La connaissance des déformations et des contraintes est importante pour une meilleure compréhension des propriétés des matériaux. Plusieurs techniques expérimentales sont disponibles (XRD, Raman …), mais une seule est capable de déterminer les déformations à une échelle microscopique : la diffraction électronique en faisceau convergent (CBED : Convergent Beam Electron Diffraction). Cette technique est connue pour sa haute résolution spatiale (de l'ordre de quelques nanomètres) qui provient de son utilisation dans un Microscope Électronique en Transmission (MET). Les clichés de diffraction en faisceau convergent sont constitués de lignes de HOLZ dont la localisation dépend de la valeur des paramètres cristallins ou de la déformation du matériau. La comparaison de la position des lignes entre un cliché expérimental et un cliché simulé permet la détermination des paramètres cristallins. Dans ce travail, nous avons appliqué une nouvelle approche pour la détermination des paramètres cristallins. Elle utilise l'équation algébrique des "K-lines" et offre la possibilité de travailler simultanément avec plusieurs clichés de diffraction. Nous avons quantifié l'incertitude associée à l'approche KLEBS. Les causes de l'incertitude ont été présentées et nous avons proposé une approche statistique (multi-clichés) pour réduire sa valeur. Ensuite, l'approche multi-clichés a été appliquée à l'étude des superalliages monocristallins à base nickel, et une nouvelle méthode a été proposée pour la détermination du désaccord paramétrique. La dernière partie de ce travail traite de l'étude des hétérogénéités de déformation dans un matériau déformé plastiquement / The knowledge of strains and stresses is important for a better understanding of the materials properties. Several experimental techniques are available (XRD, Raman ...), but only one allows the determination of the strain at a microscopic scale: the Convergent Beam Electron Diffraction (CBED). This technique is known for its high spatial resolution (of a few nanometers), which comes from its use in a Transmission Electronic Microscope (TEM). The diffraction patterns acquired with a convergent beam are constituted of HOLZ lines whose localization depends on the values of the lattice parameters or strain of the material. The comparison of the lines position between an experimental and a simulated pattern allows the determination of the lattice parameters. In this work, we have applied a new approach for the lattice parameters determination. It is based on the algebraic equation of "K-lines" and enables to work simultaneously on several diffraction patterns. We have quantified the uncertainty linked to the KLEBS approach. The causes of the uncertainty have been presented and we have proposed a statistical approach (multiple patterns) to reduce its value. Then, the multiple patterns approach has been applied to the study of the single crystal nickel based superalloys, and a new method for the misfit determination has been proposed. The last part of this work deals with the study of the strain heterogeneities in a material plastically strained

Le système Géocube est un réseau de capteurs GPS conçu et développé par le Laboratoire d'OptoÉléctronique de Métrologie et d'Instrumentation (LOEMI) de l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN) et maintenu par le même laboratoire et l'entreprise Ophelia- Sensors qui s'occupe de son industrialisation. Il a comme objectif de mesurer les déformations du sol avec une précision millimétrique. Ce réseau de capteurs a la particularité d'être à la fois très peu énergivore, d’un faible coût de revient, simple d’installation et d’utilisation. Il est donc bien adapté à l’usage dans un environnement difficile, comme les volcans. Ce système a déjà été testé avec succès lors d’une précédente thèse sur le glacier d’Argentière et sur un glissement de terrain proche de Super-Sauze en France. La première partie de cette thèse porte sur l’optimisation du système de calcul du Géocube pour l'adapter à des réseaux de tailles plus importantes horizontalement et verticalement en vue de son utilisation dans un contexte volcanique. Cela passe, d’abord, par l’intégration d’une stratégie pour l’estimation du biais troposphérique dans le filtre de Kalman qui constitue le coeur du logiciel de calcul du Géocube. Cette amélioration est ensuite validée en utilisant les données de quelques réseaux GNSS permanents nationaux et internationaux. La deuxième partie consiste à étudier l’apport d’un réseau dense de Géocubes à l’étude du volcanisme à travers une expérience conduite sur le flanc sud-est de l’Etna, où cinq Géocubes ont été déployés entre le 12 Juillet 2016 et le 10 Juillet 2017. Les résultats obtenus et les enseignements tirés de cette expérimentation sont discutés et analysés. Enfin, nous validons les résultats obtenus avec les Géocubes en appliquant une technique PSI (Persistent Scatterer InSAR) sur des interférogrammes RADAR calculés à partir des données des satellites Sentinel-1A/B et qui couvrent la période de déploiement des Géocubes sur l’Etna. Ces deux méthodes (GPS et RADAR) se sont avérées complémentaires puisque le RADAR apporte la densité spatiale des mesures et le système Géocube la précision et la continuité temporelle. / The Geocube system is a network of wireless GPS sensors designed and developed by the Laboratory of Opto-Electronics, Metrology and Instrumentation (LOEMI) of the National Institute of Geographical and Forest Information (IGN) and maintained by the same laboratory and Ophelia-Sensors, the company responsible for its industrialization. Its purpose is to measure ground deformations with millimetre accuracy. This sensor network has the particularity of being very low in energy consumption, low cost, easy to install and easy to use. It is suited for use in harsh environments, such as volcanoes. This system has already been successfully tested in a previous works on the Argentière glacier and a Super-Sauze landslide in France. The first part of this thesis deals with the optimization of the Geocube system for larger networks, horizontally and vertically, in order to use it in a volcanic context. First, a new strategy to estimate the tropospheric bias has been implemented into the Kalman filter (the heart of the Geocube processing software) in real time and in post-processing. This improvement is then validated using data from some national and international permanent GNSS networks. The second part consists in studying the contribution of a dense Geocubes network to the study of volcanism through an experiment conducted on the southeastern flank of Etna, where five Geocubes were deployed between July, 12th 2016 and July, 10th 2017. The results obtained from this experiment are discussed and analysed. Finally, the results obtained with Geocubes are validated by applying a PSI (Persistent Scatterer InSAR) technique on RADAR interferograms calculated from Sentinel-1A/B satellite data covering the period of deployment of the Geocubes on Etna. These two methods (GPS and RADAR) turned out to be complementary since RADAR provides the spatial density of measurements and the Geocube system provides accuracy and temporal continuity.

La diffraction des rayons X est une technique non destructive fréquemment utilisée en sciences des matériaux pour déterminer les contraintes résiduelles à une échelle macroscopique. Du fait de la complexité croissante des nouveaux matériaux et de leurs applications, il devient nécessaire de connaître l'état de déformation / contrainte à une échelle plus petite. Dans ce sens, un outil expérimental appelé microdiffraction Kossel a été développé au sein d'un microscope électronique à balayage. Il permet de déterminer l'orientation cristallographique et les déformations / contraintes avec une résolution spatiale de plusieurs micromètres. Des analyses ont aussi été réalisées avec un rayonnement synchrotron. Une méthodologie expérimentale a été développée de manière à optimiser l'acquisition des clichés et leur post-traitement. La procédure de détermination des contraintes a été validée en comparant les états de contrainte de monocristaux sous chargement mécanique in situ, obtenus en microdiffraction Kossel et avec des techniques de diffraction classiques. La microdiffraction Kossel a ensuite été appliquée à des matériaux polycristallins en diminuant progressivement la taille des grains analysés. Des hétérogénéités intergranulaires assez marquées ont par exemple été mesurées sur un acier IF. Des mesures ont enfin été réalisées sur des couches minces représentatives des composants de la microélectronique.

Les réseaux de capteurs permettent une surveillance multi-paramètres de zones d'étendue limitée grâce à la coopération d'un ensemble de récepteurs déployés in-situ qui gèrent l'acquisition, le traitement et le transfert de données. Afin de coupler le concept de réseaux de capteurs et un positionnement précis des récepteurs à l'aide de puces GPS mono-fréquence, l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN) a mis au point le Geocube.La première partie de ce travail a été consacrée au développement d'une stratégie d'acquisition, de transfert et de traitement des données GPS des Geocubes pour permettre un positionnement précis et en temps-réel des récepteurs au sein du réseau. Un traitement utilisant les observations de phase GPS ainsi qu'un filtrage de Kalman a été adopté. Cependant, les séries temporelles de positions brutes sont entachées de l'effet des multitrajets. Diverses méthodes d'atténuation de ce phénomène sont alors proposées. Au final, une précision infra-centimétrique à millimétrique est atteinte.La seconde partie de cette thèse a été consacrée à l'application de réseaux de Geocubes pour l'étude d'objets géophysiques. Deux sites d'étude ont été sélectionnés: le glissement de terrain de Super-Sauze dans la vallée de l'Ubaye et le glacier d'Argentière dans le massif du Mont-Blanc. La dynamique des objets d'intérêt peut alors être étudiée à une échelle infra-journalière grâce à la précision et à la grande résolution temporelle du positionnement des Geocubes. De plus, la densité des réseaux de mesure et leur facilité d'installation permet d'instrumenter la grande majorité des points où un besoin de surveillance est identifié. / Wireless Sensor Networks (WSN) allow a multi-parameters monitoring of small extend areas thanks to cooperative data acquisition, transfer and processing. In order to combine WSN with a precise positioning of the receivers within the network using single frequency GPS modules, the Geocube has been developed by the French National Institute of Geographic and Forest Information (IGN-France). The first part of this work focused on GPS data management and processing to allow the relative positioning of the Geocubes within a local network. To this end, a processing method customized for Geocube data and WSN environment was developed. It is based on the use of GPS carrier phase double differences and a Kalman filtering. Due to the basic GPS antenna used into the Geocube to minimize its price and its size, multipath affect position time series. Various strategies are proposed for multipath mitigation, and finally a sub-centimeter to millimeter level accuracy is reached for relative positioning depending on measurement conditions.The second part of this work was devoted to the use of Geocube networks for geophysical structures monitoring. Two test sites were selected: the Super-Sauze landslide (Ubaye valley, Alpes de Haute-Provence, France) and the Argentière glacier (Mont-Blanc massif, Haute-Savoie, France). The dynamics of the studied areas was investigated at a sub-daily time scale thanks to the high accuracy and the high time resolution of positioning time series derived from Geocubes. In addition, positioning data were acquired quite everywhere a deformation measurement was needed thanks to the low-cost of Geocubes and their easy set up.