La miniaturisation croissante des transistors MOS a rendu les mémoires RAM de plus en plus sensibles aux particules alpha émises par les éléments radioactifs naturellement présents dans les matériaux utilisés dans la fabrication de ces mémoires. En effet, au niveau du sol, le taux d'erreurs logiques déclenchées par ces particules est comparable à celui déclenché par les neutrons issus du rayonnement cosmique. L'objectif principal de ce travail de thèse est la mise au point de méthodes d'évaluation de ce taux et permettre par la suite de proposer des solutions technologiques. Ainsi, dans le cadre d'une approche théorique, nous avons développé des modèles permettant d'évaluer le taux des erreurs logiques déclenchées par les chaines de l'uranium et du thorium dans un état d'équilibre séculaire mais aussi de déséquilibre. Ceci passe par une identification des radioéléments critiques, c'est-à-dire ceux qui sont capables d'augmenter l'émissivité (et ainsi le taux d'erreurs d'aléas logiques) à des niveaux inacceptables pendant la durée de vie du composant. La prise en compte de l'état de déséquilibre des chaines de désintégration radioactive dans ce volet théorique permet une approche réaliste de la contamination. Nous avons également proposé une méthode expérimentale pour analyser l'évolution de l'état radioactif dans les matériaux utilisés dans la fabrication des mémoires. Dans cette approche expérimentale, nous avons combiné trois techniques de mesure complémentaires: la spectroscopie alpha, la spectroscopie gamma et l'ICPMS. / The increasing miniaturisation of MOS transistors has made RAM memories more and more sensitive to alpha particles emitted by radioactive elements naturally present in the materials used for memory fabrication. Indeed, at ground level, the soft error rate triggered by these particles is comparable to that triggered by neutrons from cosmic rays. The main purpose of this work aims to develop methods to evaluate this rate allowing thereafter suggesting technologies mitigations. Thus, in the context of a theoretical approach, we have developed models to estimate soft errors rate triggered by uranium and thorium chains in secular equilibrium but also disequilibrium state. This requires identification of critical radionuclides those are able to increase the emissivity (and thus the soft error rate) to unacceptable levels during device lifetime. Taking into account disequilibrium state of decay chains in theoretical study provides a realistic approach to the contamination. We have also proposed an experimental method to analyze the radioactive state evolution in materials used for memory fabrication. In this experimental approach, we have combined three complementary measurement techniques: alpha spectroscopy, gamma spectroscopy and ICPMS.

Lors de l'interprétation des diagraphies de radioactivité des carbonates, les pics de gamma-ray sont très souvent assimilés à des pics d'argilosité. Les faibles radioactivités sont, quant à elles, attribuées à des niveaux calcaires très peu marneux et pauvres en matière organique. Toutefois, l'enregistrement de la radioactivité gamma totale à l'aide d'un scintillomètre portable dans les carbonates de la plate-forme urgonienne des environs de Grenoble a révélé l'existence d'anomalies de la radioactivité dans ces roches, notamment la présence de pics importants de la radioactivité dans des niveaux calcaires purs ou très pauvres en minéraux argileux et détritiques. Le but de ce travail a été d'arriver à identifier les éléments radioactifs associés aux différents types de carbonates, leurs localisations, leurs abondances et leurs contributions respectives au signal gamma total enregistré pour mieux comprendre l'origine de la radioactivité dans ces roches, d'une part, et proposer une méthode pour mieux utiliser l'outil gamma-ray pour des interprétations séquentielles et environnementales dans les séries de carbonates de plate-forme, d'autre part. Pour mener à bien ce travail nous avons choisi plusieurs sites d'études, mais nous nous sommes intéressés à deux intervalles bien particuliers : ~ le premier correspond à la séquence de dépôt BA3 (troisième séquence de dépôt du Barrémien supérieur) formée principalement de faciès calcaires. Nous avons étudié cette séquence dans les massifs subalpins septentrionaux des environs de Grenoble et dans le Jura suisse de la région de Neuchâtel, ~ le deuxième correspond à l'intervalle des couches inférieures à orbitolines. Nous avons étudié cet intervalle dans les massifs subalpins septentrionaux aux environs de Grenoble, en Espagne dans le bassin d'Organya et au Jebel Jediri dans la région de Kairouan en Tunisie. Nous avons réalisé une étude sédimentologique et séquentielle très détaillée de l'ensemble des coupes étudiées. L'analyse des isotopes stables du carbone et de l'oxygène nous a permis d'avoir une meilleure idée sur l'histoire et l'évolution diagénétique de ces carbonates, mais aussi de proposer une corrélation à grande échelle entre les différentes zones d'études. La corrélation des courbes isotopiques (& l3 C et &18 O) de l'intervalle des couches inférieures à orbitolines des massifs subalpins septentrionaux et de ses équivalents en Tunisie et en Espagne avec la coupe stratotypique du Bédoulien nous a permis d'apporter un argument de plus pour dater du Bédoulien inférieur cet intervalle des couches inférieures à orbitolines (CIO). Les analyses en spectrométrie gamma d'échantillons prélevés dans les différents faciès carbonatés étudiés, montrent clairement que c'est l'uranium qui est la principale source des émissions gamma dans ces roches et que les variations de la courbe gamma-ray totale est très étroitement liée aux variations des teneurs et de l'activité de cet élément. Des analyses complémentaires en lCP-MS nous ont permis de préciser qu'il existe au moins trois sources de l'uranium dans les carbonates de plate-forme: -l'uranium fixé dans les tests d'échinodermes qui abondent lors des phases d'approfondissement relatif des milieux de dépôt (aux environs des mfs et mfs relatives de paraséquences), -l'uranium qui provient de la circulation des fluides météoriques lors des phases d'émersion et qui se concentre dans les environs des limites de séquences de dépôt et de certaines paraséquences émersives. Nous avons réussi à montrer avec l'ensemble de ces analyses et observations que le gamma-ray ne peut pas être utilisé sans discussion critique comme outil de corrélation lithologique et que son utilisation indépendamment des autres outils diagraphiques peut conduire à corréler des ensembles sédimentaires très différents. *

Les méthodes paléodosimétriques permettent d’obtenir l’âge de certains matériaux de nature minérale qui se comportent comme des dosimètres naturels, l’âge étant alors donné par le rapport de la dose accumulée depuis l’événement à dater, au débit de dose naturel auquel l'échantillon a été soumis. La détermination du débit de dose repose le plus souvent sur des modèles simples, qui seuls permettent des calculs explicites, mais ces modèles ne reproduisent que très imparfaitement la diversité des situations rencontrées. La modélisation informatique permet d’envisager des modèles plus complexes et plus réalistes, qui conduisent à simuler numériquement le débit de dose. Dans ce travail, la boite à outils Geant4, qui permet de simuler les interactions particule-matière selon la méthode de Monte-Carlo, a été utilisée pour créer des modèles complexes, ainsi que des outils de modélisation accessibles et adaptables aux différents types d'échantillons et situations dosimétriques. Des simulations ont tout d'abord été faites à partir de modèles basiques afin d'étudier l’origine des variations du débit de dose dans des sédiments, mettant en évidence les limites des modèles simples utilisés couramment. Ces informations ont permis d'orienter le développement d'outils de modélisation basés sur les codes de Geant4, et aussi de préciser les protocoles d'analyse des échantillons permettant de réunir les données nécessaires aux simulations numériques. Le programme DosiVox permet de modéliser simplement une grande variété d'échantillons grâce à une représentation voxélisée de l’objet et de son environnement, et de simuler la radioactivité pour calculer la distribution spatiale du débit de dose. Il a été développé dans une optique d'accessibilité et d'usage courant. Des comparaisons avec des situations dosimétriques préalablement étudiées, ou mesurées, ont montré la pertinence des modélisations, et les possibilités de cet outil informatique sont exposées au travers d’une série d'exemples et d'applications. La caractérisation de la distribution des débits de dose bêta dans les sédiments hétérogènes constitue l'une des problématiques les plus complexes à traiter. En plus d'une étude destinée à évaluer le potentiel de DosiVox à considérer ces situations, le programme DosiSed a été développé pour modéliser spécifiquement des ensembles polyminéraux de grains. Cet outil a permis d'étudier l'hétérogénéité du débit de dose dans des échantillons réels, ainsi que d'inclure certains résultats dans une problématique de datation. / The paleodosimetric dating methods allow to obtain the age of some mineral materials which behave as natural dosimeters, the age being derived as the ratio of the dose accumulated from the dated event and the natural dose rate to which the sample was subjected.. The determination of the dose rate is usually based on simple models which only allow explicit calculations, but these models reproduce very imperfectly the diversity of situations encountered. Computer modeling allows to represent more complex and more realistic models, which lead to numerically simulate the dose rate. In this work, the toolbox Geant4, allowing to simulate particle-matter interactions by the Monte-Carlo method, was used to create complex models , as well as modeling tools accessible and adaptable to different types of samples and dosimetric situations. Simulations were first made with basic models in order to study the origin of dose rate variations in sediments, highlighting the limits of the simple models commonly used. This information was used to guide the development of modeling tools based on the Geant4 codes, and also to specify the protocols of samples analysis for gathering the data needed for numerical simulations. The DosiVox software allows to easily model a wide variety of samples through a voxelised representation of the object and its environment, and to simulate the radioactivity for calculating the spatial distribution of the dose rate. It was developed with a view of accessibility and current use. Comparisons with dosimetric situations previously studied or measured showed the relevance of the modelings, and the possibilities of this computer tool are exposed through a series of examples and applications. The characterization of the beta dose rate distribution in heterogeneous sediment is one of the most complex problems to be treated. In addition to a study aims at assessing the potential of DosiVox to consider these situations, the DosiSed software was developed specifically for modeling poly-mineral sets of grains. This tool was used to study the heterogeneity of the dose rate in real samples and allowed to include some of the results in a dating problematic.