzungssituationen relevant, in denen Autofahrer abschätzen müssen, ob sie noch rechtzeitig vor einem Fahrrad abbiegen können ohne mit diesem zu kollidieren. Es wurde vermutet, dass die fehlende Erfahrung mit Elektrofahrrädern und der von ihnen erreichbaren Geschwindigkeit vermehrt zu entsprechenden Unfällen führen könnte. Der Frage wurde mit einem Experiment zur Lückenakzeptanz auf der Teststrecke (Artikel III) und einer Videostudie zu Schätzungen von Zeitlückengrößen (Artikel IV) nachgegangen. Es zeigte sich, dass Autofahrer die verbleibende Zeit bis zur Kollision für Elektrofahrradfahrer geringer einschätzten als für konventionelle Radfahrer. Zudem wählten Autofahrer bei einem herannahenden Elektrofahrrad signifikant kleinere Zeitlücken zum Abbiegen, als bei einem konventionellen Fahrrad. Dieser Effekt verstärkte sich sogar noch, wenn die Geschwindigkeit des herannahenden Zweirades zunahm. Diese Befunde legen nahe, dass die Einschätzung der Geschwindigkeit beziehungsweise Annäherung von Elektrofahrrädern durchaus risikobehaftet ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit helfen dabei, die Auswirkungen der steigenden Verbreitung von Elektrofahrrädern auf die Verkehrssicherheit einzuschätzen. Auch erlauben es die Erkenntnisse, Maßnahmen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit für Fahrrad- und Elektrofahrradfahrern aller Altersgruppen abzuleiten. Damit leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Unterstützung einer sicheren, gesunden und umweltfreundlichen Mobilität. / Electric bicycles (e-bikes) are a relatively new form of transport. The aim of this dissertation is to investigate their effects on road safety. In 2012, at the beginning of this dissertation project, knowledge of e-bikes in general and their impact on road safety in particular was relatively scarce. As a starting point of this work, the influence of e-bikes on road safety was investigated compared relative to the road safety of conventional bicycles. Additionally, the influence of the age of the rider on safety is considered as a supplementary factor. Special attention is paid to the impact of the infrastructure utilised by riders and its characteristics. This cumulative dissertation consists of four research articles, labelled Paper I to IV accordingly. Papers I to IV have been published in peer reviewed journals. The synopsis provides an overview of previous research as well as a theoretical framework of the safety of cyclists and e-bike riders. Speed, and its perception through other road users (measured with experiments to gap acceptance and time to arrival (TTA) estimates) are considered as relevant factors for road safety. In Chapter 4, the research objectives are presented in detail. The methodology is clarified in Chapter 5, and in Chapter 6 and 7 the results are summarised and discussed. The implications of the results are considered in Chapter 8. In Paper I, the differences in speed between bicycles, pedelecs (pedal electric cycle, motor assistance up to 25 km/h) and S-pedelecs (pedal electric cycle, motor assistance up to 45 km/h) were investigated. Additionally the influence of infrastructure type, road gradient and the age of the rider were taken into account. Paper II is concerned with the influence of different conflict partners in crashes, and the utilisation of infrastructure on the safety of cyclists. For this purpose, safety critical events (SCE) involving cyclists were examined, with a special focus on the differences between younger, middle aged, and older cyclists. Papers III and IV focus on the perception of speed of e-bike and bicycle riders through other road users and its implications for road safety. Paper III specifically deals with the gap acceptance of car drivers at intersections in the presence of cyclists and e-bike riders with different speeds and under varying conditions (e.g. at intersections with different road gradients). Paper IV looks at drivers TTA estimates of approaching bicycles and e-bikes in combination with other influencing factors (e.g. speed, cyclist age).

We propose a mathematical procedure to derive a stochastic parameterization for the bulk warm cloud micro-physical properties of collision and coalescence. Unlike previous bulk parameterizations, the stochastic parameterization does not assume any particular droplet size distribution, all parameters have physical meanings which are recoverable from data, all equations are independently derived making conservation of mass intrinsic, the auto conversion parameter is finely controllable, and the resultant parameterization has the flexibility to utilize a variety of collision kernels. This new approach to modelling the kinetic collection equation (KCE) decouples the choice of a droplet size distribution and a collision kernel from a cloud microphysical parameterization employed by the governing climate model. In essence, a climate model utilizing this new parameterization of cloud microphysics could have different distributions and different kernels in different climate model cells, yet employ a single parameterization scheme. This stochastic bulk model is validated theoretically and empirically against an existing bulk model that contains a simple enough (toy) collision kernel such that the KCE can be solved analytically. Theoretically, the stochastic model reproduces all the terms of each equation in the existing model and precisely reproduces the power law dependence for all of the evolving cloud properties. Empirically, values of stochastic parameters can be chosen graphically which will precisely reproduce the coefficients of the existing model, save for some ad-hoc non-dimensional time functions. Furthermore values of stochastic parameters are chosen graphically. The values selected for the stochastic parameters effect the conversion rate of mass cloud to rain. This conversion rate is compared against (i) an existing bulk model, and (ii) a detailed solution that is used as a benchmark. The utility of the stochastic bulk model is extended to include hydrodynamic and turbulent collision kernels for both clean and polluted clouds. The validation and extension compares the time required to convert 50\% of cloud mass to rain mass, compares the mean rain radius at that time, and used detailed simulations as benchmarks. Stochastic parameters can be chosen graphically to replicate the 50\% conversion time in all cases. The curves showing the evolution of mass conversion that are generated by the stochastic model with realistic kernels do not match corresponding benchmark curves at all times during the evolution for constant parameter values. The degree to which the benchmark curves represent ground truth, i.e. atmospheric observations, is unknown. Finally, among alternate methods of acquiring parameter values, getting a set of sequential values for a single parameter has a stronger physical foundation than getting one value per parameter, and a stochastic simulation is preferable to a higher order detailed method due to the presence of bias in the latter. / Graduate / 0725 0608 0405 / davidc@uvic.ca

Les progrès récents en sciences de la terre font de plus en plus de données multidisciplinaires disponibles pour l'exploration minière. Cela a permis le développement de méthodologies de calculer la prédictivité pour les zones aurifères basée sur des analyses statistiques des différents paramètres. L'utilisation de nouveaux logiciels développés, la distribution spatiale et la topologie des polygones (e.g. intrusions granitiques) et des polylignes (e.g. zones de cisaillement) sont contrôlées par les paramètres définis par les utilisateurs (par exemple, la densité, la longueur, la surface, etc.). La distance des gisement d'or par rapport à polygones ou polylignes est calculée en utilisant une fonction de probabilité distribution. Les analyses statistiques des résultats de la modélisation montrent que i) les valeurs de la moyenne à la surface relative des polygones, la moyenne de longueur relative de polylignes, le nombre d'objets et leur regroupement sont essentiels à des évaluations statistiques ; ii) tester la validité des différents méthodes d'inversion dépend de l'importance relative sur la corrélation entre les paramètres utilisés; et iii) la robustesse des points d'intérêt de distribution est de déduire des lois à l'égard de la qualité des données d'entrée. Cette approche a été appliquée aux données géologiques et géophysiques de l'Yenissei Ridge d'une surface totale de 75730 km2 pour cartographer la prédictivité de 29 nouvelles zones aurifères correspondant à une surface de 1811 km2. La méthode développée dans cette étude permet de réduire jusqu'à quatre fois de la superficie considérée comme des zones aurifères par des études précédentes. Pour la construction la plus précise des zones aurifères un modèle 3D de densité de l'Yenissei Ridge a été construit. Ce modèle est basé sur les données de surface, gravimetriques et aéromagnétiques (grilles numérique de 1x1km2), profils sismiques et magnétotelluriques de "Batholite" et "Shpate". Ce modèle 3D de densité montre que: a) l'Yenissei Ridge a une structure de couverture pliée, résultant d'un événement de la collision néoprotérozoïque ; b) γNPta granites Tatarsky-Ayhta et zones de cisaillement sont des seuls objets qui présente des relations spatiales avec la minéralisation aurifère.

Dans les milieux ionisés existe un grand nombre d’espèces chimiques. Beaucoup sont en quantité minoritaire mais jouent pourtant, par leur grande réactivité, un rôle essentiel dans les processus de transformation chimique. Cette étude s’intéresse à la structure et à la dynamique des ions moléculaires, ainsi qu’aux collisions réactives pour des systèmes intervenant dans les atmosphères planétaires et dans le milieu interstellaire, comme les réactions mettant en jeu le monoxyde de carbone. Des modélisations numériques sont nécessaires à la préparation des expériences de fusion thermonucléaire. Enrichis par les résultats expérimentaux, concernant les ions d’hydrocarbures tels que le méthane, ils fournissent une aide pour l'interprétation des phénomènes observés dans les tokamaks. L’identification des réactions physiques à l’origine de la présence de particules dans le plasma est une étape importante afin de comprendre les environnements ionisés. Les systèmes examinés à Louvain-la-Neuve sont donc choisis pour leur intérêt immédiat en astrophysique ou en physique des plasmas. Alors que la connaissance des processus d'ionisation par impact d'électrons d’espèces atomiques ou ioniques simples est bien établie, ce n’est pas encore le cas lorsque la cible primaire est un ion moléculaire. L'existence d'au moins un degré de liberté supplémentaire rend possible la dissociation de l'ion moléculaire initial en plusieurs fragments, une partie de l’énergie potentielle est alors transférée sous forme d’énergie cinétique aux produits. En conséquence, ceux-ci sont généralement distribués dans de larges gammes angulaire et énergétique. L’analyse fine des distributions permet d’étudier les détails de la collision électronique. L’expérience a pour thématique majeure la mesure des sections efficaces absolues en fonction de l’énergie des électrons projectiles incidents, pour des réactions impliquant des espèces ioniques polyatomiques. L’observation des seuils de réaction et de l’énergie cinétique des fragments permet de déterminer la zone de Franck-Condon accessible et les états moléculaires impliqués dans les processus considérés. Les travaux réalisés au laboratoire ont démontré que l'appareillage existant est bien approprié à ce type d’étude. A un niveau plus fondamental, l’examen comparatif minutieux des présentes mesures, des résultats issus d’autres expériences et des prédictions des formalismes semi-empiriques, permet d’améliorer la connaissance des phénomènes collisionnels.

<p>This thesis contains two parts. The first part concerns the research work on free molecules using synchrotron-radiation-related techniques. Auger electron spectra of two free open-shell molecules, O₂ and NO, were studied experimentally and theoretically. Photoionization experimental technique with tunable synchrotron radiation source was used to induce core-level electron ionization and obtain the <i>KVV</i> normal Auger electron spectra. A quantitative assignment of O₂ normal Auger spectrum was obtained by applying <i>ab initio</i> CI calculations and LVI Auger line shape simulations including the bond length dependence of Auger transition rates. The photon energy dependence of normal Auger electron spectra was focused on with photon energies in the vicinities of core-ionization threshold energies. Consequently, the MAPCI (Molecular Auger Post Collision Interaction) theory was developed. Taking the near-threshold O₂ normal Auger spectrum as an example, the two extreme cases of MAPCI effect, “atomic-like PCI” and “molecular PCI”, were discovered and discussed. The effect of shape resonance on near-threshold molecular normal Auger spectrum was discussed taking NO near threshold normal Auger spectra as example.</p><p>The second part deals with research work on the chemisorption of small epoxy organic molecules, ethylene oxide, methyl oxirane, on Si (100) surfaces. Synchrotron radiation related techniques, UPS, XPS and NEXAFS, were applied. Based on the valence photoemission spectra, C 1<i>s</i> and Si 2<i>p</i> XPS spectra, the epoxy ring opening reactions of these molecules in chemisorption process were proved. Further tentative search for the surface-adsorbate CDAD effect was performed, and no evident circular dichroism was confirmed.</p>

La convergence entre l'Arabie et l'Eurasie est accommodée à l'intérieur du territoire iranien. Nous présentons des champs de vitesse GPS denses couvrant une grande partie de l'Iran (Zagros, block de Lut et Kopeh Dagh) avec des précisions meilleures que 2 mm/an.<br />Dans le Zagros, la convergence est accommodée par du partitionnement dans la partie nord. 2-4 mm/an de décrochement dextre sur la MRF sont transférés sur les failles de Dena, Kazerun et Kareh Bas dans le système de failles de Kazerun, se déplaçant à 3-4 mm/an chacune. Dans le Zagros Central, 8 mm/an de raccourcissement sont concentrés près du Golf Persique, contrastant avec une sismicité plus distribuée et indiquant un découplage de la déformation superficielle du socle.<br />A l'est de l'Iran, entre le block central Iranien et le block de Hellmand, 14 mm/an de cisaillement dextre orienté NS sont observés au travers du block de Lut, avec 6.5 mm/an absorbés à l'ouest (failles de Bam, Gowk et Sabzevaran) et 7.5 mm/an à l'est (zone de suture de Sistan). Des failles majeures senestres orientées EW au nord du block de Lut accommodent une partie du cisaillement (Dasht-e-Bayaz 1.5 mm/an, Doruneh 2.5 mm/an). Au sud de la chaîne du Kopeh Dagh 8 mm/an de cisaillement persistent, dont 3.5 et 2.5 mm/an sont absorbés par du raccourcissement NS dans le Binalud et l'est Kopeh Dagh, 5 mm/an par du décrochement dextre au travers le système de failles de Quchan, et 5-8 mm/an par l'expulsion du basin Sud Caspien vers l'ouest.<br />La comparaison des taux de glissement actuels avec des taux géologiques court et long terme montre une évolution complexe des activités des failles même dans le contexte de collision continental récente de l'Iran.

La chirurgie arthroscopique présente actuellement un essor très important pour le bénéfice du plus grand nombre des patients. Cependant, cette technique possède un certain nombre d'inconvénients et il est donc nécessaire pour le médecin de s'entrainer et répéter ses gestes afin de pouvoir exécuter ce type d'opération d'une façon efficace et certaine. En effet, les méthodes traditionnelles d'enseignement de la chirurgie sont basées sur l'autopsie des cadavres et l'entrainement sur des animaux. Avec l'évolution de notre société, ces deux pratiques deviennent de plus en plus critiquées et font l'objet de réglementations très restrictives. Afin d'atteindre un niveau plus élevé, de nouveaux moyens d'apprentissage sont nécessaires pour les chirurgiens. Récemment, la réalité virtuelle commence d'être de plus en plus utilisée dans la médecine et surtout la chirurgie. Les simulateurs chirurgicaux sont devenus une des matières les plus récentes dans la recherche de la réalité virtuelle. Ils sont également devenus une méthode de formation et un outil d'entrainement valable pour les chirurgiens aussi bien que les étudiants en médecine. Dans ce travail, un simulateur de réalité virtuelle pour l'enseignement de la chirurgie arthroscopique, surtout la chirurgie du poignet, a été préesenté. Deux questions principales sont abordées : la reconstruction et l'interaction 3-D. Une séquence d'images CT a été traitée afin de générer un modèle 3-D du poignet. Les deux principales composantes de l'interface du système sont illustrées : l'interaction 3-D pour guider les instruments chirurgicaux et l'interface de l'utilisateur pour le retour d'effort. Dans ce contexte, les algorithmes qui modélisent les objets en utilisant les approches de "Convex Hull" et qui simulent la détection de collision entre les objets virtuels en temps réel, sont présentés. En outre, un dispositif de retour d'effort est utilisé comme une interface haptique avec le système. Cela conduit au développement d'un système à faible coût, avec les mêmes avantages que les appareils professionnels. A cet égard, l'arthroscopie du poignet peut être simulée et les étudiants en médecine peuvent facilement utiliser le système et peuvent apprendre les compétences de base requises en sécurité, flexibilité et moindre coût

Room-temperature chemisorption of hexacyclic aromatic hydrocarbons on the 2x1, sputtered, oxidized and H-terminated Si(100) surfaces, as well as those upon post treatments of hydrogenation, oxidization and electron irradiation have been investigated by using thermal desorption spectrometry (TDS), Auger electron spectroscopy (AES) and low energy electron diffraction (LEED). This work focuses on the effects of the functional groups (phenyl, methyl, vinyl, heteroatom, and H atom) in the chemisorbed aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene isomers, styrene and pyridine) on organic functionalization of the Si(100) surface, particularly on such surface processes as cycloaddition, dative adsorption, hydrogen abstraction, desorption, dissociation, diffusion, and condensation polymerization. Unlike the earlier notion that hydrogen evolution in the hydrocarbon/Si(100) systems is the result of hydrocarbon dissociation (into smaller hydrocarbon fragments and H atoms) on the surface, condensation polymerization of the adsorbed aromatic hydrocarbons is proposed in the present work, in order to explain the higher-temperature hydrogen evolution feature in the toluene/Si(100) system. This hypothesis is supported by our TDS results for other hydrocarbon adsorbates, especially in the pyridine/Si(100) system where electron-induced condensation polymerization has been observed at room temperature. The improved techniques in the TDS experiments developed in the present work have enabled us to observe condensation polymerization and the effect of H on the surface processes (via surface reconstruction) on Si(100) for the first time. New analysis methods have also been developed to determine the adsorption coverage from the AES data, and this work has not only improved the accuracy of the elemental-coverage evaluation, but also provided a means to estimate the rate and the order of chemisorption. By using the density functional theory with the Gaussian 98 program, the adsorption geometries and the corresponding adsorption energies of various adsorption phases have been calculated. These computational results have provided useful insights into the chemisorption structures on the Si(100) surface. The present work also presents the development of three kinetics models for hydrogen evolution in the aforementioned aromatic-hydrocarbon systems on Si(100). Based on a modified collision theory with consideration of diffusion, these theoretical models have proven to be quite successful in simulating the observed TDS profiles and in estimating the kinetic parameters for the analysis of condensation polymerization in 2-dimensional diffusion systems. The present work illustrates that TDS experiments can be used effectively with quantum computation and theoretical kinetics modelling to elucidate the intricate nature of organosilicon surface chemistry.