Pour relever les défis de l'observation de la Terre et de l'astronomie, les futurs observatoires spatiaux vont requérir des télescopes de plusieurs mètres de diamètre. Les différentes contraintes liées à l'environnement spatial vont induire des déformations et des désalignements des miroirs du télescope dégradant ainsi la qualité optique des observations. L'intégration de l'optique active, utilisée depuis la fin des années 80 pour l'alignement et le maintien de la qualité optique des télescopes au sol, devient donc nécessaire. Un tel système est constitué de trois éléments : un dispositif de mesure, une fonction de correction et une boucle de contrôle qui fait le lien entre les deux éléments précédents.Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire de doctorat s'attachent, d'une part, au développement d'un estimateur des perturbations minimisant le front d'onde résiduel dans le champ du télescope. L'analyse de cet estimateur et plus généralement des performances ultimes d'un système d'optique active spatial nous a permis de mettre en évidence l'impact des hautes fréquences spatiales sur la qualité optique. La présence de telles hautes fréquences dues à l'empreinte des supports du miroir primaire nous a poussés, d'autre part, à évaluer les possibilités de leur réduction dans le cas d'un miroir de grande dimension. A l'aide d'une modélisation éléments finis d'un tel miroir nous avons réalisé des modifications locales de la structure du miroir pour adapter ses déformations aux capacités de correction de l'optique active. / To meet the challenges of Earth observation and astronomy, future space observatories will require telescopes of several meters in diameter. The various space environment constraints will induce deformations and misalignments of the telescope mirrors, thus degrading the optical quality of observations. The integration of active optics, used since the late 80s for alignment and preservation of the optical quality of the ground telescopes, becomes mandatory. Such a system consists of three elements: a measuring device, a correction set-up and a control loop which links both previous elements.The research works presented in this PhD thesis focus, on one hand, on the development of a perturbations estimator minimizing the residual wave front in the telescope field of view. The analysis of this estimator and more generally of the ultimate performance of a space active optics system enabled us to highlight the impact of high spatial frequencies on optical quality. On the other hand, the presence of such high frequencies due to the primary mirror supports print through, urged us to evaluate the possibilities of their reduction in the case of large mirrors. Using a finite element model of such a mirror, we made local modifications of the mirror structure to adapt its deformation to the correcting capabilities of active optics.

Dans le cadre du contrôle non destructif de matériaux, les scanners à rayons X sont devenus un moyen d’assurer la validité et la qualité de pièces de productions industrielles. TomoAdour, un prestataire de services privé en digitalisation 3D et tomographie industrielle à rayons X, utilise des technologies d’acquisition basées sur ce rayonnement telles qu’un scanner médical ou tomographe industriel, de manière à observer et à analyser des produits de ses clients. La nature des objets acquis (principalement de forte densité et de grandes dimensions) fait apparaître des défauts sur les images issues de ces scanners X. Il devient dès lors difficile, voire impossible, d’analyser les images produites. On notera en particulier la présence d’artefact métallique. Ce dernier est dû à la présence de matériaux très denses dans l’objet acquis et est la conséquence de la forte atténuation des rayons dans le métal et/ou de leur distorsion dans toutes les directions. Les données reconstruites sont donc souvent difficiles à interpréter directement, car ces artefacts peuvent masquer des informations importantes. De nombreuses méthodes ont été développées durant ces dernières années et la problématique de la réduction de l’artefact métallique a largement pu être étudiée, apportant bon nombre de solutions. Pourtant, les algorithmes proposés ne s’intéressent qu’aux applications médicales et ne tiennent donc pas compte des limitations physiques propres aux échantillons industriels. De plus, les méthodes proposées basent, toutes, leur traitement sur des données brutes, c’est-à-dire des données issues du scanner avant la phase de reconstruction (ensemble de radiographies ou de projections). Dans notre cas, seules les données reconstruites (tomogrammes, i.e. volume représentant l’objet) sont disponibles et il n’existe, à l’heure actuelle, aucune approche de réduction de l’artefact métallique basée sur ces reconstructions. Le but de ces travaux de recherche est donc de proposer, dans un premier temps, un outil permettant d’identifier et de quantifier l’artefact métallique dans les données reconstruites pour la correction de ces dernières. Dans un second temps, notre travail propose un ensemble d’approches adaptées à l’analyse de matériaux dans un contexte industriel [1; 2]. / In the field of non-destructive testing of materials, computed tomography became a good way to check defects in industrial piece production. TomoAdour is a private compagny specialized in 3D digitization and x-ray computed tomography, it uses medical and industrial imaging techniques to analyze materials provided by his customers. However, tomographic analysis is difficult to achieve due to the presence of high density objects (such that metal) in most produced pieces, leading to the well-known metal artifacts in reconstructed data. In X-Ray tomography, metal artifact is characterized by a local and straight hyper-signal. This observed phenomenon is due to high attenuations of the rays in the high density materials. Many different approaches have been proposed for metal artifact reduction during the last decade. However, these methods have been developed for medical application and does not take into account physical limitations specific to industrial materials. Moreover, state-of-the-art approaches start their process from the original projection data, that is to say directly from the acquired data. In our context, only reconstructed image is available due to clinical scanner usage, and there is currently no metal artifact reduction method only based on these data. The goal of this work is first to propose a tool which permit identifying and measuring metal artifact in the reconstructed data in order to correct them. Then, our work take in interest in presenting methods developed for an industrial context[1; 2].

La tomographie acoustique est une méthode d'imagerie permettant de réaliser des cartographies bidimensionnelles du plan radial-transverse des arbres en fonction de la vitesse (ou la lenteur) des ondes élastiques de basse fréquence (<20 kHz). Les images couramment obtenues avec les appareils commerciaux possèdent une résolution spatiale faible (de l'ordre de quelques centimètres) et sont parfois difficiles à interpréter. Cette résolution est limitée par l'utilisation des ondes de basse fréquence, le faible nombre de sondes et la non-prise en compte des propriétés du bois (anisotropie, hétérogénéité). À ce jour, il n'existe pas d'appareils de terrain utilisant les ultrasons, spécialement adaptés à l'imagerie des arbres sur pied. Compte-tenu des limitations évoquées, nous proposons ici deux études cherchant à améliorer la qualité des images des tomographie acoustique et ultrasonore. Dans un premier temps nous comparons des méthodes de traitement du signal pour la mesure du temps de propagation et nous en précisons des limites expérimentales de validité. L'approche développée a permis de sélectionner les méthodes de traitement du signal en caractérisant les erreurs systématiques et aléatoires induites en fonction du niveau de bruit. Dans un deuxième temps, une étude numérique de la robustesse d'algorithmes de reconstruction est proposée. Deux nouveaux algorithmes sont présentés et comparés à deux algorithmes classiques utilisés dans les appareils commerciaux. Cette comparaison est axée sur les critères liés aux contraintes expérimentales (faible nombre de sondes et mesures bruitées) et aux exigences techniques (faible temps de calcul) pour une utilisation sur le terrain. / Acoustic tomography is an imaging technique used to perform two-dimensional mappings of the radial-transverse plane of trees, based on the velocity (or the slowness) of low frequency elastic waves (<20 kHz). The images currently obtained with the commercial devices have a low spatial resolution (of the order of a few centimeters) and are difficult to interpret. These resolution is limited by the use of low frequency waves, the low number of sensors and the fact of not taking into account the properties of wood (anisotropy, heterogeneity). To date, there are no field devices using ultrasound, specially adapted for standing trees imaging. Taking into account the limitations mentioned previously, we present hereby two studies that aim to improve the quality of acoustic and ultrasonic tomography images. In the first part of this work we compare signal-processing methods for the measurement of the propagation time and we specify experimental limits of validity. The approach developed permitted to choose the signal-processing methods by characterizing their systematic and random errors associated with the noise level. In the second part of this work, a numerical study of the robustness of reconstruction algorithms is proposed. Two new reconstruction algorithms are presented and compared to two conventional algorithms used in the commercial devices. These comparison is based on the criteria related to experimental constraints (low number of sensors and noisy measurements) and technical requirements (low computation time) for use in the field.

On utilise un verre de borosilicate de baryum comme système modèle pour étudier la séparation de phase dans les liquides. Plus spécifiquement, on considère le mûrissement dans le régime hydrodynamique visqueux, où la taille caractéristique des domaines évolue linéairement en temps : ∼ (γ/η)t, avec η la viscosité et γ la tension de surface. Le système est initialement bicontinu, ce qui est nécessaire pour ce régime de croissance.La morphologie des domaines est obtenue grâce à des expériences de microtomographie à rayons X in situ sur la ligne ID19 du synchrotron ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). Des outils d’analyse d’image 3D spécialement développés pour l’étude permettent d’extraire des grandeurs d’intérêt. On a ainsi mesuré les volumes et les surfaces des domaines, les distributions de tailles de cordes, la caractéristique d’Euler et les courbures moyennes et gaussiennes locales. Ces grandeurs sont étudiées à travers le prisme de la loi d’échelle dynamique, qui prédit une croissance auto-similaire.Le système se sépare en deux phases ayant un contraste de viscosité très marqué (plusieurs ordres de grandeur). Le paramètre de contrôle essentiel est la fraction volumique de la phase la moins visqueuse. Lorsque cette phase moins visqueuse est minoritaire, elle se fragmente progressivement, jusqu’à arrêter la croissance. Cette fragmentation présente un caractère auto-similaire en raison de son couplage avec le mûrissement, ce qui génère des distributions de tailles de domaines larges, qu’on prédit sous la forme d’une loi puissance. Plus généralement, le mûrissement de la structure suit la loi d’échelle dynamique tant que la fragmentation reste marginale.On utilise un verre de borosilicate de baryum comme système modèle pour étudier la séparation de phase dans les liquides. Plus spécifiquement, on considère le mûrissement dans le régime hydrodynamique visqueux, où la taille caractéristique des domaines évolue linéairement en temps : ∼ (γ/η)t, avec η la viscosité et γ la tension de surface. Le système est initialement bicontinu, ce qui est nécessaire pour ce régime de croissance. La morphologie des domaines est obtenue grâce à des expériences de microtomographie à rayons X in situ sur la ligne ID19 du synchrotron ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). Des outils d’analyse d’image 3D spécialement développés pour l’étude permettent d’extraire des grandeurs d’intérêt. On a ainsi mesuré les volumes et les surfaces des domaines, les distributions de tailles de cordes, la caractéristique d’Euler et les courbures moyennes et gaussiennes locales. Ces grandeurs sont étudiées à travers le prisme de la loi d’échelle dynamique, qui prédit une croissance auto-similaire.Le système se sépare en deux phases ayant un contraste de viscosité très marqué (plusieurs ordres de grandeur). Le paramètre de contrôle essentiel est la fraction volumique de la phase la moins visqueuse. Lorsque cette phase moins visqueuse est minoritaire, elle se fragmente progressivement, jusqu’à arrêter la croissance. Cette fragmentation présente un caractère auto-similaire en raison de son couplage avec le mûrissement, ce qui génère des distributions de tailles de domaines larges, qu’on prédit sous la forme d’une loi puissance. Plus généralement, le mûrissement de la structure suit la loi d’échelle dynamique tant que la fragmentation reste marginale. / We use a barium borosilicate glass as a model system to study phase separation in liquids. We consider here the coarsening process in the viscous hydrodynamical regime, where the characteristic length scale grows linearly with time : ∼ (γ/η)t, with η the viscosity and γ the interfacial tension. The system is initially bicontinuous, which is mandatory for this growth regime.X-ray microtomography experiments are performed in situ at the ID19 beamline of the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in order to obtain the morphology of the domains. We developed dedicated image processing routines for the analysis of the 3D images. We computed the volumes and surface areas of the domains, chord-length distributions, the Euler characteristic as well as local mean and Gaussian curvatures. Dynamic scaling hypothesis predicts a self-similar growth, which served as a basis for the discussion of these measurements. The glass separates in two phases with a very high viscosity contrast (several orders of magnitude). The main control parameter in our experiments is then the volume fraction of the less viscous phase. When this low-viscosity phase is the minority one, it undergoes a gradual fragmentation that eventually stops the coarsening. This fragmentation process bears self-similar features, which result in a wide distribution of domains sizes. We indeed predict a power-law distribution. More generally, we observed that the coarsening process follows the dynamic scaling hypothesis as long as fragmentation remains insignificant.

Une plaque de plâtre allégée est un produit constituée d’un cœur, « mousse de plâtre », dont la porosité peut atteindre 75% et de revêtements de carton. Il est important de comprendre et caractériser le comportement mécanique de la plaque de plâtre pour optimiser le compromis résistance thermique / tenue mécanique. Pour répondre à cet objectif, des méthodologies spécifiques de corrélation d’images numériques et d’identification du comportement mécanique dans des régimes fortement non-linéaires (endommagement, effondrement de la porosité, fissuration macroscopique…) ont été développées et mises en œuvre. Une première classe de propriétés mécaniques, conditionnant la manutention et la pose des plaques, concerne la tenue à la flexion. Des essais de flexion trois et quatre points ont été réalisés jusqu’à la rupture. La corrélation d’images numériques 2D a été utilisée pour suivre la cinématique de l’essai. Le comportement de la plaque de plâtre en flexion a été identifié grâce à une description continue et homogénéisée de type poutre où la dégradation progressive de la rigidité de la plaque est décrite par une loi d’endommagement. Une procédure d’identification spécifique est présentée où imperfections expérimentales et brisures éventuelles de symétrie sont prises en compte. L’analyse montre que le comportement de la plaque en flexion est essentiellement piloté par les propriétés mécaniques de la face cartonnée et de la qualité de l’interface papier-plâtre. Le mécanisme de rupture en flexion a été également identifié par des essais in-situ dans un tomographe. Une deuxième catégorie de propriétés mécaniques concerne un essai normatif d’arrachement. Grâce à des tests réalisés au sein d’un tomographe, et à l’analyse de la cinématique par corrélation d’images volumiques, les différentes étapes clefs ont été identifiées, et la compaction du cœur par effondrement de la porosité sous compression a été reconnu comme le facteur limitant. Dans le but de mieux comprendre ce mécanisme de ruine des essais d’indentation sphérique tomographiés ont été réalisés sur des échantillons de mousse constitutive du cœur de la plaque. Sous l’indenteur, une transition brutale entre comportement élastique et compaction forte accompagnée d’un effondrement de la porosité est visible. Pour répondre à la nécessité d’estimer finement l’état de déformation multiaxiale qui caractérise cette transition, une procédure originale de corrélation d’images volumiques intégrée a été développée. Elle s’appuie sur un code commercial d’éléments finis comme moyen de générer une base cinématique adaptée à l’essai d’indentation sphérique. Le couplage d’essais mécaniques in-situ, la corrélation d’images volumiques et la simulation numérique d’une part, et l’intégration d’informations connues a priori dans la démarche d’identification d’autre part ont permis d’identifier un critère de ruine local. Le comportement triaxial du plâtre poreux a été caractérisé également via des essais triaxiaux homogènes, en suivant différents trajets de chargement. Le comportement triaxial du plâtre moussé a été identifié. Les résultats obtenus sont en accord avec les résultats de l’identification conduite sur l’essai d’indentation. / Lightweight plasterboard is a product composed of a "plaster foam" core whose porosity can reach 75% lined with two sheets of paper. To optimize the compromise between thermal resistance and mechanical strength, it is important to understand and characterize the mechanical behavior of the plasterboard. In the present work, specific methodologies for digital image correlation and identification of the mechanical behavior in highly nonlinear regimes (damage, collapse of porosity, macroscopic cracking ...) have been developed and implemented. A first set of mechanical properties, crucial for handling and placarding, concerns the bending strength. Three and four points bending tests were performed until failure. Digital image correlation was used to follow the kinematic of the test. The behavior of the plasterboard has been identified through a homogenized continuum description based on plate kinematic where the progressive degradation of bending stiffness is described through a damage law. A specific procedure for identification is presented where experimental imperfections and symmetry breakdown are tolerated and accounted for. The analysis shows that the mechanical behavior of the plasterbaord in bending test is controlled primarily by the mechanical properties of the paper lining and the quality of gypsum / paper interface. The failure mechanism in bending test was also identified through in-situ tests performed inside the tomograph. A second category of mechanical properties relates to a normative test “Nail pull test”. Through tests conducted inside the tomograph and the analysis of the kinematics by digital volume correlation, the different key stages of the failure mechanism have been identified. The compaction of the core by the collapse of porosity in compression has been recognized as the limiting factor. In order to better understand the compaction mechanism in-situ spherical indentation tests were performed on foamed samples prepared from the board core. The results from the in-situ experiment show that a compacted zone develops under the indenter, displaying a very sharp boundary with the undamaged material that behaves elastically. To meet the need for estimating accurately the state of multiaxial strain that characterizes this transition, a new methodology is presented. It is an integrated digital volume correlation based on a library of fields adapted to the spherical indentation test and computed from commercial finite element software. Coupling in-situ mechanical tests, digital volume correlation and numerical simulations on the one hand, and integration a priori known information in the identification process on the other hand allowed us to identify a local failure criterion. The behavior of porous plaster was also characterized via homogeneous triaxial tests, by following different loading paths. The triaxial behavior of foamed plaster has been identified. The results are in agreement with those obtained via the identification procedure conducted on the spherical indentation tests.

Ce travail de thèse a pour objectif de développer une nouvelle technologie afin de fournir une solution bas coût et simple d’utilisation pour les raccordements de fibres optiques entre elles. Cette technologie fibre-fibre pourra être étendue à des raccordements fibre-composant d’optique intégrée.Cette nouvelle technique est basée sur la photo-polymérisation d’une solution chimique, utilisée pour reconstruire une structure d’indice guidante entre les deux éléments de guides optiques à connecter. Pour mettre au point cette technologie nous nous sommes concentrés sur la réalisation d’un raccordement de deux fibres optiques.Après une analyse des technologies existantes et des causes de pertes lors des raccordements entre deux fibres optiques, nous détaillons les différentes solutions de photo-polymères employés. Nous abordons le fonctionnement de la polymérisation radicalaire, ainsi que la composition des solutions utilisées, puis nous présentons les performances attendues. Pour cela nous utilisons un environnement de simulation FDTD (Finite Différence Time Domaine), ce qui nous permet de mettre en évidence que cette technique de raccordement a le potentiel d’être équivalente aux techniques employées dans les télécoms de nos jours. Toujours dans l’objectif d’étudier ce nouveau type de connexion, et d’en optimiser les performances, nous avons mis en place une méthode d’analyse de la répartition de l’indice de réfraction au cœur même des connexions polymère. Pour cela nous employons une méthode de tomographie interférométrique, que nous avons adapté à la mesure de fibre et de petits objets en extrémité de fibre. Cette nouvelle technique d’analyse, développée en partenariat avec le département mécatronique de l’Université de Varsovie, permet de reconstruire une cartographie en trois dimensions de la répartition de l’indice de réfraction. Nous avons ainsi pu analyser des connexions polymères réalisées avec différentes solutions photochimiques, et observer les défauts d’homogénéité d'indice. Ceci dans le but de reproduire le plus parfaitement possible la structure d’indice des fibres optiques, et par là même réduire au maximum les pertes optiques au niveau de la connexion. A l’aide de ces analyses, nous sommes arrivés à l’application final de cette technique pour le marché des Télécommunication optiques : Nous avons ainsi réaliser des prototypes de raccordement de deux fibres optiques, ainsi que de tous les outils nécessaires à leur réalisation sur le terrain, et avons démontré que leur performances étaient équivalente aux produits aujourd’hui présent sur le marché. / The aim of this thesis is to develop a new technology providing a low cost and “easy to use “solution for interconnections of optical fibers. This fiber-optic technology can be extended to connections between fiber and integrated optical component. This new technique is based on photo-polymerization of a chemical solution used to rebuild a guiding index structure between two elements of optical waveguides. With the aim to study this new type of connection, and optimize it’s performances, we have implemented a method for analysing the distribution of the refractive index within the polymer connexions. For this we use an interferometric tomography method, that we adapted to measure the fiber and small items at fiber end. This new analysis technique, developed in partnership with the Department of Mechatronics of Warsaw University, allows to reconstruct a three-dimensional mapping of the refractive index distribution. We are able to analyse polymers connections made with different photochemical solutions and observe defects in the index homogeneity. This is done in order to replicate as possible the index structure of optical fibers, and thereby minimize optical losses at connection. Using these analysis, we set to the final application of this technique, at the optical Telecommunications market: we have developed prototypes of splicing between two optical fibers, as well as designed all necessary tools for their implementation in the field, and we have demonstrated that their performance is equivalent to products now available on the market.

La portée de cette thèse est de montrer le potentiel de l'imagerie térahertz (THz) pour l'évaluation non-destructive et non-invasive d’objets liés à notre héritage culturel. A cette fin, nous avons développé un spectro-imageur THz permettant une analyse spectroscopique des objets sur la gamme de fréquence 0-3 THz. Le système permet aussi de mesurer des variations d’épaisseur inférieures à 30 µm suite à une analyse du « temps de vol » lié à la propagation des impulsions THz entre l’émetteur et le détecteur. Ainsi, nous avons pu révéler des esquisses dissimulées sous diverses couches de peinture ou de plâtre. Nous avons également mis au point un scanner THz portable monochromatique pour une analyse tomographique des objets. Après une étude en laboratoire, une campagne de mesures a été réalisée au Musée d’Aquitaine (France) afin de démontrer l’intérêt de ce système de caractérisation optique 3D pour diverses pièces du musée et notamment certaines antiquités égyptiennes vieilles de 3500 ans qui ont pu ainsi livrer une partie de leurs mystères. / The scope of this thesis is to demonstrate the potential of terahertz (THz) imaging for non-destructive evaluation of various artworks associated with a complete 3D volumetric inspection. For this purpose we used a pulsed THz time-domain spectrometer and a portable millimeter continuous wave scanner. Time-of-flight of THz electric field and material dependent spectroscopic information allows the analysis of various artistic samples. THz imaging was able to reveal buried layer information, covered by several layers of painting and plaster. It was also possible to evaluate the variations of the painting thickness along with their spectroscopic features in the THz range. The portable imaging system was used for the inspection of real historical art samples preserved at museum of Aquitaine (France). THz computed tomography has been performed for visualizing volumetric objects. Different reconstruction methods have been compared in order to enhance final image quality with the optimization of the number of projections. Finally the tomographic technique was used for a complete 3D inspection of historical art objects.

L'objectif de ce travail de recherche est le développement d'un système fibré d'imagerie point par point d'auto fluorescence multi-excitation, de tissus biologiques en utilisant la technique de fluorescence hyperspectrale et l'étude d'un système de tomographie optique cohérente comme possible modalité supplémentaire. La première partie de ce rapport présente les propriétés optique des tissus biologiques et les fluorophores pertinents pour la détection de tumeurs cancéreuses. La deuxième partie présente l'instrumentation du système d'imagerie de fluorescence et l'analyse hyperspectrale des résultats obtenus in vitro.Il est démontré la pertinence de ce type d'analyse qui permet de déterminer la concentration de certains fluorophores. La troisième partie présente le système de tomographie optique cohérente appelé "scan free" OCT car il permet de réaliser des images sans déplacement d'éléments optiques. Ce système est caractérisé et présente des fonctionnalités intéressantes comme la compensation de la dispersion dépendante de la profondeur. Les divers résultats obtenus montrent que ces deux techniques sont complémentaires car elles apportent des informations de nature différentes. La première technique donne de se informations sur la composition biochimique des tissus, la seconde donne des information sur la structure. / The aim of this activity is the development of a mono point imaging fiber system which uses hyperspectral multi-excitation auto fluorescence technique for biological tissues and the study of an Optical Coherence Tomography system like another modality. At first, this report presents the optical properties of biological tissues and the relevant fluorophores for cancerous tumors detection. Secondly, the fluorescence imaging system instrumentation and hyperspectral analysis are presented with in vitro results. The third part presents the "scan free" optical coherence tomography system which is able to image without optical displacement. It's characterized and have interesting functionality like depth dependant dispersion compensation. These both techniques are complementary because they get different kind of information. The information of the first one is about biochemical composition of the tissues and the information of the second one is about the stucture.

La production à l'échelle industrielle et la diversité d'utilisation des nano-objets manufacturés, leurs agrégats et agglomérats (NOAA) et leur possible libération dans l'environnement aquatique naturel ont conduit à une préoccupation croissante parmi la communauté scientifique des sciences de l'environnement et des nanotechnologies. Parmi eux, les ciments photocalytiques sont basés sur la propriété photocatalytique de NOAA-TiO2 ajoutés dans la matrice du ciment. Lors de l'exposition au rayonnement UV, les NOAA-TiO2 provoquent l‘oxydation (i.e. dégradation) des composés adsorbés à la surface du ciment. Sa validation environnementale est requise, en termes d'impacts et risques associés à l'incorporation des NOAA-TiO2. Le but de cette étude est de déterminer les mécanismes de relargage des NOAA-TiO2 incorporés dans le ciment autonettoyant durant le processus de vieillissement et d’identifier les paramètres qui pourraient le contrôler. Les éléments relargués (fractions particulaires et solubles) et leurs cinétiques ont été quantifiés par ICP-OES et caractérisés par MET. Nous avons ensuite analysé la phase solide (du cœur à la couche altérée) en utilisant plusieurs techniques aux rayons X, la DRX (diffraction des rayons X), μ-XRF (micro X-Ray spectroscopie) et une combinaison sans précédent de nano et micro X-ray tomographie pour effectuer une caractérisation complète de la matrice du ciment altéré comprenant la structure de pores. / The industrial scale production and wide variety of applications of manufactured nano-object, their aggregates and agglomerates (NOAA) and their possible release into the natural aquatic environment have produced an increasing concern among the nanotechnology and environmental science community.Among them, the photocatalytic cements are based on the photocatalytic property of TiO2-NOAA added in the cement matrix. During continuous UV radiation exposure, TiO2-NOAA lead to the oxidation (i.e. degradation) of compounds adsorbed at the cement surface. Such NOAA application in building construction is promising as it exhibits improved properties but its environmental validation (in terms of impacts and risks associated with the incorporation of TiO2 NOAA) is also required.The aim of this study is to determine the mechanisms of TiO2-NOAA release from a self-cleaning cement during aging process and to identify cement parameters controlling it.. The elements released (particulate and soluble fractions) and their kinetic were quantified by ICP-OES and characterized with TEM. We analyzed the solid phase (core to altered layer) using several X-ray based techniques: XRD (X-Ray Diffraction), µ-XRF (micro X-Ray Spectroscopy) and an unprecedented combination of nano and micro X-ray computed tomography to perform a original and omplete altered cement matrix characterization including pore structure.

The region of West Bohemia/Vogtland in the Czech–German border area is well known for the repeated occurrence of earthquake swarms, CO2 emanations and mofette fields. To deepen the understanding of these phenomena local earthquake tomography of the Vp and Vp/Vs structure and attenuation tomography are carried out in this study. In comparison with previous investigations the travel time tomography revealed more details of the near-surface geology, potential fluid pathways and features around and below the swarm focal zone. In the uppermost crust, for the first time the Cheb basin and the Bublák/Hartoušov mofette fields were imaged as distinct anomalies of Vp and Vp/Vs. The well-pronounced low-Vp anomaly of the Cheb basin is not continuing into the Eger rift indicating a particular role of the basin within the rift system. A steep channel of increased Vp/Vs is interpreted as the pathway for fluids ascending from the earthquake swarm focal zone up to the Bublák/Hartoušov mofette fields. As a new feature, a mid-crustal body of high Vp and increased Vp/Vs is revealed just below and north of the earthquake swarm focal zone. It may represent a solidified intrusive body which emplaced prior or during the formation of the rift system. The enhanced fluid flow into the focal zone and triggering of earthquakes could be driven by the presence of the intrusive body if cooling is not fully completed. The assumed intrusive structure is considered as a heterogeneity leading to higher stress particularly at the junction of the rift system with the basin and prominent fault structures. This may additionally contribute to the triggering of earthquakes. The three-dimensional (3-D) P-wave attenuation (Qp) model for West Bohemia is the first of its kind. Path-averaged attenuation t * is calculated from amplitude spectra of time windows around the P-wave arrivals of local earthquakes. Average value or Qp for stations close to Nový Kostel are very low (< 150) compared to that of stations located further away from the focal zone (increases up to 500 within 80 km distance). The SIMUL2000 tomography scheme is used to invert the t * for P-wave attenuation perturbation. Analysis of resolution shows that the model is wellresolved in the vicinity of earthquake swarm hypocenters. The prominent features of the model are located around Nový Kostel focal zone and its northern vicinity. Beneath Nový Kostel a vertically stretched (down to depth of 11 km) and a highly attenuating body is observed. This might be due to fracturing and high density of cracks inside the weak earthquake swarm zone in conjunction with presence of free gas/fluid. Further north of Nový Kostel two high attenuating body are located at depths between 2 to 8 km which can represents trapped laterally distributed fluids. The eastern anomaly shows a good correlation with the fluid accumulation area which was suggested in 9HR seismic profile.