In this thesis the nonlinear effects and heating are studied in inductively coupled plasma (ICP) in a regime of anomalous skin effect (nonlocal regime). In this regime the thermal motion of plasma electrons plays an important role, significantly influencing the processes associated with the penetration of electromagnetic field into plasma, such as the ponderomotive effect and heating of plasma by the field. We have developed a linear kinetic theory that describes the electron dynamics in ICP taking into account the electron thermal motion and collisions of electrons. This theory yields relatively simple expressions for the electron current in plasma, the ponderomotive force, and plasma heating. It describes correctly the thermal reduction of ponderomotive force in the nonlocal regime, which has been previously observed experimentally. It also describes the collisionless heating of plasma due to resonant interaction between the electromagnetic wave and plasma electrons. There is a good overall agreement of the results of our theory with the experimental data on ponderomotive force and plasma heating. Using our theory, we predicted a new effect of reduction of plasma heating compared to the purely collisional value, occurring at low frequencies. This effect has not been previously reported. The nonlinear effects of the electromagnetic field on the electron distribution function and on plasma heating, that are not accounted for in the linear kinetic theory, have been studied using a quasilinear kinetic theory, also developed in this thesis. Within the quasilinear approximation we have formulated the system of equations describing the slow response of plasma electrons to the fast oscillating electromagnetic field. As an example, these equations have been solved in the simplest case of cold plasma with collisions, and the nonlinear perturbation of the electron distribution function and its effect on the plasma heating have been found. It has been shown that the nonlinear modification of plasma heating occurs mainly due to the nonlinear effect of the magnetic component of the electromagnetic field. It has also been shown that at high frequencies the nonlinear effects vanish, and the heating is well described by the linear theory. To verify the predicted new effect of plasma heating reduction at low frequencies, as well as to investigate the nonlinear effect of the magnetic field on plasma heating for arbitrary amplitudes of electromagnetic field in plasma, we have developed a 1d3v Particle-In-Cell (PIC) numerical simulation code with collisions. The collisions were implemented into the PIC code using two different techniques: the direct Monte-Carlo technique for the electron-atom collisions, and the stochastic technique based on the Langevin equation for the electron-electron collisions. The series of numerical simulations by this code confirmed the results of our linear theory, particularly the effect of heating reduction at low frequencies that we predicted theoretically. Also, the nonlinear effects of electromagnetic field on plasma heating were studied using the PIC code in the cases of weak and strong electromagnetic fields. It has been shown that in the case of weak electromagnetic fields (corresponding to weak nonlinearity) the nonlinear effects lead to some enhancement of heating (compared to the linear theory) at low frequencies, followed by a small reduction of heating at higher frequencies. This observed nonlinear perturbation of heating in warm plasma with collisions is similar to that predicted by the quasilinear theory for the case of cold plasma with collisions. In the case of strong electromagnetic fields (corresponding to strong nonlinearity) the nonlinear effects lead to a further reduction of heating (compared to the linear theory) at low frequencies, as shown by the simulation, thus adding to the effect of reduction of heating predicted by the linear theory. The nonlinear effects are shown to vanish at high frequencies, as expected.

In this thesis the nonlinear effects and heating are studied in inductively coupled plasma (ICP) in a regime of anomalous skin effect (nonlocal regime). In this regime the thermal motion of plasma electrons plays an important role, significantly influencing the processes associated with the penetration of electromagnetic field into plasma, such as the ponderomotive effect and heating of plasma by the field. We have developed a linear kinetic theory that describes the electron dynamics in ICP taking into account the electron thermal motion and collisions of electrons. This theory yields relatively simple expressions for the electron current in plasma, the ponderomotive force, and plasma heating. It describes correctly the thermal reduction of ponderomotive force in the nonlocal regime, which has been previously observed experimentally. It also describes the collisionless heating of plasma due to resonant interaction between the electromagnetic wave and plasma electrons. There is a good overall agreement of the results of our theory with the experimental data on ponderomotive force and plasma heating. Using our theory, we predicted a new effect of reduction of plasma heating compared to the purely collisional value, occurring at low frequencies. This effect has not been previously reported. The nonlinear effects of the electromagnetic field on the electron distribution function and on plasma heating, that are not accounted for in the linear kinetic theory, have been studied using a quasilinear kinetic theory, also developed in this thesis. Within the quasilinear approximation we have formulated the system of equations describing the slow response of plasma electrons to the fast oscillating electromagnetic field. As an example, these equations have been solved in the simplest case of cold plasma with collisions, and the nonlinear perturbation of the electron distribution function and its effect on the plasma heating have been found. It has been shown that the nonlinear modification of plasma heating occurs mainly due to the nonlinear effect of the magnetic component of the electromagnetic field. It has also been shown that at high frequencies the nonlinear effects vanish, and the heating is well described by the linear theory. To verify the predicted new effect of plasma heating reduction at low frequencies, as well as to investigate the nonlinear effect of the magnetic field on plasma heating for arbitrary amplitudes of electromagnetic field in plasma, we have developed a 1d3v Particle-In-Cell (PIC) numerical simulation code with collisions. The collisions were implemented into the PIC code using two different techniques: the direct Monte-Carlo technique for the electron-atom collisions, and the stochastic technique based on the Langevin equation for the electron-electron collisions. The series of numerical simulations by this code confirmed the results of our linear theory, particularly the effect of heating reduction at low frequencies that we predicted theoretically. Also, the nonlinear effects of electromagnetic field on plasma heating were studied using the PIC code in the cases of weak and strong electromagnetic fields. It has been shown that in the case of weak electromagnetic fields (corresponding to weak nonlinearity) the nonlinear effects lead to some enhancement of heating (compared to the linear theory) at low frequencies, followed by a small reduction of heating at higher frequencies. This observed nonlinear perturbation of heating in warm plasma with collisions is similar to that predicted by the quasilinear theory for the case of cold plasma with collisions. In the case of strong electromagnetic fields (corresponding to strong nonlinearity) the nonlinear effects lead to a further reduction of heating (compared to the linear theory) at low frequencies, as shown by the simulation, thus adding to the effect of reduction of heating predicted by the linear theory. The nonlinear effects are shown to vanish at high frequencies, as expected.

La forêt boréale mixte de l'est du Canada constitue une zone de transition entre la forêt boréale résineuse et la forêt décidue tempérée. Cette zone est composée d'une riche population d'oiseaux cavicoles, incluant sept espèces de pics. Les perturbations humaines (agriculture et industrie forestière) ont beaucoup modifié cet écosystème en réduisant considérablement la quantité et la superficie de forêts matures ainsi que la quantité d'arbres de grand calibre, vivants ou morts, requis pour l'excavation de cavités par les pics. Deux aspects de cette problématique ont été traités dans ce mémoire. Le premier chapitre vise à caractériser les besoins des oiseaux utilisateurs de cavités en déterminant quelles essences d'arbres contribuent à la présence de chicots de grand calibre (dhp ≥ 20 cm) et à étudier les caractéristiques de la végétation qui affectent la sélection de l'habitat par les pics à l'échelle locale (rayon de 250 m) et à l'échelle du paysage (rayon de 1 km). Les rôles écologiques (soit espèces clé et/ou parapluie) de ces oiseaux ont également été étudiés. Le deuxième chapitre porte davantage sur les besoins alimentaires du Grand Pic. Les facteurs importants qui distinguent les arbres sélectionnés lors de sa quête alimentaire ainsi que les distributions temporelle et spatiale des marques d'alimentation ont été étudiées. L'aire d'étude se situe en Abitibi, au nord-ouest du Québec, dans la sapinière à bouleaux blancs. Afin de détecter la présence de pics et de hiboux cavicoles, un dispositif de 230 points d'appels a été élaboré le long des routes dans différents milieux forestiers. Dans le but de quantifier les arbres morts et vivants disponibles à l'échelle locale, des transects de végétation ont été effectués (1000 m²). Ces derniers ont aussi permis de caractériser les arbres utilisés pour l'excavation de cavités par les pics ainsi que par le Grand Pic (Dryocopus pileatus) lors de son alimentation. Des analyses géomatiques ont été menées pour déterminer les caractéristiques du paysage associées à la présence des pics. Nos résultats indiquent que le Pic flamboyant (Colaptes auratus) et le Pic maculé (Sphyrapicus varius) sont les deux espèces les plus abondantes dans notre aire d'étude tandis que le Grand Pic, le Pic à dos noir (Picoides arcticus) et le Pic à dos rayé (P. dorsalis) se font les plus rares. La probabilité d'occurrence pour la majorité des pics est davantage reliée aux attributs de l'échelle locale qu'à ceux de l'échelle du paysage. Le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides) est l'essence la plus souvent excavée lors de la création de cavités par les pics et elle est aussi l'essence la plus représentée dans la catégorie des arbres de grand calibre. De plus, la majorité des cavités ont été excavées dans des arbres de grand calibre, et ce pour toutes les espèces de pics y compris celles qui creusent de petites cavités. Pour ces raisons, le peuplier faux-tremble est une espèce d'arbre d'intérêt faunique clé en forêt boréale mixte aménagée d'Abitibi. La présence de la Petite Nyctale (Aegolius acadicus) est associée de façon significative à la présence du Grand Pic mais pas à celle du Pic flamboyant. Cette association suggère que le Grand Pic serait une espèce clé de voûte (keystone) par la création de grande cavités en forêt boréale mixte. Selon l'indice proposé par Fleishman,la Petite Nyctale représente parmi les espèces cavicoles suivies dans cette étude celle qui est la plus propice à être désignée espèce parapluie. Le Grand Pic tend à s'alimenter sur les plus gros arbres disponibles. Il s'alimente majoritairement sur le sapin baumier (Abies balsamea) et sur le peuplier faux-tremble. Presque toutes les excavations d'alimentation observées se retrouvent sur la partie inférieure des arbres. Aucune essence ou diamètre d'arbre ne semble être toutefois favorisé lors de la réalimentation année après année. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Excavateurs primaires de cavités, Utilisateurs secondaires de cavité, Peuplier faux-tremble, Grand Pic, Arbres morts.

Le feu constitue un élément clé de la dynamique forestière naturelle et de la biodiversité en forêt boréale. À court terme, le feu génère une combinaison de conditions qui sont favorables à de nombreuses espèces fauniques et floristiques. En particulier, le feu représente, à l'échelle régionale, une source importante de bois mort pour plusieurs espèces de vertébrés et d'invertébrés qui dépendent de cet attribut d'habitat. Cette thèse vise à approfondir nos connaissances sur l'utilisation du bois mort et des forêts brûlées par les pics en forêt boréale. Plus spécifiquement, l'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les processus écologiques à la base de l'utilisation des forêts brûlées par le pic à dos noir et d'évaluer la contribution de cet habitat dans la dynamique des populations de cette espèce en forêt boréale. La thèse est divisée en deux parties réparties sur quatre chapitres. La première partie de la thèse, composée du chapitre l, décrit l'écologie alimentaire de six espèces de pics qui nichent dans les forêts mixtes et résineuses de la forêt boréale de l'est. Les résultats révèlent que le bois mort constitue un substrat alimentaire important pour cinq espèces de pics soient le pic à dos noir, le pic à dos rayé, le pic chevelu, le pic mineur et le grand pic. Ce volet de la thèse décrit également les spécialisations de chaque espèce quant à son utilisation du bois mort, notamment en ce qui a trait aux stades de dégradation des arbres et aux types de proies. Le pic à dos noir était l'espèce qui montrait la plus forte association au bois mort pour son alimentation. Cette espèce sélectionnait principalement les conifères récemment morts, une préférence qui s'explique par sa spécialisation pour certains insectes saproxyliques (i.e. Cerambycidae) présents en grandes densités dans les premiers stades de dégradation des conifères. Ces résultats montrent que le pic à dos noir dépend du recrutement d'arbres morts pour son alimentation, qu'ils soient issus de la mortalité individuelle des arbres ou de perturbations naturelles de grande ampleur tel que le feu. La deuxième partie de la thèse (chapitres 2 à 4) traite plus spécifiquement de la sélection d'habitat et de la démographie du pic à dos noir dans les forêts brûlées. Dans le chapitre 2, la sélection des arbres pour l'alimentation et la nidification a été étudiée de manière à déterminer les facteurs qui influencent la qualité de cet habitat pour l'espèce. Les résultats indiquent que les caractéristiques des arbres de nidification (i.e. feuillus, chicots dégradés) sont passablement différentes de celles des arbres d'alimentation (conifères, récemment morts, modérément brûlés). Ces résultats montrent que la combinaison des conditions présentes avant feu (i.e. composition, structure et âge des forêts) et de la sévérité du feu influence la qualité des forêts brûlées comme habitat pour cette espèce. Dans le chapitre 3, j'examine le temps d'occupation des forêts brûlées et le succès reproducteur d'une population de pic à dos noir pendant une période de trois ans après feu. Ce volet de la thèse démontre clairement que les forêts brûlées peuvent représenter un habitat de nidification de haute qualité pour cette espèce. Cette occupation est cependant éphémère, étant limitée dans notre étude aux deux premières années suivant le feu. Le succès reproducteur a été évalué sur plus d'une centaine de nids au cours des trois années. Celui-ci diminuait en fonction des années depuis la perturbation et variait en fonction des conditions présentes dans le paysage brûlé. Le succès reproducteur était notamment plus élevé dans les peuplements matures que dans les peuplements jeunes brûlés et plus élevé à proximité de la bordure des forêts non brûlées. Ces résultats viennent corroborer ceux concernant la sélection d'habitat et démontrent l'importance des conditions de la matrice forestière avant feu ainsi que des patrons spatiaux dans la sévérité du feu sur la qualité de l'habitat pour l'espèce. Une évaluation du statut source-puit suggérait que ces forêts brûlées représentaient un habitat source pour les deux premières années suivant le feu et que ce statut se maintenait plus longtemps dans les habitats à dominance de forêts matures brûlées. Le dernier chapitre a permis d'aborder l'influence de la sévérité du feu sur l'occupation à long terme des forêts brûlées par les insectes saproxyliques et les oiseaux qui s'alimentent sur ces derniers, en particulier le pic à dos noir. Les résultats montrent qu'une sévérité légère peut prolonger le temps d'occupation des forêts brûlées par les espèces d'insectes et d'oiseaux généralement associées aux premières années après feu. Dans cette étude, les secteurs brûlés légèrement étaient associés à une mortalité différée des arbres, ce qui a probablement contribué à la présence plusieurs années après feu d'insectes saproxyliques typiquement associés aux arbres récemment morts. À l'échelle des peuplements, certains insectes saproxyliques (ex. scolytes) ainsi que les oiseaux prédateurs de ces insectes (pic à dos rayé et grimpereau brun) étaient plus abondants dans les peuplements légèrement brûlés. À l'échelle de l'arbre, la sévérité du feu a eu un effet important sur la présence d'Arhopalus Foveicolis, le Cerambycidae le plus important 8 à 11 ans après feu. La plus grande abondance de cet insecte dans les arbres légèrement brûlés a probablement contribué à la forte abondance du pic à dos noir dans ces vieux brûlis. Les résultats de cette thèse montrent que le recrutement de bois mort, en particulier par le feu, constitue un élément clé du maintien et de la dynamique des populations du pic à dos noir en forêt boréale. Bien que la qualité des forêts brûlées soit variable et éphémère, cette thèse supporte l'hypothèse que ces forêts peuvent constituer des habitats sources pour les populations de cette espèce en forêt boréale. La récupération des forêts brûlées de même que le rajeunissement de la matrice forestière causé par l'aménagement forestier, par son effet indirect sur la qualité des conditions post-feu, ont un impact négatif sur la quantité et la qualité de cet habitat pour le pic à dos noir. L'intégration de certains résultats de cette thèse dans le développement de stratégies d'aménagement des forêts brûlées permettrait de mieux assurer le maintien d'habitats adéquats pour le pic à dos noir ainsi que pour plusieurs autres espèces qui sont associées aux forêts brûlées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Forêt boréale, Feu, Bois mort, Pic à dos noir, Sélection d'habitat, Succès reproducteur.

Syftet är att konstruera en sensor för att identifiera objekt på bilden från en videokamera. Sensorn består av en mikroprocessor som programmeras i assembler samt en enkel CMOS-videokamera och tillhörande analag elektronik. Sensorn är främst tänkt att användas för övervakning inom tillverkningsindustrin.

Optical encoders are being widely suggested for precise mobile navigation. Combining such sensor information with Global Positioning System (GPS) is a practical solution for reducing the accumulated errors from encoders and moving the navigational base into global coordinates with high accuracy. This thesis presents integration methods of GPS and optical encoders for a mobile vehicle that is controlled by microcontroller. The system analyzed includes a commercial GPS receiver, dsPIC microcontroller and mobile vehicle with optical encoders. Extended kalman filtering (EKF), real time curve matching, GPS filtering methods are compared and contrasted which are used for integrating sensors data. Moreover, computer interface, encoder interface and motor control module of dsPIC microprocessor have been used and explained. Navigation quality on low speeds highly depends greatly upon the processing of GPS data. Integration of sensor data is simulated for both EKF and real time curve matching technique and different behaviors are observed. Both methods have significantly improved the accuracy of the navigation. However, EKF has more advantages on solving the localization problem where it is also dealing with the uncertainties of the systems.

This thesis work will examin and present how to implement a Particle-In-Cell and a Fluid-Implicit-Particle (PIC / FLIP) fluid solver that takes advantage of the inherent parallelism of Digital Domain's sparse block optimized data structure, DB-Grid. The methods offer a hybrid approach between particle and grid based simulation. This thesis will also discuss and go through different approaches for storing and accessing the data associated with each particle. For dynamically create and remove attributes from the particles, Disney's open source API, Partio is used. Which is also used for saving the particles to disk. Finally how to expose C++ classes into Python by wrapping everything into a Python module using the Boost.Python API and discuss the benets of having a script language.

Remote experimentation and control have led researchers to develop new technologies as well as implement existing techniques. The multidisciplinary nature of research in electromechanical systems has led to the synergy of mechanical engineering, electrical engineering and computer science. This work describes the design of a model of a Gantry Mechanism, which maneuvers a web-cam. The user controls virtually the position of end-effecter of the Gantry Mechanism using a Graphical User Interface. The GUI is accessed over the Internet. In order to reduce the unbalanced vibrations of the Gantry Mechanism, we investigate the development of an algorithm of input shaping. A model of the Gantry Mechanism is built, and it is controlled over the Internet to view experimentation of the SCARA Robot. The system performance is studied by comparing the inputs such as distances and angles with outputs, and methods to improve the performance are suggested.

In this thesis, an 8-bit microcontroller, PIC 16F871, has been implemented using SystemC with classical hardware design methods. Analog modules of the microcontroller have been modeled behaviorally with SystemC-AMS which is the analog and mixed signal extensions for the SystemC. SystemC-AMS provides the capability to model non-digital modules and synchronization with the SystemC kernel. In this manner, electronic systems that have both digital and analog components can be described and simulated very effectively. The PIC 16F871 is a well known and very common microcontroller. Its architecture, peripheral modules and analog components makes this microcontroller pretty good model for a System on Chip (SoC) concept. Designed microcontroller&rsquo / s peripheral modules, instruction set and addressing modes have been verified utilizing the test codes. Besides, designed microcontroller has been tested with 16-bit CRC code. Moreover, a synchronous demodulator system that involves designed microcontroller and additional analog units has been constructed and simulated. Finally, SystemC to hardware flow has been demonstrated with implementation of arithmetic logic unit of the 16F871 into FPGA based hardware.

In this work, the CHANDRA ACIS-S3 data of the old classical nova RR Pic (1925) is presented. The source is detected with a count rate of 0.067 (+-0.002) c/s in the 0.3-5.0 keV energy range. The orbital period of the binary system in X-ray wavelengths is detected. X-ray spectrum of RR Pic can be represented by a composite model of bremsstrahlung with a photoelectric absorption, two absorption lines centered around 1.1-1.4 keV and 5 Gaussian emission lines centered at around 0.3-1.1 keV . The best t bremsstrahlung temperature derived from the model ranges from 0.99 to 1.60 keV and the unabsorbed X-ray flux is found to be 2.51 (+0.39 -1.21) erg/cm2/s in the 0.3-5.0 keV range.The absorption lines correspond to several transitions of Fe, Ne and Na. The emission lines correspond to various transitions of S, N, O, C, Ne and Fe / and observations with better spectral resolution are needed to determine the exact transitions. The source spectrum is better explained with photoionized plasma model rather than the cooling flow model. It has also been found that the neutral Hydrogen column density differs for orbital minimum and orbital maximum spectra with values 0.25 (+0.23 -0:18)*10^22 atoms/cm2 and 0.64 (+0.13 -0.14)*10^22 atoms/cm2 respectively at 3 sigma confidence level. The difference of neutral Hydrogen column density between the maximum and minimum phase spectra indicates existence of a warm absorbing region on the disc at the location of the impact zone.