La modification du silicium dans son volume est possible aujourd’hui avec des lasers infrarouges nanosecondes. Néanmoins, le régime d’intérêt pour la modification contrôlée en volume des matériaux transparents correspond aux impulsions femtosecondes. Cependant, aujourd’hui aucune démonstration de modification permanente du volume du Si n’a été réalisée avec une impulsion ultra-brève (100 fs). Pour infirmer ce résultat, nous avons développé des méthodes de microscopie infrarouge ultra-rapides. Tout d’abord, nous étudions le microplasma confiné dans le volume, caractérisé par la génération de porteurs libres par ionisation nonlinéaire du silicium, suivie de la relaxation totale du matériau. Ces observations, couplées à la reconstruction de la propagation du faisceau dans le matériau, démontrent un dépôt d’énergie d’amplitude fortement limitée par des effets nonlinéaires d’absorption et de propagation. Cette analyse a été confirmée par un modèle numérique simulant la propagation nonlinéaire du faisceau femtoseconde. La compréhension de cette limitation a permis de développer de nouvelles configurations expérimentales grâce auxquelles l’endommagement local et permanent du volume du silicium a pu être initié en régime d’impulsions courtes. / The modification of bulk-silicon is realized today with infrared nanosecond lasers. However, the interest regime for controlled modifications inside transparent materials is femtosecond pulses. Today, there is no demonstration of a permanent modification in bulk-Si with ultra-short laser pulses (100 fs). To increase our knowledge on the interaction between femtosecond lasers and silicon, we have developedultra-fast infrared microscopy experiments. First, we characterize the microplasma confined inside the bulk, being the generation of free-carriers under nonlinear ionization processes, followed by the complete relaxation of the material. These results, combined with the reconstruction of the beam propagation inside silicon, demonstrate that the energy deposition is strongly limited by nonlinear absorption andpropagation effects. This analysis has been confirmed by a numerical model simulating the nonlinear propagation of the femtosecond pulse. The understanding of this clamping has allowed us the development of new experimental arrangements, leading to the modification of the bulk of Si with short pulses.

Kenneth John Nixon, Student no: 9307628H, PhD thesis, Electrical & Information Engineering, Faculty: Engineering & the Built Environment. 2006. / The work presented extends and contributes to research in earthing and lightning protection and focuses on the transient behaviour of a driven rod earth electrode. Although previous work in this area has produced practical guidelines and models that may be used for lightning protection system design and analysis purposes, there has not been an investigation into the commonly encountered scenario of multiple layers of di erent soil types, particularly where high current densities cause ionisation to occur in the surrounding soil. In the research presented, the behaviour of a practical driven rod earth electrode subjected to peak impulse currents of up to 30 KA is analysed. Measurements obtained using a large-scale experiment arrangement are compared against results obtained using a time-domain circuit model simulation. It is shown that a single apparent resistivity value calculated from the steady state resistance equation and the measured steady state resistance can be used as a simpli cation for modelling the lightning current transient behaviour of a driven rod earth electrode in multi-layer soil. This represents a unique and valuable contribution to engineers working in the eld of earthing and lightning protection.

Dans un contexte d’étude des altérations biologiques survenant après un impact sur le système nerveux central (SNC), ma thèse porte sur l’étude des modifications protéomiques et lipidiques survenant après une lésion du SNC. Une étude spatio-temporelle a été menée sur un modèle TBI de rat afin d'identifier des marqueurs spécifiques de la lésion. En utilisant le MALDI-MSI, nous avons effectués une reconstruction 3D du cerveau lésé 3 jours post-lésion et nous avons représentés les molécules lipidiques spécifiques à la lésion. Après, cette analyse est réalisé avec d’autres délais après l’impact: 1, 3, 7 et 10 jours. En parallèle, une analyse microprotéomique est réalisée sur des coupes de tissus dans une approche visant à corréler les modifications lipidiques et protéiques. Nos résultats ont permis d'identifier une famille de lipides, les acylcarnitines, exprimés dans le cortex lésé avec une intensité maximale à 3 jours post-impact. Les données de protéomiques ont montrés une régulation positive de l’expression de protéines liées à la maladie de Parkinson. Dans l’ensemble, nos résultats décrivent un lien entre le TBI léger et la maladie de Parkinson dès 3 jours après l’impact, avec un rôle possible de l’acylcarnitine. Cette même famille de molécules est aussi présente dans les lésions médullaires. Dans une approche thérapeutique, les résultats précédents ont montrés que la protéine RhoA est un candidat majeur dans SCI. Après avoir utilisé un inhibiteur de RhoA, une étude protéomique a été réalisée pour évaluer l’impact sur ces lésions. Les résultats montrent que les traitements in-vivo et in-vitro avec l’inhibiteur stimule la croissance neuritique et la régénération axonale. / In the context of studying biological alterations occurring post impact to the central nervous system, my thesis was focused on studying the proteomic and lipid changes occurring post injury to the brain and spinal cord. A fundamental spatio-temporal study was conducted on an open-head rat TBI model to identify potential injury-specific markers. Using MALDI MSI, we performed 3D reconstruction of the injured brain at 3 days after injury and depicted lesion-specific m/z lipid molecules. After, MALDI MSI was applied on the acute/sub-acute time frame post impact: 1 day, 3 days, 7 days, and 10 days. In parallel, a microproteomic analysis was carried out on tissue segments directly consecutive to the imaged ones in an approach to correlate both lipid and protein changes. Our results yielded the identification of a family of lipids, acylcarnitines, which are expressed within the injured cortex with maximum intensity 3 days post impact. These lipid molecules also were found to be expressed in the substantia nigra and microproteomics data showed an upregulation in expression of Parkinson’s related proteins. Taken altogether, our results depict a role of link between mild-TBI and Parkinson’s disease as early as 3 days post impact, with a possible role of acylcarnitine. This same family of molecules was also present in SCI. In a therapeutic approach previous results showed RhoA protein as a major candidate post impact in SCI. After using RhoA inhibitor treatment, a proteomic study was carried out to investigate its impact on SCI. The results showed that both in-vivo and in-vitro treatment with RhoA inhibitor stimulated neurite outgrowth and helped in axonal regeneration.

In the experiments detailed in this thesis, a series of scattering experiments were conducted in a versatile scattering chamber. In order to conduct these experiments, various electronic equipment was designed and built, including new computer controlled electron analyser power supplies. This new equipment was tested, adopted in this work, and is described in this thesis. The superelastic scattering technique was used on magnesium atoms to obtain a set of atomic collision parameters (ACPs), which describe the interaction. This was achieved by exciting a beam of magnesium atoms to the 3(1)P(1) excited state using resonant laser radiation around 285 nm, and using an electron beam with well defined momentum to de-excite the atoms. The momentum of the outgoing electrons was measured as the polarisation and scattering angle were varied, to obtain the ACPs. These measurements were carried out over an angular range of 30 degrees to 120 degrees and with incident energies equivalent to 35 eV, 40 eV, 45 eV, and 55 eV. A set of theoretical data was compared to the experimental results and found to be reasonably accurate at describing the interaction. Laser-aligned and ground-state (e,2e) ionisation measurements were taken from the 4(1)S(0) and 4(1)P(1) states of calcium. The measurements were taken with the energy of the scattered and ejected electrons set at 30 eV, and with one outgoing electron angle set to 45 degrees. The differential cross section was determined for a range of angles of the second electron, ranging from 30 degrees to 65 degrees. The incident and outgoing electron momenta were all defined in the same plane with the laser polarisation being in a plane perpendicular to the incident electron. The laser aligned (e,2e) measurements were compared to two theoretical models, one of which (a 3DW model) predicted an identically zero cross section when the laser polarisation was perpendicular to the scattering plane. The other model (a TDCC model) predicted a non-zero cross section, in agreement with the experiment. Simultaneous time-resolved two-colour photoionisation from the 5(2)P(3/2) and 6(2)P(3/2) states of rubidium was also conducted. These experiments investigated two pathways to creating 0.36 eV photoelectrons from rubidium. Photoelectrons were produced by either using laser radiation at ~780 nm to resonantly excite atoms to the 5(2)P(3/2) state followed by laser radiation at ~420 nm to ionise the atoms, or laser radiation at ~420 nm was used to resonantly excite atoms to the 6(2)P(3/2) state followed by radiation at ~780 nm which then ionised the atoms. Ionisation differential cross sections were measured over a full 360 degrees by rotating the laser polarisation vectors. By selectively detuning the laser beam so as to select individual ionisation pathways, and then by tuning both lasers to resonance, quantum interferences between the pathways that lead to ionisation were observed.

Scotch Whisky is a complex mixture comprising thousands of chemical species at a diverse range of concentrations. The identities, origins, and significance of many of these compounds is largely unknown. Routine characterisation of Scotch Whisky mostly utilises techniques such as gas or liquid chromatography (GC, LC) coupled to a FID, UV, or low-resolution mass spectrometry (MS) detector. In this thesis, advanced spectroscopic and spectrometric techniques are investigated as potential complementary means to unravel the chemical complexity of Scotch Whisky. Chemometric methods are applied to decipher the significance or potential origin of many of these compounds. Being predominantly (ca. 99 %) protonated 'solvent' - ethanol and water - 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) required solvent suppression to be implemented into the acquisition of high resolution spectra. A 1D NOESY-presaturation sequence was modified and implemented in automation for this purpose. Furthermore, this solvent suppression was coupled with several 1D and 2D homo- and heterocorrelated NMR experiments for the analysis of Scotch Whisky. With limited sample preparation - only addition of buffer - an approximate limit of detection of 50 μm was achieved. The developed NMR methodology was subsequently used for structural elucidation of dozens of compounds in Scotch Whisky. Quantification of these compounds was hindered by variable chemical shifts, signal overlap, and for some compounds the existence of equilibria of different forms. Quantification of ethanol concentrations in model solutions and genuine Scotch Whisky samples was successful. A large set of Scotch Whisky samples were analysed by the solvent suppressed 1D 1H NMR methodology and various statistical techniques including statistical total correlation spectroscopy (STOCSY), independent and principal component analysis (ICA, PCA), and orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA). Various parameters were modelled, and discrimination of 'malt' or 'blend' status was achieved, whilst maturation wood type discrimination was less successful. High resolution negative mode electrospray ionisation (ESI) Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) MS was then used to examine a large set of Scotch Whisky samples. Thousands of unique molecular formulae were assigned within a 1 ppm threshold, representing an assignment rate of 72-88 % of the detected peaks in the spectra. Assignments were selectively confirmed by isotopic fine structure (IFS) analysis, and structural information obtained by both quadrupolar isolation and fragmentation, and in-cell isolation and fragmentation. Similar chemometric methods as applied to NMR data were used to model sample parameters, and identification of potential maturation wood marker compounds was achieved. Alternative ionisation sources - including atmospheric pressure chemical- and photo-ionisation (APCI, APPI), and laser desorption ionisation (LDI) - were compared for the analysis of Scotch Whisky by FTICR MS. The differing sources provide complementary compositional information on the sample set, with APCI and LDI being most different to ESI in terms of compounds ionised and spectral profiles. Positive mode ionisation was also successful, but molecular formula assignment was hindered by insufficient resolving power. Late experimentation pushed the achievable resolving power to 2.8 million at m/z 400, however the required approach is significantly more time consuming and prone to signal quality degradation. Formula assignment software, both commercial, open source, and in-house developed, were compared. The commercial and published open source software provided essentially identical results for Scotch Whisky, and whilst the in-house tools assigned fewer species (a subset of those assigned by the other tools), they did so with a smaller mean error of assignment. Various analysis and visualisation tools for MS data of complex mixtures were also developed.

La réduction de la puissance consommée des transistors à effet de champ (MOSFETs) est un challenge pour le futur de la nanoélectronique. En 2025, l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE) estime qu’il y aura environ 50 milliard d’objets autonomes et nomades nécessitant alors une faible puissance consommée. L’apparition de nouveaux dispositifs tels que les transistors à effet tunnel (TFETs) ou les transistors à ionisation par impact (I MOSFETs) permettra potentiellement de réduire la puissance consommée de ces objets. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié pour la première fois le transistor à ionisation par impact à base de matériaux III V des filières arséniée et antimoniée. La structure pin, composant principal du I MOSFET, est tout d’abord étudiée. L’ensemble des briques technologiques des I MOSFET a ensuite été développé, et en particulier l’interface entre l’oxyde et le semiconducteur III-V qui a été optimisée par un traitement innovant par plasma d’oxygène (O2). Ce traitement a montré une amélioration de la qualité de l’interface oxyde/semiconducteur conduisant à une commande des charges beaucoup plus efficace. Pour finir, nous avons montré les études, fabrications et caractérisations d’un transistor à effet tunnel InGaAs et d’un I MOSFET GaSb présentant une architecture verticale où la grille est auto-alignée. / The reduction in the power consumption of field effect transistors (MOSFETs) is a challenge for the future of nanoelectronics. By 2025, the International Energy Agency (IEA) estimates that there will be around 50 billion autonomous and nomadic objects requiring low power consumption. The appearance of new devices such as tunnel effect transistors (TFETs) or impact ionization transistors (I¬ MOSFETs) will potentially reduce the power consumption of these objects.In this thesis work, we studied for the first time the impact ionization transistor based on materials III-V, especially arsenic and antimony based materials. The pin structure, the main component of the I MOSFET, is first studied. We then developed all the process steps of the I-MOSFET fabrication, and in particular we optimized the interface between the oxide and the III-V semiconductor by an innovative treatment using oxygen plasma (O2). This special treatment has shown a clear improvement in charge control. Finally, we have shown studies, fabrications and characterizations of an InGaAs based TFET and a GaSb based I MOSFET with a vertical architecture, where the gate is self-aligned.

La décharge contrôlée par barrière diélectrique est un type de décharge hors-équilibre, fonctionnant à la pression atmosphérique. Normalement, elle est générée en état filamentaire qui se caractérise par une multitude de micro-décharges. Par contre, dans certaines conditions, nous pouvons obtenir une décharge homogène. Par exemple, dans notre étude, une décharge homogène est obtenue en atmosphère principale d’azote à la pression atmosphérique et comme ses caractéristiques électriques sont similaires à celles d’une décharge sombre de Townsend à basse pression, elle est appelée décharge de Townsend à la pression atmosphérique (DTPA). Pour maintenir un claquage de Townsend, un effet mémoire entre deux décharges est nécessaire. Cet effet mémoire conduit à la création d’électrons germes sous faible champ qui, lors de l’inversion de polarité permettent l’obtention d’une décharge homogène. Un marqueur de cet effet mémoire observable par les caractéristiques électriques de la décharge est le saut de courant quand la tension du gaz passe par zéro: plus le saut de courant est grand, plus l’effet mémoire est important. Des études précédentes ont montré l’importance des métastables de l’azote N2(A), qui produisent des électrons par émission secondaire entre deux décharges lors du bombardement des surfaces diélectriques. Néanmoins, nous observons que l’ajout d’une faible quantité de gaz oxydant (ici de l’oxygène) permet d’obtenir une décharge homogène plus stable, malgré la destruction considérable de N2(A) par quenching par des espèces oxydantes. En conséquence, nous proposons un autre processus pour la production des électrons germes en volume, basé sur la réaction d’ionisation associative suivante: N(2P)+O(3P) -->NO++e- où N(2P) est créé par la réaction: N(4S)+N2(A)-->N(2P)+N2(X). Pour vérifier cette hypothèse, nous utilisons la technique de la fluorescence induite par laser (LIF/TALIF), afin de déterminer les densités absolues de N(4S), O(3P) et NO. Les mesures sont faites pour différentes conditions expérimentales pour étudier l’influence du flux de gaz, de la puissance de la décharge et tout particulièrement de la concentration d’oxygène. Avec une augmentation de la concentration en oxygène jusqu’à 200ppm, la densité de N(4S) diminue à cause de sa destruction par les espèces oxydantes. Les densités de O(3P) et NO(X) augmentent puis saturent. Ceci peut être expliqué par le fait que la production de O(3P) et NO(X) est liée à la densité de N2(A). Ainsi pour de faibles concentrations en oxygène, l’ajout d’oxygène favorise la production de O(3P) et NO(X), mais pour des concentrations plus fortes, la destruction de N2(A) par quenching par les espèces oxydantes devient plus importante, limitant ainsi la production de O(3P) et NO(X). Avec les densités de N(4S), O(3P) et NO(X) mesurées expérimentalement, et la densité de N2(A) déterminée par Dilecce et al, la densité de N(2P) entre deux décharges peut être estimée par un modèle simple. Il est alors possible d’estimer la production d’électrons germes par les réactions d’ionisation associative et finalement le saut de courant qui en résulte. Un bon accord est observé entre les évolutions du saut de courant mesuré et calculé, même si des écarts quantitatifs subsistent. En conclusion, l’ionisation associative peut être considérée comme une bonne candidate pour expliquer l’augmentation de la création d’électrons germe entre deux décharges lorsqu’une faible quantité d’oxygène est introduite dans l’azote. / Dielectric barrier discharge is a type of non-equilibrium discharge, operating at atmospheric pressure. Normally, it is generated in filamentary mode which is characterized by a multitude of micro-discharges. Nevertheless, under certain conditions, it is possible to obtain a homogeneous discharge. In our study, the discharge is ignited in a nitrogen based atmosphere at atmospheric pressure and since its electrical characteristics are similar to that of a Townsend discharge at low pressure, it is called atmospheric pressure Townsend discharge (APTD). To maintain a Townsend discharge, a memory effect between two successive discharges is necessary. This memory effect is characterized by the creation of seed electrons under low electric field. A marker of this memory effect can be observed on the electrical characteristics: a current jump is observed when the gas voltage polarity reverses. The larger the current jump, the more important the memory effect. Previous investigations showed the importance of the N2(A) metastable molecules, which produce electrons by secondary emission on the dielectrics. Nevertheless, we observe that the addition of a small amount of oxidizing gas (in this case oxygen) results in a more stable homogeneous discharge, despite the considerable destruction of N2(A) by quenching by the oxidizing species. Therefore, we propose another process for the production of seed electrons, based on the following associative ionization reaction: N(2P)+O(3P)-->NO++e- where N(2P) is created by: N(4S)+N2(A)-->N(2P)+N2(X). To verify this hypothesis, laser-induced fluorescence (LIF/TALIF) measurements were done to determine the absolute densities of N(4S), O(3P) and NO(X) between two discharges. The measurements were performed under different experimental conditions to study the influence of the gas flow, the discharge power and more specifically the concentration of oxygen. For increasing oxygen concentration up to 200ppm, the density of N(4S) decreases because of its higher destruction by the oxidizing species. The densities of O(3P) and NO(X) increase and then become nearly constant. It can be explained by the fact that the production mechanisms of O(3P) and NO(X) involve N2(A) molecules. Then, whereas the addition of a small amount of oxygen favors the production of O(3P) and NO(X), a higher oxygen concentration induces a larger destruction of N2(A) by quenching due to the oxidizing species, which finally limits the production of O(3P) and NO(X). Knowing the densities of N(4S), O(3P) and NO(X) from experimental measurements, and the density of N2(A) from the work of Dilecce et al, the density of N(2P) can be estimated using a simple model, as well as the production of electrons due to associative ionizations. Finally the current jump can be calculated. The evolutions of the measured and calculated current jump have the same tendency even if the calculated values are much higher. In conclusion, associative ionization can be considered as a serious candidate to explain the increase of the memory effect and discharge stability when a small amount of oxygen is added to the nitrogen atmosphere of an APTD.

This work represents the most recent development of Zn isotopic measurements, and the first identification of Zn isotopic fractionation in natural materials using Thermal Ionisation Mass Spectrometry (TIMS). The procedures developed in this research systematically evaluates and solves several critical analytical issues involved in TIMS Zn isotopic measurements such as, reducing the size of sample needed to perform an accurate and precise measurement, minimizing the effect of interferences on the Zn fractionation, reducing the blank associated with the analyses, dissolution and purification of different natural samples, and the generally ignored issue of the effect of the ion exchange chemistry (Zn separation) to the fractionation of Zn. These procedures have allowed sub-permil fractionations in the isotopic composition of Zn to be revealed in small Zn sample (1µg), and the determination of low level (ng) elemental abundance of Zn in samples to be measured accurately by the means of isotope dilution mass spectrometry IDMS. This thesis uses the rigorous double spike technique to measure fractionation, relative to the internationally proposed absolute Zn isotopic reference material (δ zero), based on a high purity Alfa Aesar 10759, now available to the international isotope community. All the isotopic measurements in natural materials were performed on bulk samples purified by ion exchange chemistry. / The isotopic composition of the Zn minerals and igneous rocks agreed with that of the absolute reference material, which makes it possible to consider this reference material as being representative of “bulk Earth” Zn. Significant and consistent fractionation of ~+0.3 ‰ per amu were found in 5 sediments from a range of localities. The consistency of this is attributed to conveyor type oceanic circulations effects. The results from the two metamorphic samples indicate that the fractionation of Zn in these rocks is the same as found in igneous rocks but are different from the Zn found in sedimentary rocks. This supports the widely held assumption that high temperature and pressure processes do not fractionate the isotopic composition of chalcophile elements, such as has been found for Cd. Clay sample TILL-3 appears to exhibit a consistently slightly positive Zn fractionation of +0.12 ± 0.10 ‰ amu-1, although inside the uncertainties of both igneous and sedimentary rocks, which is not surprising since Till is thought to be a formed from a range of mixed glacial sediments The isotopic composition of Zn was measured in two plants and one animal sample. The fractionation of (-0.088 ± 0.070 ‰ amu-1) of Zn in the Rice (a C3 type plant material) sample suggested that Zn may be used to study Zn systematics in plants. The result obtained for MURST-Iss-A2 (Antarctic Krill) was +0.21 ± 0.11 ‰ amu-1 relative to the laboratory standard which is similar to the average Zn fractionation results of +0.281 ± 0.083 ‰ amu-1 obtained for marine sediments. / In this work, the isotopic composition of Zn was measured in five stone and two iron meteorites. The range of Zn fractionation in stone meteorites was between -0.287 ± 0.098 and + 0.38 ± 0.16 ‰ amu-1, and was consistent with previous work, although more measurements would be needed to generalize this to all stone meteorites. In iron meteorites; Canyon Diablo was found to have the greatest fractionation of +1.11 ± 0.11 ‰ amu-1 relative to the laboratory standard. Of all the meteorites studied, Redfields clearly showed an anomalous isotopic composition indicating that this meteorite possesses a significantly different Zn isotopic composition compared to all of the other natural materials measured. Using 64Zn as a reference isotope, significant differences relative to the laboratory standard were found of +5.6 ± 0.4‰, +4.4 ± 3.6 ‰, and +21.0± 0.9 ‰ and +27.4 ± 18.8 ‰ on 66Zn and 67Zn, 68Zn and 70Zn respectively. These significant “Redfields anomalies” can be interpreted in a number of ways in relation to their nucleosynthetic production. Whether Redfields is a primitive type of iron meteorite or not, the Redfields anomaly strongly suggests wide spread isotopic heterogeneity of at least one part of the Solar System and does not support the suggestion that “Zn was derived from an initially single homogeneous reservoir in the early Solar System”. A pilot study to determine the concentration and the isotopic composition of Zn in River and tap water was performed. / The concentration of Zn in River water averaged 6.9 ± 0.8 ngg-1, while for tap water it ranged from 13.1 ngg-1 to 5.2 μgg-1. River water was fractionated by -1.09 ± 0.70 ‰ amu-1, while restrained tap water yielded the maximum fractionation of -6.39 ± 0.62 ‰ amu-1 relative to the laboratory standard. The Zn fractionation of tap water is much larger than all other natural samples, although the uncertainty is also significantly greater due to the use of the less precise Daly detector used for these preliminary experimental measurements. The fractionation of Zn in seven ultra pure Zn standard materials was measured relative to the laboratory standard and found to range from -5.11 ± 0.36 ‰ amu-1 for AE 10760 to +0.12 ± 0.16 ‰ amu-1 for Zn IRMM 10440. There appears to be some evidence for a relationship between Zn fractionation and its purity. As well as natural materials, the fractionation of Zn was measured in a number of processed materials. None of these results or those obtained for natural materials impact on the currently IUPAC accepted value for the atomic weight of Zn. Along with fractionation determinations, the concentration of Zn was also measured by Isotope Dilution Mass Spectrometry in all of the samples. The concentration of Zn in five stony meteorites ranged from 26 ± 13 to 302 ± 14 μgg-1 for Plainview and Orgueil respectively. For ordinary Chondrites, the concentration of Zn in the three samples analysed ranged from 26 ± 13 to 64 ± 34 μgg-1 for Plainview and Brownfield 1937 respectively. / The concentration of Zn was measured in two metamorphic rocks standard materials; the maximum concentration was 101.5 ± 1.7 µgg-1 in SDC-1. The concentration of Zn present in plant samples studied in this research was 22.15 ± 0.42, 14.62 ± 0.27 µgg-1 for Rice IMEP-19 and Sargasso NIES-Number 9 respectively which is within the normal range of Zn concentrations. Except for meteorites, the final uncertainties consistently cover the ranges of individual concentration measurements and indicate the homogeneity of the samples, including samples from different bottles where available. The final fractional uncertainties obtained for SRMs were all less than 2.8 %, demonstrating the high level of precision possible using IDMS.

L'enjeu des technologies futures pour les motoristes sera de proposer une motorisation ayant de faibles émissions polluantes tout en conservant un coût de conception et de réalisation compétitif. L'une des caractéristiques de la combustion dans un moteur à allumage commandé est que la flamme atteint par endroit la paroi alors que seulement 30% de la charge a été consommée. Une grande partie du combustible brûle alors en proche paroi. Il es t indispensable de s'intéresser aux mécanismes de l'interaction flamme-paroi pour le développement et l'amélioration du fonctionnement des moteurs à allumage commandé. Les travaux proposés dans cette thèse montrent que les sondes d'ionisation permettent de mesurer des paramètres qui caractérisent l'interaction flamme-paroi et notamment pour des conditions de pression et de température élevées. Le développement de modèles théoriques simples a permis de mesurer différents paramètres comme la distance de coincement de la flamme, la vitesse de flamme ou bien encore la température, à partir de l'analyse du courant d'ionisation. Ces mesures ont été réalisées pour différentes géométries d'interaction flamme-paroi et différents types de mélanges. Des mesures combinées par diagnostics optiques (PIV, LIF, visualisation directe) et par mesure du flux de chaleur pariétal ont permis de valider l'ensemble des résultats obtenus sur différentes gammes de pression. Enfin, les propriétés de conductivité électrique de la flamme à haute pression ont été étudiées expérimentalement et théoriquement.

La demande énergétique mondiale toujours en croissance, combinée aux préoccupations environnementales, constitue le moteur qui anime la recherche de nouvelles énergies. La fusion thermonucléaire est une des technologies qui offrent la possibilité d'une production d'énergie abondante, sûre et non polluante ; cependant son apprivoisement n'est pas encore au point ! La présence d'impuretés dans les plasmas est un des obstacles majeurs à vaincre pour atteindre les conditions nécessaires pour que la fusion thermonucléaire devienne suffisamment efficace. Leur densité dans le plasma dépend des matériaux de revêtement des parois et du contrôle des conditions aux limites, conditions qui définissent leur processus de génération et leur diffusion dans la région centrale. Les pertes énergétiques ont été considérablement réduites par l'utilisation de revêtements à basse charge nucléaire (Z), principalement ceux à base de carbone (comme le graphite). Ainsi, les chercheurs se sont intéressés aux effets des impuretés hydrocarbonées se dégageant des parois des réacteurs, à savoir leur structure et les voies de leur fragmentation, en particulier, les caractéristiques de leurs processus collisionnels avec les autres constituants du plasma. L'ion moléculaire est un composant essentiel de nombreux plasmas astrophysiques où l'ionisation et la dissociation se font principalement avec des électrons ; sa concentration est élevée dans l'ionosphère, région de l'atmosphère située à une altitude comprise entre 90 et 250 Km. Le rôle important joué par cet ion dans la modélisation ionosphérique nous a mené à réaliser une série de mesures des sections efficaces de ses différents processus collisionnels par impact d'électrons. La majorité des travaux expérimentaux antérieurs ne concernait que la molécule neutre . Ce travail de thèse a porté sur l'étude expérimentale de l'ionisation simple, de l'excitation dissociative et de l'ionisation dissociative par impact d'électrons des ions hydrocarbonés polyatomiques et et de l'ion diatomique . Nous avons utilisé la technique des faisceaux croisés et animés pour mesurer les sections efficaces absolues de ces processus. Nous avons d'abord mesuré les distributions d'énergie cinétique des produits de ces processus dans le référentiel du laboratoire, en fonction du champ magnétique d'analyse, pour différentes valeurs d'énergie d'électrons. Ensuite, nous avons mesuré les sections efficaces apparentes pour les mêmes processus en fonction de l'énergie des électrons. Concernant les processus dissociatifs, la mesure des distributions d'énergie cinétique des fragments dans le référentiel du laboratoire a montré que ces fragments sont, généralement, distribués dans des gammes angulaires et énergétiques larges et que leurs divergences angulaires, dans la plupart des cas, excèdent l'ouverture de la fente d'analyse et en conséquence, leur transmission n'est que partielle. Nous avons alors calculé leurs coefficients de transmission en fonction de l'énergie des électrons, et nous avons corrigé les sections efficaces apparentes, pour chacun des processus dissociatifs. Nous avons ainsi pu obtenir les sections efficaces absolues de plusieurs voies dissociatives. Nous avons identifié leur seuil d'apparition en tenant compte des structures de l'ion moléculaire primaire et des ions produits. Nous avons déterminé aussi les distributions d'énergie cinétique des fragments produits dans le référentiel du centre de masse à partir des distributions énergétiques observées dans le référentiel du laboratoire, nous avons ainsi pu estimer l'énergie maximale libérée lors de chacun des processus dissociatifs. Les résultats ont montré que la section efficace de l'ionisation simple est faible en comparaison avec les sections efficaces d'excitation et d'ionisation dissociative. Celle-ci dépend du nombre, généralement réduit, des états liés stables de l'ion doublement chargé. Ils ont montré aussi que les courbes des sections efficaces des processus d'excitation dissociative et d'ionisation ont une allure très différente. Dans le premier cas, elle augmente abruptement au voisinage du seuil alors que dans le second cas, elle augmente progressivement avec l'énergie des électrons. Pour les processus de dissociation, nous avons besoin d'une analyse angulaire et d'une détection en coïncidence des fragments produits, permettant ainsi de déterminer la nature exacte du mécanisme et d'identifier avec plus de précision l'état ou les états moléculaires impliqués dans chacune des réactions. Les résultats obtenus sont concluants et ont permis d'améliorer l'étude théorique semi-classique menée par Probst et Märk (2004) concernant l'ionisation de . Ils ont montré aussi que les prédictions empiriques de Janev et Reiter (2002) relatives aux familles d'hydrocarbures ne sont pas encore au point. Elles sont en désaccord avec nos résultats, montrant ainsi qu'il y a grand besoin d'autres études expérimentales des processus collisionnels des hydrocarbures et d'autres ions moléculaires avant de pouvoir formuler une quelconque loi d'échelle ou une théorie capable de prédire le comportement de tels ions moléculaires.