De nos jours la protection de l’environnement et des personnes nécessite le recours à des capteurs permettant de suivre le déplacement de phénomènes mobiles pour prédire et agir sur leur évolution (ex : nuages polluants, incendies,nappe d’hydrocarbures). Ces phénomènes physiques sont souvent modélisables par des équations aux dérivées partielles (EDP) éventuellement non linéaires. La mise au point d'un outil prédictif pour l'aide à la décision nécessite l'évaluation de certains paramètres d'entrée. Dans ces domaines, les capteurs sont en général coûteux et en nombre limité. Toutefois, avec les récentes avancées technologiques il devient envisageable de concevoir des systèmes mobiles peu coûteux et de déployer un groupe de véhicules en réseau dans un certain nombre d'environnements à risque.Le sujet de recherche étudié et présenté dans ce rapport concerne le développement et la validation de stratégies optimales de déplacement d'un ensemble de capteurs pour l'identification paramétrique en ligne des systèmes d' EDP caractérisés par une ou plusieurs sources mobiles. Le travail présenté est destiné à développer une méthodologie complète(théorie, méthodes numériques, plate-forme expérimentale)en vue de réaliser une conception optimale d'expériences dans le cadre de problèmes mal posés non-linéaires associés à l'évaluation de paramètres dans des systèmes décrits par des EDP en génie thermique. / Nowadays the environment and people protection requires the use of sensors in order to monitor the movement of mobile phenomena and to predict and act on their evolution (ex: polluting cloud, fires, oil spill). These physical phenomena are often modelled by nonlinear partial differential equations (PDE). Development of a predictive tool for the decision support requires the assessment of some input parameters. In such a context, sensors were generally expensive. However, recent technological advances have reduced manufacturing costs and it becomes possible to develop low-cost mobile systems and to deploy a group of networked vehicles in potentially risky environments.Research topic studied and presented in this thesis concerns the development and validation of optimal strategies for moving a set of sensors for the parametric identification of PDE systems characterized by one or more mobile heating sources. This work is intended to develop a comprehensive methodology (theory, numerical methods, and experimentation) in order to achieve an optimal design of experiments in the context of nonlinear ill-posed problems related to the evaluation of parameters in systems described by PDE in thermal engineering.

Le procédé thermique rapide (RTP : Rapid Thermal Process) est très utilisé dans la fabrication des composants de microélectronique. Il correspond à plusieurs étapes clés comme les recuits d'implantation, de siliciuration, d'oxydation, de nitruration et le dépôt de couches minces par CVD (Chemical Vapor Deposition). Il consiste à chauffer un nombre restreint de substrats de silicium par des lampes infrarouges permettant ainsi des durées de traitement très courtes. L'enjeu majeur est d'obtenir une température uniforme à la surface du substrat.Le but de cette étude est de mieux comprendre les relations entre le chauffage par les lampes infrarouges et le profil de température d'un substrat de silicium dans un système thermique rapide, le système AS-One 150, en vue d'améliorer l'uniformité de la température du substrat de silicium. La modélisation du système est réalisée en deux et trois dimensions. La modélisation approfondie d'une lampe infrarouge est aussi effectuée pour mieux cerner les paramètres des lampes à entrer dans les modèles en deux et trois dimensions. Les modélisations ont été réalisées à l'aide du logiciel CFD'ACE. Les équations de conservation de la masse et de la chaleur ont été considérées et l'équation de transfert radiatif est résolue selon un schéma utilisant la méthode Monte-Carlo. Les modèles sont validés en confrontant les profils de température du substrat et les températures des filaments à des mesures expérimentales. Des simulations avec le modèle en deux dimensions sont par la suite réalisées pour mettre en évidence l'influence du hublot en quartz sur le profil de température du substrat et inversement. Différents paramètres du modèle sont modifiés comme les propriétés radiatives du substrat et du hublot ou la diffusivité. Cette corrélation est ensuite expliquée par les propriétés d'émission, d'absorption, de réflexion et de transmission du substrat de silicium et du hublot en quartz et par l'influence des parois froides du réacteur à 300 K. Les différents phénomènes expliquant la forme du profil de température du substrat sont alors posés dans un schéma en quatre phases. La discussion de ce schéma permet d'aboutir à deux idées pour améliorer l'uniformité de la température du substrat. Ces dernières consistent à modifier les propriétés radiatives au niveau de la surface inférieure du hublot pour laisser passer le rayonnement des lampes et éviter l'absorption du rayonnement émis par le substrat de silicium selon deux configurations. Ces idées sont alors vérifiées par des simulations numériques en deux dimensions. Une future mise en œuvre expérimentale est finalement envisagée.