Plasma enhanced chemical vapor deposition systems are massively deployed to grow numerous thin film coatings including hydrogenated amorphous silicon. A new deposition chamber was designed, procured, and constructed to investigate the plasma properties of a 100% silane (SiH4) glow discharge with varying chamber pressure and inter-electrode spacing. A Hiden EQP1000 ion mass spectrometer sampled the plasma from the substrates point of view. Ion energy distributions were obtained using four different excitation sources +DC, –DC, radio frequency (at 13.56 MHz), and the DC Saddle Field (DCSF) in the tetrode configuration. The shape of the ion energy distributions was constant for the capacitively coupled +DC, –DC, and rf (at higher pressures of 75 and 160 mTorr) glow discharges. The shape of the ion energy distributions for the DCSF plasma exhibited a double peak or saddle structure analogous to radio frequency plasmas. The width between the peaks (peak separation) was controlled by the pressure and the semi-transparent cathode to semi-transparent anode distance. Ion energy distributions from the DCSF plasma concurred with rf and +DC ion energy distributions at specific pressures and inter-electrode distances. This result demonstrates the versatility of the DCSF glow discharge system. Moreover, control of the peak separation is modeled to be iii equivalent to controlling the critical ratio (ion transit time in the sheath to the electron oscillating period), and/or the inferred electron oscillating sheath potential. The DCSF possesses a fusion of rf and +DC methods. The long high energy tail or constant background are indicative of a +DC high voltage sheath in which there is an increasing fraction of collisionless ions as the anode-cathode distance increases. These collisionless ions are provided by the oscillating electrons (or rf nature) of the DCSF method. Higher order silane (silicon containing) ions increase in relative intensity with increasing inter-electrode spacing for the +DC, –DC, and rf plasmas. These higher order silane ions are also detected in the DCSF plasma, and can be reduced at either lower pressure or lower cathode to anode or cathode to substrate distances.

Disertacija skirta smulkiosios aerozolio dalelių frakcijos šaltinių, fizikinių ir cheminių savybių įvertinimui kompleksiškai apjungiant įvairius tyrimo metodus. Darbe susieti elementinės ir organinės anglies koncentracijų pokyčiai su tolimąja oro masių pernaša, įvertinta regiono bei vietinių šaltinių įtaka bendrai aerozolio dalelių taršai. Aprašyti anglies turinčių aerozolio dalelių pasiskirstymai pagal dydį foninėse vietovėse ir miesto aplinkoje. Naudojant aerozolio masių spektrometrą Preilos atmosferos užterštumo tyrimų stotyje buvo identifikuotas biogeninis organinių medžiagų šaltinis, kuris vidutiniškai sudaro 15 % nuo organinių medžiagų masės, tačiau Šiaurės Atlanto oro masėje biogeninių medžiagų indėlis siekia net 50 %. Atlikus kompleksinę aerozolio ir stabiliųjų anglies izotopų masių spektrometrinę analizę buvo nustatyta, kad pirminis anglies turinčio aerozolio dalelių šaltinis mieste yra autotransportas, o Rūgšteliškio foninėje vietovėje – biomasės deginimas. Taip pat buvo nustatyta, kad Vilniuje dominavo antropogeninės antrinės organinės medžiagos (76 %), o Rūgšteliškyje vyravo biogeninės antrinės organinės medžiagos (apie 50%). Vertinant tolimosios oro masių pernašos įtaką vietinės kilmės aerozolio dalelių formavimuisi ir kaitai, buvo nustatyta, kad vulkaninės kilmės aerozolio dalelės turi įtakos submikroninės aerozolio dalelių frakcijos koncentracijai, cheminei sudėčiai ir pasiskirstymui pagal dydį. / The objective of the work was to investigate physical and chemical properties and sources of the atmospheric aerosol particles in the submicron fraction by combining different analytical techniques. The dependence of concentrations of organic and elemental carbon in different air masses was determined and the contribution of regional and local sources to the net aerosol particle pollution was estimated. Analysis of the size distribution of carbonaceous aerosol particles in background and urban areas was performed. Biogenic organic aerosol made up 15 % of the organic aerosol mass at the Preila atmospheric pollution research station, but in the North Atlantic air masses this factor was up to 50 %. Aerosol and stable isotope ratio mass spectrometry has revealed that traffic is the primary source of aerosol particles in the city, while biomass burning is the primary source at the Rūgšteliškis background station. It was determined that secondary anthropogenic organic compounds were dominating (76 %) in Vilnius, while in Rūgšteliškis secondary biogenic organic compounds made up 50 % of the total organic aerosol mass. The influence of the long-range air mass transport on the local origin aerosol particle formation and transformation has been evaluated and it has been shown that volcanic aerosol particles can significantly change the concentration, chemical composition and size distribution of local aerosol particles in the submicron range.

The objective of the work was to investigate physical and chemical properties and sources of the atmospheric aerosol particles in the submicron fraction by combining different analytical techniques. The dependence of concentrations of organic and elemental carbon in different air masses was determined and the contribution of regional and local sources to the net aerosol particle pollution was estimated. Analysis of the size distribution of carbonaceous aerosol particles in background and urban areas was performed. Biogenic organic aerosol made up 15 % of the organic aerosol mass at the Preila atmospheric pollution research station, but in the North Atlantic air masses this factor was up to 50 %. Aerosol and stable isotope ratio mass spectrometry has revealed that traffic is the primary source of aerosol particles in the city, while biomass burning is the primary source at the Rūgšteliškis background station. It was determined that secondary anthropogenic organic compounds were dominating (76 %) in Vilnius, while in Rūgšteliškis secondary biogenic organic compounds made up 50 % of the total organic aerosol mass. The influence of the long-range air mass transport on the local origin aerosol particle formation and transformation has been evaluated and it has been shown that volcanic aerosol particles can significantly change the concentration, chemical composition and size distribution of local aerosol particles in the submicron range. / Disertacija skirta smulkiosios aerozolio dalelių frakcijos šaltinių, fizikinių ir cheminių savybių įvertinimui kompleksiškai apjungiant įvairius tyrimo metodus. Darbe susieti elementinės ir organinės anglies koncentracijų pokyčiai su tolimąja oro masių pernaša, įvertinta regiono bei vietinių šaltinių įtaka bendrai aerozolio dalelių taršai. Aprašyti anglies turinčių aerozolio dalelių pasiskirstymai pagal dydį foninėse vietovėse ir miesto aplinkoje. Naudojant aerozolio masių spektrometrą Preilos atmosferos užterštumo tyrimų stotyje buvo identifikuotas biogeninis organinių medžiagų šaltinis, kuris vidutiniškai sudaro 15 % nuo organinių medžiagų masės, tačiau Šiaurės Atlanto oro masėje biogeninių medžiagų indėlis siekia net 50 %. Atlikus kompleksinę aerozolio ir stabiliųjų anglies izotopų masių spektrometrinę analizę buvo nustatyta, kad pirminis anglies turinčio aerozolio dalelių šaltinis mieste yra autotransportas, o Rūgšteliškio foninėje vietovėje – biomasės deginimas. Taip pat buvo nustatyta, kad Vilniuje dominavo antropogeninės antrinės organinės medžiagos (76 %), o Rūgšteliškyje vyravo biogeninės antrinės organinės medžiagos (apie 50%). Vertinant tolimosios oro masių pernašos įtaką vietinės kilmės aerozolio dalelių formavimuisi ir kaitai, buvo nustatyta, kad vulkaninės kilmės aerozolio dalelės turi įtakos submikroninės aerozolio dalelių frakcijos koncentracijai, cheminei sudėčiai ir pasiskirstymui pagal dydį.

Thesis (M.A.Sc.)--Naval Postgraduate School, 2000. / Includes bibliographical references (p. 157-159). Also available in electronic format via the Defense Technical Information Center website.

Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe quatre études par spectroscopie gamma de quatre noyaux produits par une réaction de fission induite par protons de 25 MeV, sur une cible épaisse d'238U. Cette expérience a été menée au JYFL à Jyväskylä auprès du multidétecteur JUROGAM II. Dans ce manuscrit l'étude spectroscopique détaillée des noyaux : 84Se, 86Se, 83As et 98Y a été menée. Les trois premiers noyaux sont des noyaux sphériques se situant au voisinage de la couche magique N = 50. Leurs études peuvent permettre de mieux aborder l'évolution du gap de cette couche, mais aussi d'améliorer les interactions utilisées dans les calculs de modèle en couches permettant de reproduire leurs comportements. Huit nouvelles transitions ont pu être assignées à ces noyaux, ces résultats expérimentaux sont relativement bien en accord avec les calculs de modèle en couches effectués. Le noyau 98Y est un noyau possédant une coexistence de formes nucléaires. Alors que les états d'énergies inférieures à 500keV ont une configuration sphérique, les états situés au dessus sont déformés. Cinq nouvelles transitions ont été déterminées et ajoutées au schéma de niveaux existants, et deux calculs utilisant deux modèles collectifs ont été réalisés. Le premier utilisant le modèle GICM reproduit le comportement des états au dessous de 500keV et le deuxième QPRM reproduit les états prolate déformés permettant l'assignation d'un comportement sphérique à l'isomère (10-). / The work presented in this thesis includes four gamma-ray spectroscopy studies of four nuclei produced by fission induced by 25 MeV protons, on a thick target of 238U. This experiment was realized at JYFL in Jyväskylä with the multi-detector JUROGAM II. In this manuscript a detailed spectroscopic study of nuclei : 84Se, 86 Se, 83 As and 98Y was performed. The first three nuclei are spherical and they are on or adjacent to the N =50 shell closure. Their studies provide a better understanding of the possible decrease in energy of this shell closure, and also of the interactions used in shell-model calculations. Eight new transitions have been assigned to these nuclei and these experimental results are in a relatively good agreement with the shell-model calculations. In the nucleus 98Y a coexistence of nuclear shapes is observed. While the low-energy states below 500keV have a spherical configuration, higher lying states are deformed. Five new transitions were discovered and added to the existing levels scheme, and two calculations using two collective models have been made. The first set of calculations has used the GICM model to reproduce the behavior of states below 500keV and the second set of calculations has used QPRM to reproduce the prolate deformed states, and permitted the assignment of a spherical shape to the isomer (10-).

Dans ce travail nous étudions les collisions 40,48 Ca + 40,48 Ca à E = 35 AMeV , mesurées au GANIL avec le couplage unique du spectromètre VAMOS et du multi-détecteur INDRA. Lors de telles collisions les modèles dynamiques prédisent la formation d’un col à basse densité entre deux fragments chauds cinématiquement proches du projectile et de la cible. L’identification isotopique du projectile désexcité (PLF) apportée par VAMOS, et la topologie des espèces détectées en coïncidence dans INDRA, montrent que l’ évolution du rapport N/Z des produits est influencée par le N/Z du système (projectile et cible). Les multiplicités moyennes des particules légères chargées (LCP, Z ≤ 2) suivent en particulier une hiérarchie selon le N/Z du système, et celles des deutons et particules alphas semblent refléter une production dynamique. Une étude des rapports isotopiques a ensuite mis en exergue les mécanismes de transport de l’isospin : la migration et la diffusion de l’isospin, tous deux liés au terme d’ énergie de symétrie de l’ équation d’ état nucléaire. Un objectif de ce travail a été notamment de contraindre les modèles théoriques grâce à l’expérience. Nous avons ainsi appliqué une étude comparative entre les données, le modèle géométrique ELIE et le modèle de transport AMD, désexcités par le code GEMINI++ et filtrés. Cette étude a mis en exergue que le modèle AMD avec un potentiel effectif Gogny asysoft reproduit mieux l’ évolution expérimentale du N/Z du PLF et la hiérarchie des multiplicités des LCP. Enfin nous avons observé que les rapports isotopiques issus des modèles ne reproduisent pas d’enrichissement en neutrons à la mi-rapidité contrairement à l’expérience. / In this work we study the 40,48 Ca+ 40,48 Ca collisions at E = 35 AM eV , measured at GANIL with the coupling of the large acceptance spectrometer VAMOS and the multi-detector array INDRA. During such collisions transport models predict the formation of a low-density neckbetween two hot fragments kinematicaly close to the projectile and the target. The isotopic identification of the projectile-like fragment (PLF) provided by VAMOS, coupled to the topology of the light-charged particles (LCP) detected in coincidence with INDRA, show that the N/Z ratio of the products is influenced by the N/Z of the system (projectile and target). The mean multiplicities associated to the LCP follow a hierarchy according to the system, and the one associated to deuterons and α particles may well reflect a dynamical production. A studyof the isotopic ratios have highlighted isospin transport mechanisms : the isospin drift and the isospin diffusion, both linked to the symmetry energy term of the nuclear equation of state. A goal of this work was also to constrain theoretical models using experiment. We have thenapplied a systematic study to compare data with the geometrical model elie and the transport model amd, both filtered, and using gemini++ as after-burner. This study have highlighted that the amd model with an asysoft equation of state better fits the experimental evolutionof the N/Z of the PLF and also the LCP mean multiplicites shapes. Finally we have observed that the isotopic ratios don’t reproduce the neutron-enrichment of the mid-rapidity observed in the data.

The subject of this thesis is the development of a hybrid-integrated scanning grating spectrometer based on a micro-opto-electro-mechanical device or a micro-opto-electromechanical system, respectively. Features of spectral measurement system to be emphasized are a miniaturized construction with the volume of about a sugar cube, a corresponding low mass and low power consumption. In contrast to comparable and currently available spectroscopic instruments with compact physical dimensions, the system offers advantages in terms of enhanced mobility, portability, energy efficency, feasibility for on-site analysis and sensor integration. Miniaturized spectroscopes can help to address new areas of application as well as improve already existing applications. Food analysis, medical care, environmental monitoring, qualtiy inspection, process control, generation of bioenergy as well as safety and security tasks are exemplary fields of application. Within these areas, organic compounds ubiquitously to our everyday life play an important role. The near-infrared spectral band, that is the measurement range of the hybrid-integrated grating spectrometer, is well suited for the detection as well as the qualitative and quantitative analysis of organic compounds. The system follows the construction of a Czerny-Turner grating monochromator that is characterized by a rotatable mounted diffraction grating as well as separated optics for collimation and refocusing. By the rotation of the dispersive element, the spectrum is scanned across the fixed detector and sampled time-discretely. In the case of the hybrid-integrated spectrometer, the grating is part of a micro-opto-mechanical system, with the size of about 50 mm², developed at the Fraunhofer IPMS. Additionally to the grating, the corresponding driving mechanism, the position detection for the deflection angle and two optical slits are part of this device, as well. Integrating several functional components into one structural element is the main strategy of the construction process and is applied to all remaining features. A potentioally serial manufacturing is taken into account by the assembly and joining technology involved. Apart from the theoretical basics, the state of the art, the system specifications as well as the constructive and experimental results, a major part of this thesis is concerned with the technological and constructive boundary conditions, an analytical system description and the discussion of the solution space of this class of spectroscopic instruments. / Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines hybrid-integrierten Gitterspektrometers basierend auf einem mikro-opto-elektro-mechanischen Bauelement. Auszeichnen soll sich das spektrale Messsystem durch einen miniaturisierten Aufbau mit dem Volumen eines Stück Würfelzuckers, einem dementsprechend geringen Gewicht und einer niedrigen Leistungsaufnahme. Im Vergleich zu bereits verfügbaren kompakten Spektralapparaten gleicher Funktionsweise ergeben sich Vorteile hinsichtlich Mobilität, Portabilität, Energieeffizienz, Anwendbarkeit in der Vor-Ort-Analytik und Sensorintegration. Mit miniaturisierten Spektrometern lassen sich neue Anwendungsgebiete adressieren und für bestehende Applikation bislang ungenutzte Entwicklungspotenziale erschließen. Exemplarische Einsatzfelder sind die Lebensmittelanalytik, Medizin- und Umweltmesstechnik, Qualitäts- und Prozesskontrolle, Bioenergiegewinnung sowie Sicherheitsanwendungen. In diesen Gebieten spielen die in unserem Alltag oft vorkommenden organischen Verbindungen eine wichtige Rolle. Zu ihrer qualitativen und quantitativen Analyse ist insbesondere der nahinfrarote Spektralbereich geeignet, in welchem das hybrid-integrierte Gitterspektrometer messen soll. Der Aufbau des Systems entspricht einem Czerny-Turner-Gittermonochromator, der durch ein drehbar gelagertes Beugungsgitter sowie eine getrennte Kollimations- und Refokussieroptik charakterisiert wird. Durch die Drehung des dispersiven Elementes verschiebt sich das Spektrum über einen ortsfesten Detektor, der die zeitdiskrete Abtastung durchführt. Im miniaturisierten Spektrometer ist das Gitter Teil eines am Fraunhofer IPMS hergestellten mikro-opto-elektro-mechanischen Bauelementes mit einer Fläche von nur 50 mm². In dieser Komponente sind neben dem dispersiven Element auch dessen Antrieb, die Positionsdetektion zum Bestimmen der Gitterauslenkung und zwei optische Spalte zusammengefasst. Die Strategie, mehrere Funktionskomponenten über geeignete Mikrofertigungstechniken in ein Bauteil zu integrieren, wird auch auf alle anderen Systembestandteile angewendet. Die Aufbau- und Verbindungstechniken zum Justieren und Montieren der komplexen Bauelemente berücksichtigt eine potenzielle Serienfertigung. Neben den theoretischen Grundlagen, dem Stand der Technik, den Systemspezifikationen sowie den konstruktiven und experimentellen Resultaten befasst sich die Arbeit eingehend mit technologischen und konstruktiven Randbedingungen, einer analytischen Systembeschreibung und der Behandlung des Lösungsraumes für diese Klasse von Spektralapparaten.

Organic aerosols represent one of the main sources of uncertainty affecting attempts to quantify anthropogenic climate change. The diverse physical and chemical properties of organic aerosols and the varied pathways involved in their formation and aging form the basis of this uncertainty, preventing extensive and accurate representation within regional and global scale models. This inability to constrain the radiative forcings produced by organic aerosols within the atmosphere consequently acts as a limitation to the wider objective of providing reliable projections of future climate. Biomass burning constitutes one of the main anthropogenic contributions to the global atmospheric organic aerosol (OA) burden, particularly in tropical regions where the potential for perturbations to the climate system is also enhanced due to higher average levels of solar irradiance. Emissions from biomass burning have been the subject of an intense research focus in recent years, involving a combination of field campaigns and laboratory studies. These experiments have aimed to improve the limited understanding of the processes involved in the evolution of biomass burning organic aerosol (BBOA) and contribute towards the development of more robust parameterisations for climate and chemical transport models. The main objective of this thesis was to use datasets acquired from several different global regions to perform a broad analysis of the BBOA fraction, with the extensive temporal and spatial scales provided by such measurements enabling investigation of a number of key uncertainties, including regional variability in emissions and the role of secondary organic aerosol (SOA) formation in aging smoke plumes. Measurements of BBOA mass concentration obtained using Aerodyne Research Inc. Aerosol Mass Spectrometers (AMS) were used to calculate characteristic ΔOA/ΔCO ratios for different environments, accounting for the effects of dilution and contrasting fire sizes to give a proportional representation of OA production. High levels of variability in average ΔOA/ΔCO were observed both between and within different regions. The scale of this variability consistently exceeded any differences between plumes of different ages, while a widespread absence of any sustained increase in ΔOA/ΔCO with aging indicates that SOA formation does not provide a net increase in OA mass. Despite this lack of OA enhancement, increasing proportions of oxygenated OA components in aged plumes highlight the chemical transformations occurring during the evolution of BBOA, and the additional influence of OA loss through evaporation or deposition. Potential drivers of variability in ΔOA/ΔCO at source, such as changes in fuel types and combustion conditions, were investigated for controlled fires carried out within a combustion chamber. These laboratory experiments revealed a number of complex relationships between BB emissions and source conditions. Although ΔOA/ΔCO was shown to be influenced by both fuel properties and transitions between flaming and smouldering combustion phases, the extent of these effects was limited, while variability between fires exceeded levels observed for ambient measurements. These findings emphasise the complexity of the BBOA lifecycle and the need to address the extensive uncertainties associated with its various constituent processes, in order to improve understanding of eventual climate impacts from biomass burning.

La fission nucléaire est le mécanisme de séparation d'un noyau lourd en deux noyaux appelés fragments de fission. Ces fragments excités émettent des neutrons et des gammas dits prompts pour rejoindre leur état fondamental ou métastable. L'énergie libérée lors de la fission est utilisée dans les centrales nucléaires pour fournir de l'électricité. La durée de vie et le contrôle des réacteurs nucléaires dépendent entre autres des observables de fission telles que les rendements en masse des fragments, la multiplicité et l'énergie des neutrons et des gammas prompts. La première partie de cette thèse est dédiée à l'étude du processus de désexcitation des fragments de fission avec le code de simulation Monte-Carlo FIFRELIN. Ce code, constitué de plusieurs modèles nucléaires permettant de décrire les fragments, prédit les propriétés (multiplicité, énergie) des particules promptes émises lors de la désexcitation. Lors de ce travail de thèse l'influence des modèles sur les prédictions du code a été étudiée. Les modèles étudiés sont ceux définissant le moment angulaire initial, la densité de niveaux et les fonctions de force gamma des fragments. Les résultats de ces études permettent d'identifier les modèles qui influencent significativement les prédictions du code et donc, de sélectionner la combinaison des modèles reproduisant le maximum d'observables et d'améliorer la description nucléaire des fragments. Ces études sont d'abord menées sur la fission spontanée du 252Cf pour laquelle de nombreuses données expérimentales existent ce qui permet de contraindre fortement les modèles. Des études sur la fission rapide (énergie des neutrons incidents de l'ordre du MeV) de 238U et 237Np sont ensuite réalisées. Elles sont motivées, entre autres, par le développement de nouveaux concepts de réacteurs rapides, dits de quatrième génération, permettant de réduire les quantités de déchets nucléaires et d'utiliser les réserves abondantes de 238U pour fournir de l'électricité. Les données expérimentales relatives à la fission rapide sont rares. De nouveaux dispositifs expérimentaux sont actuellement en développement afin d’étudier l’évolution des différentes observables de fission sur un large domaine en énergie d’excitation. Le dispositif FALSTAFF qui fait l'objet de la deuxième partie de cette thèse est l'un d'entre eux. Dans cette seconde partie les étapes de développement, d'optimisation et de caractérisation du premier bras du dispositif expérimental FALSTAFF sont présentées. Ce spectromètre, installé auprès de l'installation NFS (Neutrons For Science), permettra d'étudier la fission rapide en cinématique directe de nombreux actinides. La détection des deux fragments de fission en coïncidence permettra de caractériser leur énergie, leurs masses (avant et après évaporation des neutrons) et leur charge. La multiplicité des neutrons émis sera alors déterminée et nous renseignera sur le partage de l'énergie d’excitation entre les fragments. Les données mesurées serviront ultérieurement de données d'entrée au code FIFRELIN. La mesure de la vitesse des deux fragments en coïncidence (méthode 2V), avec des détecteurs de temps de vol MWPC-SeD donnent accès à la masse avant évaporation. Une chambre à ionisation axiale placée après ces détecteurs permet de mesurer l'énergie cinétique et le profil de perte d'énergie des fragments, ce qui permet de déterminer respectivement la masse après évaporation (méthode EV) et la charge nucléaire des fragments.La partie expérimentale de cette thèse est dédiée au développement des programmes de simulation et d'analyse des données, à la mise en place du système d'acquisition, à la caractérisation et à l'optimisation des détecteurs. Ce dernier point concerne essentiellement l'étude des performances de la chambre à ionisation axiale. / Nuclear fission is the process in which a heavy nucleus splits into two nuclei called fission fragments. These excited fragments emit prompt neutrons and gammas to reach their ground or a metastable state. The energy released during fission is used in nuclear power plants to provide electricity. The nuclear reactor lifespan and control depend partly on fission observables such as the fragment mass yields, the neutron and gamma multiplicity and energy. The first part of this thesis is dedicated to the study of the fission fragment de-excitation process with the FIFRELIN Monte-Carlo code. This code, containing many nuclear models describing the fragments, predicts the prompt particle properties (multiplicity, energy).During this PhD work the impact of different models on the code predictions was investigated. The models which are studied are those defining the initial angular momentum, the level density and the radiative strength function of fragments. These studies identified those nuclear properties that have a significant impact on the code predictions, and as a consequence permitted selection of the model combination suited to reproduce the maximum number of fission observables, and improving our understanding about the nuclear description of fission fragments. These studies are firstly performed on the spontaneous fission of 252Cf for which numerous experimental data are available allowing constraints to be set on the models. Studies on fast fission (incident neutron with an energy around MeV) of 238U and 237Np are then performed. They are motivated partly by the development of new fast reactor concepts, called Generation IV reactors, that will reduce the quantity of nuclear waste and burn the large amount of natural uranium to provide electricity. Experimental data concerning fast fission are scarce. As a consequence new experimental setups are currently under development. They will measure fission observables over a large excitation energy domain. One of them, called FALSTAFF, is the topic of the second part of this thesis. In the second part of this PhD thesis, the different steps concerning the development, the optimization and the characterization of the first arm of the FALSTAFF setup are presented. This spectrometer, placed at the NFS facility (Neutrons For Science), will study fast fission in direct kinematic for various actinides. The detection of both fragments in coincidence will allow characterization of their energy, their masses (before and after neutron evaporation) and their nuclear charge. The neutron multiplicity will be deduced and will provide information on the energy sharing between the fragments. This data will be later used as input for the FIFRELIN code. The velocity determination of both fragments (2V method), with MWPC-SeD time-of-flight detectors, will provide pre-neutron emission fragment masses. An axial ionization chamber, placed after those detectors, will measure the kinematic energy and the energy loss profile of fragments, which will provide respectively the post-neutron emission mass (EV method) and the nuclear charge. The experimental part of this thesis is dedicated to the development of simulation and data analysis software, the configuration of the data acquisition system, the characterization and the optimization of the detectors. This last item mainly concerns the axial ionization chamber.

La production hadronique des Quarkonia est un puzzle de longue date, qui teste la capacité des physiciens des particules à décrire les interactions de couleur. Même si la structure de la chromodynamique quantique (QCD) est bien définie et inspirée par l’électrodynamique quantique (QED), les différences par rapport à cette dernière rendent très difficile la description théorique des propriétés des hadrons.Un grand nombre de modèles et de théories effectives des champs ont été proposés pour décrire la production de quarkonia lourds, mais aucune n'a réussi à prédire, de façon fiable, différentes observables. En particulier, la QCD non relativiste (NRQCD) est arrivée à décrire les sections efficaces des quarkonia au Tevatron, mais a failli pour la prédiction du degré de polarisation du J/psi. Par contre, le modèle singulet de couleur (CSM: Color Singlet Model) présentait des résultats légèrement meilleurs du coté de la polarisation mais avait des problèmes avec la normalisation et la forme des sections efficaces différentielles.Le démarrage du LHC au CERN est une excellente opportunité expérimentale pour résoudre ces problèmes. En effet le saut en énergie, par rapport au Tevatron, permet d'avoir des sections efficaces de quarks lourds bien plus élevées que dans le passé, de plus les performances excellentes des expériences LHC nous permettent de procéder à des analyses difficiles.ALICE est l’expérience du LHC dédiée à l’étude de la matière dense et chaude produite dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes : le plasma de quarks et de gluons (PQG). Pendant les deux premières années de prises de données, elle a montré des performances excellentes pour la détection des J/psi, aussi bien en collisions PbPb qu’en collisions pp.Dans cette thèse est présenté la mesure de la polarisation de J/psi inclusif, produits dans les collisions pp à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV. L’analyse a été effectuée sur presque 80% de la statistique recueillie par le spectromètre à muons d’ALICE en 2010. Elle a été basée sur l’extraction de la distribution angulaire des muons provenant de la désintégration du J/psi.Les résultats obtenus par cette étude représentent la première mesure de la polarisation des quarkonia au LHC et offrent la possibilité de tester les modèles théoriques dans un régime d’énergie plus de trois fois supérieur à celui du Tevatron.Une première comparaison avec les derniers calculs théoriques est également présentée dans cette thèse. / Quarkonium hadroproduction is a long standing puzzle which tests the ability of particle physicists to describe colour interactions. Even if the structure of quantum chromodynamics (QCD) is well established and inspired to quantum electrodynamics (QED), its differences with respect to the latter make the theoretical description of hadron properties very difficult.Many models and effective field theories have been proposed in order to describe heavy quarkonia production, but none of them have been able to predict different observables in a reliable way. In particular, nonrelativistic QCD (NRQCD) succeeded in describing quarkonia cross sections at the Tevatron, but failed in predicting the degree of polarization of the J/psi. On the other hand, the color-singlet model (CSM) had slightly better results from the polarization side, but had problems with the magnitude and differential shapes of the cross sections.The startup of the LHC at CERN provides a very important experimental opportunity in solving these problems. Indeed, the big jump in energy with respect to Tevatron leads to much higher heavy-quarks cross sections than in the past and, moreover, the very good performances of the LHC experiments allow to perform delicate analysis.ALICE is the LHC experiment dedicated to the study of the dense and hot matter produce in ultrarelativistic heavy ions collisions: the quark gluon plasma (QGP). During the first two years of data taking it showed very good performance in the detection of J/psi, both in PbPb and pp collisions.In this thesis, the polarization measurement of J/psi inclusively produced in pp collisions at a center of mass energy of 7 TeV is presented. The analysis was performed on almost 80% of the statistics collected by the ALICE forward muon spectrometer during 2010. It was based on the extraction of the angular distribution of the muons coming from the J/psi decay. The results obtained with this study represent the first measurement of quarkonia polarization at the LHC and they offer the possibility to test the theoretical models in a more than three times higher energy regime with respect to Tevatron. A first comparison with recent theoretical calculations is also presented in this document.