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Modification of nuclear resonant absorption by means of laser radiation is analyzed both theoretically and experimentally. Theoretical analysis is done on the basis of four-level model of atom. This model includes both electronic and nuclear excitations. It is predicted that under coherent laser driving nuclear resonant Mossbauer absorption can be significantly modified, e.g. new Mossbauer resonances can appear, some of the existing resonances can vanish, both can be Rabi-split, broadened by laser action. In addition, it is predicted that Mossbauer absorption can be completely suppressed due to coherent population trapping. Experimental observation of laser-induced transformations of Mossbauer spectra of 57Fe2+ : MgO is accomplished. New Mossbauer lines appear with laser driving while the existing are broadened. Possible explanations of the observed changes in 57Fe2+ : MgO Mossbauer spectra are population of higher-lying electronic states of iron ion and significant modification of electronic relaxation processes due to modified Jahn-Teller interaction.

En esta Tesis Doctoral, se aborda la aplicación de metodologías de análisis de datos de múltiples vías, a datos tridimensionales de fluorescencia molecular de excitación-emisión obtenidos a lo largo de una reacción, para obtener de forma rápida información de interés en el desarrollo de técnicas basadas en procesos de eliminación oxidativa de contaminantes orgánicos. Se afrontan dos casos en particular: la foto-degradación de una mezcla de hidrocarburos policíclicos aromáticos (benzo[a]antraceno, benzo[a]pireno, benzo[k]fluoranteno, dibenzo[a,h]antraceno)y la foto-catálisis del fenol. Los espectros de fluorescencia de excitación y emisión registrados para cada muestra analizada constituyen una matriz o datos de segundo orden. Información cualitativa y cuantitativa acerca de las especies que participan en los procesos en estudio se ha extraido trabajando con métodos de análisis multivariante, que permiten analizar datos de múltiples vías como son el método de resolución de curvas basado en el análisis de factores paralelo (PARAFAC)yelbasadoenlaoptimizaciónpormínimoscuadrados(M CR -ALS),asícomoel método de calibración multivariante en mínimos cuadrados parciales para datos de múltiples vías (N -PLS). En la Tesis doctoral se realiza un análisis comparativo de los resultados encontrados por lo diferentes métodos de análisis multivariante. Los resultados encontrados fueron validados al comparar los resultados con los obtenidos cuando el seguimiento cuantitativo se realizaba mediante cromatografía líquida de alta resolución (H PLC), considerada como técnica de referencia para el seguimiento de este tipo de reacciones. La rapidez que aportan estas metodologías es una característica valiosa en estudios de optimización de dichos procesos. En esta Tesis empleando estas metodologías para el cálculo de constantes cinéticas se ha abordado el análisis simultáneo, empleando técnicas de diseño de experimentos, de variables de interés en el desarrollo de los procesos de foto-degradación. Del estudio realizado se derivan los siguientes resultados: *En la foto-degradación de una mezcla de hidrocarburos poli cíclicos aromáticos se evidenció la interacción de las variables experimentales y la importancia del análisis conjunto de sus efectos sobre el proceso para la selección de las condiciones óptimas de trabajo. En el dominio experimental en estudio, se encontró que la degradación es más rápida cuando se trabaja a pH ácido utilizando etanol como solvente e irradiando con una lámpara de baja presión de mercurio. *Tanto al aplicar PARAFAC como M CR -ALS el número de factores significativos fue de cuatro, uno por cada analito presente en la muestra. La bondad de los espectros recuperados en ambos casos fue evaluada calculando el coeficiente de similitud que resultó tener valor superior a 0.98 en todas las situaciones. Cuando los valores de concentración obtenidosenelprocesodedegradaciónmediantePARAFACoM CR -ALSaplicadosadatos EEM fueron representados frente a los obtenidos mediante H PLC se obtuvo una línea de regresión mediante mínimos cuadrados, con pendiente próxima a 1 e intercesión en el origen próxima a 0. El test conjunto de la pendiente y la ordenada en el origen para corroborar la ausencia de sesgo fue superado para todos los analitos. *En la determinación del fenol y sus dihidroxiderivados el error de predicción global tanto para PARAFAC como para M CR -ALS, era admisible y de ello se concluye que es posible realizar un seguimiento rápido y cuantitativo de la concentración del fenol y de la concentración de sus intermediarios, catecol, resorcinol e hidroquinona en un proceso de foto-degradación a partir de sus espectros fluorescentes de excitación-emisión. *El fenol y la hidroquinona se resuelven perfectamente y se obtienen errores bajos a los diferentes niveles de concentración analizados, mientras que catecol y el resorcinol que están fuertemente solapados presentan errores significativamente mayores. * Con el propósito de analizar si los errores encontrados fundamentalmente para el catecol y resorcinol eran susceptibles de mejora, se trabajó con mínimos cuadrados parciales para datos de múltiples vías (N -PLS), en particular tri-PLS1. Los valores encontrados de aplicar este método y los anteriormente descritos a un nuevo conjunto de mezclas representativas del proceso en estudio fueron comparados en términos del error global cometido. *El análisis de los efectos de las variables implicadas en el proceso de degradación en estudio:tipo de catalizador, pH del medio y concentración del sustrato en la constante de velocidad de la reacción permitió concluir que todas ellas interaccionan entre sí y la importancia de sus efectos resultó significativa a un nivel de confianza del 95% cuando se realizó un test estadístico A N O V A . A partir de los resultados encontrados en el desarrollo de esta Tesis, hemos corroborado que la utilización conjunta de la espectrofluorimetría de EEM y la aplicación de diferentes métodos de análisis de datos de múltiples vías, es una opción válida y atractiva para la monitorización cuantitativa de la foto-degradación de una mezcla de hidrocarburos policíclicos aromáticos y de la evolución de la degradación foto-catalítica del fenol y sus intermediarios, así como para el análisis cinético de los procesos estudiados .

During the past two decades, techniques and devices were developed to transmit and receive signals with a phased array instead of a single coil in the MRI (Magnetic Resonance Imaging) system. The two techniques to simultaneously transmit and receive RF signals using phased arrays are called parallel excitation (pTx) and parallel imaging (PI), respectively. These two techniques lead to shorter transmit pulses for higher imaging quality and faster data acquisition correspondingly. This dissertation focuses on improving the efficiency of the pTx pulse design and the PI reconstruction in MRI. Both PI and pTx benefit from the increased number of elements of the array. However, efficiency concerns may arise which include: (1) In PI, the computation cost of the reconstructions and the achievable acceleration factors and (2) in pTx, the pulse design speed and memory cost. The work presented in this dissertation addresses these issues. First, a correlation based channel reduction algorithm is developed to reduce the computation cost of PI reconstruction. In conventional k-domain methods, the individual channel data is reconstructed via linear interpolation of the neighbourhood data from all channels. In this proposed algorithm, we choose only a subset of the channels based on the spatial correlation. The results have shown that the computation cost can be significantly reduced with similar or higher reconstruction accuracy. Then, a new parallel imaging method named parallel imaging using localized receive arrays with Sinc interpolation(PILARS) is proposed to improve the actual acceleration factor and to reduce the computation cost. It employs the local support of individual coils and pre-determines the magnitude of the reconstruction coefficients. Thus, it requires much less auto-calibration signals (ACS) data and achieves higher acceleration factors. The results show that this method can increase the acceleration factor and the reconstruction speed while achieving the same level of reconstruction quality. Finally, a fast pTx pulse design method is proposed to accelerate the design speed. This method is based on the spatial domain pulse design method and can be used to accelerate similar methods. We substitute the two computational expensive matrix- vector multiplications in the conjugate gradient (CG) solver with gridding and fast Fourier transform (FFT). Theoretical and simulation results have shown that the design speed can be improved by 10 times. Meanwhile, the memory cost is reduced by 103 times. This breaks the memory burden of implementing pulse designs on GPU which enables further accelerations.

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La contraction du muscle cardiaque et squelettique est activée par la libération du calcium (Ca²[indice supérieur +]) du réticulum sarcoplasmique (RS), en réponse à la dépolarisation du sarcolemme pendant la propagation du potentiel d'action (PA) le long des tubules transverses (tubules T). Ce processus s'appelle le couplage excitation-contraction (couplage EC). Le couplage EC dans le muscle cardiaque est différent de celui squelettique en ce sens qu'il nécessite du Ca²[indice supérieur +] extracellulaire ce qui n'est pas le cas dans le couplage EC dans le muscle squelettique. Le but de mon projet de Maîtrise a été principalement de développer et de perfectionner une nouvelle méthode de mesure de la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans le muscle cardiaque et le muscle squelettique ([Ca[indice inférieur T]]MUSCLE) de différentes espèces (rats, souris et grenouilles); dont la plus grande fraction est emmagasinée à l'intérieur du RS. Cette mesure quantitative a pour objectif à long terme, dans le cas du muscle cardiaque de comprendre les résultats apparemment contradictoires concernant le mécanisme principal de couplage EC et dans le cas du muscle squelettique, de confirmer que la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans la préparation des cellules isolées correspond au niveau physiologique. De surcroît, dans ce dernier cas, la [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE dans les fibres musculaires squelettiques de grenouille obtenu avec la technique de EGTA-Rouge de phénol effectué par Pape et al. (1995) est similaire à celle obtenue à partir de cette nouvelle méthode dans le muscle squelettique entier. Les résultats obtenus en relation avec le poids du muscle sur les souris C57BL6 montrent qu'il y a une grande dépendance du contenu total de Ca²[indice supérieur +] sur le poids du muscle. En effet, le poids du muscle varie de 12.7 mg à 5.2 mg ce qui correspond à 1.34 mM et 4.14 mM respectivement. Ces résultats suggèrent la possibilité d'un mécanisme pour la régulation du [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE où le plus petit muscle augmente [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE afin d'augmenter sa force spécifique (force normalisée pour la grandeur) pour produire une force similaire aux muscles plus grands. La calséquestrine est une protéine qui tamponne le Ca²[indice supérieur +] à l'intérieur du RS est la source principale de Ca²[indice supérieur +] impliquée dans le couplage EC. En effet, Fenelon et al. (2012) ont estimé que 95% du Ca²[indice supérieur +] dans le RS est lié, avec 5% dans le forme libre (i.e. Ca²[indice supérieur +]), et que plus de 80% du Ca²[indice supérieur +] lié paraît être associé avec la calséquestrine. La raison principale pour développer cette nouvelle méthode a été d'évaluer si le contenu total de Ca intracellulaire est largement réduit dans les muscles KO en CSQ afin de mieux résoudre la controverse sur ce sujet. Contrairement à nos attentes [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE a été proche de 2mM dans les muscles contrôles, ce qui est proche de la moyenne mesurée pour les muscles KO en CSQ. Notre hypothèse est qu'il y a une "uprégulation" d'une ou plusieurs protéines de liaison de Ca²[indice supérieur +] dans le RS.

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