Le radical hydroxyle, OH, le radical hydroperoxyle HO2 (HOx) et les radicaux peroxy RO2, jouent un rôle clé dans la chimie troposphérique et sont étroitement liés aux cycles chimiques qui contrôlent la concentration des gaz à effet de serre. Une quantification précise de ces trois radicaux importants sont nécessaires pour une meilleure compréhension des mécanismes chimiques de formation et consommation de ces radicaux dans l'atmosphère. Différents types d'instruments ont été développés et déployés pour quantifier les radicaux HOx sur le terrain tels que le FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion). Cette technique représente la mesure directe de OH et la mesure indirecte des HO2 en ajoutant NO. Cependant, certains radicaux RO2 peuvent représenter des interférences potentielles pour les mesures de HO2. Pour UL-FAGE, l'efficacité de conversion de plusieurs RO2 en HO2 a été étudiée et il a été démontré que la variation de NO permet de détecter sélectivement HO2 et les RO2 à double liaison. Avec des FAGE similaires, des campagnes sur le terrain ont été menées dans des environnements biogéniques depuis dix ans . Ils ont mis en évidence des interférences non identifiées dans ces mesures. Dans notre laboratoire, nous avons utilisé notre instrument FAGE dans des conditions contrôlées pour rechercher l'origine de l'interférence et nous avons montré que ROOOH, produit de réactions radical-radical dans l'atmosphère, pouvait être responsable. Enfin, l'UL-FAGE dans les deux configurations (quantification et réactivité) a été déployé sur le terrain (LANDEX) en milieu forestier. Une partie de la campagne a été menée pour une comparaison entre les instruments UL-FAGE et LSCE-CRM. / The hydroxyl radical, OH, the hydroperoxyl radical HO2 (known collectively as HOx) and peroxy radicals RO2, play a key role in the tropospheric chemistry and are intricately related to the chemical cycles that control the concentration of greenhouse gases. Accurate quantification of these three important radicals and investigations on the chemical mechanisms that control their formation and removal in the atmosphere are needed to develop a better understanding of the atmospheric chemistry mechanisms. Different types of instruments have been developed and deployed to quantify HOx radicals in the field such as the FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion). This technique represents direct measurement of OH and indirect measurement of HO2 radicals by adding NO. However, some RO2 radicals can be potential interferences for HO2 measurements. For UL-FAGE, the conversion efficiency of various RO2 species to HO2 has been investigated and it has been shown that variation of NO allows to selectively detect HO2 and double bound RO2. With similar FAGE instruments, field campaigns have been carried out in remote biogenic environments in the last decade. They have highlighted unidentified interferences in these measurements. In our laboratory, we used our FAGE instrument in controlled conditions to investigate the origin of the interference and we have shown that ROOOH, product of radical-radical reactions in the atmosphere may be responsible. Finally, the UL-FAGE in both configurations (quantification and reactivity) was deployed to a field measurement (LANDEX) in forest environment. Part of the campaign was conducted to an intercomparison between UL-FAGE and LSCE-CRM instruments.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution de problèmes de détection et de suivi d'objets mobiles multiples sur route, à partir de données télémétrique de type lidar à balayage. Les travaux dans le domaine de la détection et de suivi d'obstacles à partir de données lidar mettent généralement en oeure trois principales étapes : la détection, l'association de mesures et le filtrage. Cependant, il est connu que cette chaîne de traitement peut engendrer des pertes d'informations pouvant être à l'origine de cas de non détection ou de fausse alarme. Par ailleurs, les non-linéarités liées à la transformation polaire-cartésien des mesures lidar au cours de l'étape de détection ne permettent plus de préserver la statistique des bruits de mesure après traitement. Une autre difficulté, compte tenu de la nature spatialement distribuée des mesures lidar liées à un objet, est de pouvoir associer chaque impact à un unique véhicule tout en prenant en compte la variabilité temporelle du nombre d'impacts à lui associer. Seule une approche exploitant les données brutes permet de garantir l'optimalité de la chaîne de traitement. Cette thèse explore une nouvelle approche conjointe de détection et de suivi exploitant les données brutes du lidar, éliminant toute étape de pré-détection. L'approche proposé repose, d'une part, sur l'usage des méthodes de Monte Carlo séquentielles en raison de leur aptitude à traiter des modèles fortement non linéaire, , et, d'autre part, sur une modélisation des ojets compatible avec la perception lidar. La méthode est validée avec des données du simulateur SIVIC dans différentes situations expérimentales pour la détection et le suivi d'objets hétérogènes dans un cas lidar monoplan puis multiplan. / This thesis focus on the problem of multiobject detection and tracking multiple moving objects on the road, using a scanning laser rangefinder. The works in the field of obstacle detection and tracking from lidar data generally use three main stages : detection, measurement association and filtering. However, it is known that this processing chain can lead to a loss of information that may be reponsible for non-detection or false alarm problems. Furthermore, the non-linearities associated to the polar-to-Cartesian transformation of lidar measurements during the detection step cannot preserve the statistical properties of the measurement noise. Another difficulty, related to the spatially distributed nature of a lidar measurements of an object, is to associate each impact with a single vehicle while taking into account the temporal variability of the number of impacts. An approach that only exploits the raw data ensures the optimality of the processing chain. This thesis explores a new joint approach for detection and tracking that uses raw lidar data, while eliminating any step of predetection. The proposed approach is based, first, on the use of sequential Monte Carlo methods due to their ability to deal with highly non-linear models, and secondly, on an object modeling related to lidar measure. The method is validated with data from the simulator SIVIC under different experimental conditions for the detection and tracking of heterogeneous objects with monolayer and multilayer lidar.

La bonne connaissance des données nucléaires de base, grandeurs d’entrée pour les codes de calcul neutronique, constitue l’un des piliers fondamentaux de la réussite des grands programmes de l’industrie nucléaire. Ce travail a pour vocation d’apporter des informations nécessaires à la démarche de validation intégrale des données nucléaires. Des expériences de perturbations ont été effectuées auprès du réacteur Caliban, elles concernent quatre matériaux d’intérêt pour l’industrie nucléaire : or, lutécium, plutonium et uranium 238. D’autres expériences visant à caractériser le réacteur Caliban sont également présentées et discutées, ces dernières sont essentielles à la bonne interprétation des expériences de perturbations. Après définition des protocoles expérimentaux et des incertitudes associées, les résultats de mesures sont présentés et confrontés avec des résultats de calculs. La méthodologie utilisée dans les calculs numériques est décrite précisément, notamment la génération de données multigroupes pour les codes déterministes. La manière dont les expériences ont été modélisées est également présentée avec les incertitudes associées. Cette comparaison a permis d’aboutir à une interprétation en terme de qualification des bibliothèques de données nucléaires. Les écarts observés sont discutés et justifient la poursuite de telles expériences. / The good knowledge of nuclear data, input parameters for the neutron transport calculation codes, is necessary to support the advances of the nuclear industry. The purpose of this work is to bring pertinent information regarding the nuclear data integral validation process. Reactivity worth measurements have been performed on the Caliban reactor, they concern four materials of interest for the nuclear industry : gold, lutetium, plutonium and uranium 238. Experiments which have been conducted in order to improve the characterization of the core are also described and discussed, the latter are necessary to the good interpretation of reactivity worth measurements. The experimental procedures are described with their associated uncertainties, measurements are then compared to numerical results. The methods used in numerical calculations are reported, especially the multigroup cross sections generation for deterministic codes. The modeling of the experiments is presented along with the associated uncertainties. This comparison led to an interpretation concerning the qualification of nuclear data libraries. Discrepancies are reported, discussed and justify the need of such experiments.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre le CEA et ORANO Mining, visant à améliorer la sensibilité et la précision des mesures radiométriques de l’uranium dans le cadre de l’exploration et de l’exploitation minières, notamment pour les échantillons de minerai. Dans un premier temps, les méthodes de mesure nucléaire pour la prospection de l’uranium actuellement utilisées sont présentées ainsi que leurs enjeux, avant d’exposer le développement des nouvelles méthodes de spectrométrie gamma qui font l’objet de ces travaux de thèse. Elles exploitent notamment le phénomène d’auto-fluorescence X de l’uranium, dont le signal n’est actuellement pas utilisé, pour réduire les temps de mesure et en améliorer la précision. L'auto-fluorescence X, est provoquée par les rayonnements gamma d'isotopes radioactifs présents dans le minerai, comme le 214Pb et 214Bi, créant par diffusion Compton un important continuum au-delà de la discontinuité d'absorption K de l'uranium à 115.6 keV. Il en résulte l'émission de raies X-K de fluorescence de l'uranium, autour de 100 keV, représentatives de la teneur en uranium sur une profondeur de plusieurs centimètres, ce qui est particulièrement intéressant pour la mesure des échantillons ou carottes de minerai. L'intensité de l'auto-fluorescence dépend de l'activité des isotopes radioactifs présents dans le minerai, qui peut être quantifiée par spectrométrie gamma classique via leurs raies caractéristiques, ainsi que de la densité et de la minéralogie du minerai. En plus de la teneur en uranium, il est possible de détecter une hétérogénéité, par exemple une pépite d’uranium, en comparant les teneurs déduites de la raie d’émission passive du 234Th à 92 keV et de la raie XKα1 de fluorescence de l’uranium à 98 keV. Ces premières approches par spectrométrie gamma haute résolution avec un détecteur au germanium hyper pur ont fait l’objet d’une mise au point par simulation numérique avec le code MCNP et d’une qualification expérimentale avec des spectres gamma acquis par ORANO, puis au Laboratoire de Mesures Nucléaires du CEA Cadarache avec des échantillons de minerai réels. La méthode a aussi fait l’objet d’un dépôt de demande de brevet. La thèse étudie ensuite la possibilité de caractériser la teneur en uranium et de détecter des déséquilibres potentiels avec ses descendants, comme les isotopes 214Pb et 214Bi qui sont les principaux contributeurs au signal total, par spectrométrie gamma basse résolution avec un scintillateur NaI(Tl). Une approche par analyse de zones d'énergie du spectre gamma est développée par simulation et qualifiée en laboratoire, qui a fait aussi l’objet d’une demande de brevet. Ces nouvelles approches ont débouché sur le lancement par ORANO Mining de l’industrialisation d’un nouveau dispositif de mesure d’échantillons, ainsi que d’une nouvelle sonde gamma pour les puits de forage. / This PhD thesis in the frame of CEA - ORANO Mining collaboration aimed at improving the sensitivity and precision of radiometric uranium measurements for mining exploration and exploitation, particularly for ore samples characterisation. Before explaining the development of new gamma spectrometry methods, a survey of nuclear measurement methods currently used in this field are presented as well as their limitations. The new proposed methods exploit uranium X-ray fluorescence in order to reduce measurement time and improve accuracy. Gamma radiation from radioactive isotopes of the natural uranium decay chain, such as 214Pb and 214Bi, create a large Compton scattering continuum beyond the K-absorption discontinuity at 115.6 keV, leading to X-ray fluorescence. Uranium fluorescence K lines, in the 100 keV region, are representative of the uranium concentration up to a depth of a few centimetres, which is particularly interesting for small samples and drill cores. The intensity of self-fluorescence depends on the activity of the radioactive isotopes present in the ore, which can be directly quantified by gamma spectrometry from their characteristic lines, and on the density and mineralogy of the ore. In addition to uranium content, it is possible to detect a heterogeneity, for instance a uranium nugget, by comparing the 234Th passive emission line at 92 keV and the uranium XKα1 fluorescence line at 98 keV. This high-resolution gamma spectrometry approach using a hyper-pure germanium detector has been developed by MCNP numerical simulation, and then experimentally qualified using existing gamma spectra acquired by ORANO as well as new ore sample measurements at CEA Cadarache Nuclear Measurement Laboratory. Beyond this patent pending method, the PhD thesis studies the characterization of uranium content and potential imbalances between uranium and its radioactive daughters, such as the main signal contributors 214Pb and 214Bi, by low-resolution gamma spectrometry with a NaI(Tl) scintillator. An approach based on the analysis of energy areas of the gamma spectrum has been developed by numerical simulation and experimentally qualified in the Nuclear Measurement Laboratory. This new method is also patent pending and the outcome of this PhD work is the ongoing industrialization, by ORANO Mining, of an in situ measurement system for samples, and of a new borehole gamma probe.

Dans un contexte de développement spectaculaire des nano-objets, il est nécessaire de développer des moyens de caractérisation électrique haute fréquence sous pointes adaptés aux petites échelles. En particulier, deux verrous instrumentaux doivent être levés. D’une part, la principale difficulté pour caractériser des nano-composants est qu’ils présentent en régime dynamique de fortes valeurs d’impédances comparativement à celles des systèmes de mesure hyperfréquence usuels. D’autre part, Il existe une discontinuité de taille entre les nano-objets et les systèmes de mesure conventionnels. Compte tenu du challenge scientifique et d’un état de l’art relativement limité, plusieurs voies ont été explorées de concert. En premier lieu, dans le cadre d’un projet européen regroupant les acteurs de la métrologie, et du laboratoire commun IEMN-STMicroelectronics®, la traçabilité des mesures hautes impédances de nano-dispositifs est établie. Par ailleurs, il s’agit de développement de nouvelles générations de sondes GSG (Ground-Signal-Ground) en technologie MEMS (Microelectromechanical systems), miniaturisées et adaptées à la taille des nano-dispositifs. Les sondes sont montées sur une plateforme de nano-positionnement robotisée et intégrée dans un microscope électronique à balayage. / In the frame of the spectacular development of nano-objects, innovative on-wafer electrical measurement methods must be addressed at the nanoscale. In particular, two main issues have been identified. On one hand, nano-devices exhibit very high dynamic impedance in contrast with conventional measuring microwave instruments. On the other hand, there is an inherent size discontinuity between nano-objects and conventional measurement systems. Given the scientific challenge and a relatively limited state of the art, several avenues of investigation have been explored. First, as part of a European project bringing together metrology laboratories, and the joint laboratory IEMN-STMicroelectronics®, the traceability of nano-devices high impedance measurements is established. In a second step, the development of an electrical on-wafer measuring platform for nano-devices is described. This includes the development of new generations of GSG (Ground-Signal-Ground) miniaturized probes in MEMS (Microelectromechanical systems) technology with reduced access pads. The probes are mounted on a robotic nano-positioning platform integrated in a scanning electron microscope.

La science du bien-être animal est une discipline bien établie qui permet de faire des mesures objectives. Les grands dauphins (Tursiops truncatus) sont une espèce de cétacés communément présente en captivité, et bien que des questions se posent sur la qualité de leur vie dans cet environnement, très peu d'études ont porté sur la mesure objective de leur bien-être. Cette thèse répond à ce manque de données en développant des indicateurs de bien-être basé sur l’animal, ici le grand dauphin. Une revue bibliographique initiale a identifié des mesures potentielles de bien-être, avant que des indicateurs comportementaux choisis aient été mesurés par rapport aux sessions d’entrainement. Un test de biais de jugement a alors été adapté aux dauphins, où des biais optimistes ont été significativement liés aux fréquences les plus hautes de nage synchronisée durant leur 'temps libre' et aux fréquences les plus basses de comportement anticipatoire avant les sessions d’entrainement. Une avant dernière étude a montré que le comportement anticipatoire prédisait la participation à l'événement à venir, et que des Interactions Humaines-Animales positives étaient anticipées plus que l’introduction de jouets. Une dernière expérience en cours a développé un protocole standardisé pour mesurer la motivation des dauphins pendant des sessions d’entrainement par rapport aux problèmes de bien-être sociaux et de santé. Bien que le bien-être global soit toujours difficile à mesurer, cette thèse propose des premières mesures d'émotions et d’états affectifs chez le dauphin. La nage synchronisée est un indicateur probable d'émotions positives, bien que plus de recherches doivent examiner la variabilité entre divers contextes. Le comportement anticipatoire semble témoigner de la motivation pour des événements à venir et nous suggérons qu'il reflète une sensibilité à la récompense comme chez d'autres animaux : des travaux ultérieurs portant sur des seuils de fréquence le transformerait en indicateur de bien-être pertinent. Un objectif majeur de la thèse est de stimuler plus de recherches sur des mesures de bien-être chez des grands dauphins et d'autres espèces de cétacés en captivité. / Welfare science is now an established discipline which enables objective measurements of animal welfare to be made. Bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) are a common cetacean species kept in captivity, and although questions are arising over their quality of life in this environment, very few studies have focussed on objectively measuring their welfare. This thesis aimed to address this lack of data by developing animal-based indicators of bottlenose dolphin welfare. An initial review identified potential dolphin welfare measures, before selected behavioural indicators were measured in relation to training sessions. A judgement bias test was then adapted to dolphins, where optimistic biases were significantly linked to higher frequencies of synchronous swimming in their ‘free-time’ and lower frequencies of anticipatory behaviour before training sessions, (concurring with there ward-sensitivity theory). A penultimate study showed that anticipatory behaviour predicted participation in the upcoming event, and positive Human-Animal Interactions were anticipated more than access to toys. A final, on-going experiment has developed and applied a standardised protocol for measuring dolphins’motivation during training sessions in relation to social and health-related welfare problems. Although overall welfare is still difficult to measure, this thesis has proposed some first measures of dolphin emotions and affective states. Synchronous swimming is a likely indicator of positive emotions and social support, although more research should investigate variability between contexts. Anticipatory behaviour seemed to indicate motivation for events, and we suggest it reflects reward sensitivity as in other animals : further work into frequency thresholds would render it a valuable welfare indicator. A major objective of the thesis is to stimulate more research on welfare measures for bottlenose dolphins and other cetacean species in captivity.

Parmi les différentes méthodes de mesure objective de l'audition, les Auditory steady-state responses (ASSR) sont en plein développement et présentent de multiples avantages. Associées à l'implant cochléaire, cette méthode permet d'envisager une évaluation des performances de l'implant et une aide précieuse à son réglage. Dans une première partie nous avons cherché à évaluer les performances et capacités de la mesure ASSR chez le sujet non implanté, au travers de 4 études. Nous avons confirmé que cette méthode permettait une évaluation précise des seuils auditifs. De plus, l'amplitude de cette réponse donne des informations sur la sonie du sujet (Hearing Research) et met en évidence le phénomène de recrutement. Pour finir, en faisant varier l'un des paramètres de la stimulation nous pouvons étudier l'impact de la stimulation binaurale. Ces études positionnent la mesure ASSR dans un cadre très large d'évaluation objective de l'audition. Dans une deuxième partie, nous avons étudié la possibilité de réaliser cette mesure ASSR chez le sujet implanté cochléaire en validant l'origine de la réponse mesurée et en mettant au point un système de mesure. Pour cela nous avons évalué la réponse mesurée chez un groupe de sujets implantés et déduit de la non linéarité de la réponse obtenue son origine non artéfactuelle (International Journal of Audiology). Cet artéfact rencontré lors de la mesure, nous a amenés à modéliser et analyser le signal émis par l'implant, afin d'en extraire les propriétés utiles à la mesure ASSR. Enfin à l'aide du système de mesure ASSR ainsi développé, nous avons mis en évidence la validité de la mesure ASSR chez l'implanté cochléaire.

Cette thèse présente un ensemble de solutions pour une métrologie efficace de l'Internet. La métrologie de l'Internet est un domaine en pleine évolution étant donnée la croissance exponentielle du réseau en termes de machines, réseaux, et applications, couplée à l'absence de solutions standard pouvant répondre à tous les besoins des utilisateurs et des opérateurs. Notre objectif le long de cette recherche a été le développement des solutions qui passent à l'échelle et qui réduisent la charge sur le réseau sans pour autant compromettre la précision des résultats obtenus. Nous avons agi pour cela sur deux fronts. Sur le front des mesures passives, nous avons proposé une solution pour la capture du trafic à travers un réseau d'opérateur. Au lieu de collecter tout le trafic et de l'analyser ultérieurement, notre solution permet aux opérateurs de définir une tâche de mesure et de programmer les routeurs de telle sorte que chacun d'eux collecte la quantité de trafic nécessaire sans que le volume total du trafic collecté dépasse un certain seuil. Cette réduction du volume du trafic collecté s'effectue par le biais de l'échantillonnage spatiale et temporelle. L'échantillonnage a un impact négatif sur la précision de la mesure, un impact qui peut être réduit par des techniques de filtrage et des solutions protocolaires. Nous avons illustré ceci sur deux exemples concrets, le premier celui de la détection des gros flots utilisateurs et le deuxième celui de la métrologie des grandes populations variant au cours du temps. Pour les deux exemples nous avons mené une étude pour évaluer l'impact de l'échantillonnage suivi par des solutions réduisant l'erreur lors de l'inversion des informations échantillonnées. Ensuite nous avons abordé l'approche active dans la métrologie et avons présenté une solution appelée TICP qui permet de contrôler le débit des paquets sondes à injecter dans le réseau et d'assurer la fiabilité quand il s'agit d'une application sondant un grand nombre de machines distribuées à travers le réseau. TICP peut être vu comme un multiplexage d'un grand de connexions TCP partant d'une même machine et destinées à des machines différentes en une seule connexion. Toutes nos solutions ont été validées par des simulations et des traces réelles.

La thèse s'attache à l'étude des processus hydrodynamiques et hydro-sédimentaires ``cross-shore'' affectant la morphodynamique des plages sableuses dissipatives soumises à l'action des vagues, de la marée et des rechargements artificiels. La méthode choisie, qui s'appuie sur la modélisation numérique déterministe, couple le modèle de propagation de vagues FUNWAVE basé sur les équations complètement non linéaires de Wei et al. avec deux modèles de transport sédimentaire et un module d'évolution morphologique. Le premier modèle de transport, 1DH, intègre la vitesse près du fond corrigée par Lynett et la formule de transport sédimentaire total de Bailard. Le second modèle, pseudo-2DV, est une juxtaposition de modèles 1DV de turbulence exprimée en coordonnée sigma. Ce double outil est validé par des mesures de laboratoire (principalement dans le canal Delta Flume du Delft Hydraulics aux Pays-Bas) et in situ sur la plage de Pentrez en baie de Douarnenez (Finistère). Il reproduit bien la propagation des vagues, la distribution verticale des vitesses et des concentrations de sédiments en suspension, et de manière satisfaisante en dépit d'un lissage excessif l'évolution morphologique comme le mouvement des barres. La version 1DH, plus stable et moins coûteuse en temps calcul que la version pseudo-2DV, a été appliquée pour quantifier l'influence des différents paramètres sur la morphodynamique de plages planes soumises à l'action conjuguée des vagues et de la marée. Les résultats des simulations sont conformes au modèle descriptif de Masselink et Short. Finalement, ce modèle 1DH a été mis en oeuvre pour explorer l'évolution de rechargements artificiels et esquisser quelques recommandations préliminaires sur leur pratique.

Ce travail concerne la mise en oeuvre expérimentale de la méthode des champs virtuels (MCV) pour identifier des paramètres pilotant une loi de comportement élastoplastique. La méthode a déjà été validée sur des données simulées, mais plusieurs aspects restaient à analyser pour une application expérimentale. La méthode d'identification est basée sur la minimisation d'une fonction coût traduisant l'écart à l'équilibre de la structure testée. Cette fonction coût est construite à partir du principe des travaux virtuels (pour plusieurs champs virtuels choisis arbitrairement), des champs cinématiques mesurés à la surface de l'éprouvette et de la force de traction appliquée. Dans un premier temps, un essai de traction sur une éprouvette plane à section variable, conduisant à un état de contrainte quasiment uniaxial, a été mis en place. Cette essai a conduit à l'identification des six paramètres d'une loi élastoplastique isotrope. Les valeurs des paramètres identifiés coïncident avec les valeurs de référence identifiées lors d'essais de traction classiques. La stabilité de l'identification vis à vis des paramètres influant a été examinée. Dans un deuxième temps, des essais mécaniques générant des champs de contraintes multiaxiales ont été conduit sur des éprouvettes planes à entailles circulaires. Les paramètres identifiés à partir de ces essais se sont révélés d'avantage éloignés des valeurs de référence. Plusieurs hypothèses ont été évoquées pour expliquer ces écarts, comme une construction non optimale de la fonction coût ou des erreurs lors du choix du modèle décrivant le comportement du matériau.