Lors de l'été 2005, une équipe de scientifique du centre de recherche et développement pour la Défense Canada (division de Valcartier) a effectuée des essais à l'aide d'un prototype de spectromètre imageur aéroporté. Un échantillon varié de cibles a été utilisé, dont une série d'explosion au sol. Le but de ce mémoire est de déterminer la possibilité, uniquement fondé sur les données recueillies par le spectromètre, d'identifier les différents types d'explosifs ayant été détonnés et mesurés, et ainsi généraliser que ce prototype puisse être utilisé à des fins appliquées aux explosifs. Afin de répondre à ce but, le mémoire aborde premièrement les principes fondamentaux du spectromètre dont il est question, et explique les caractéristiques de fonctionnement de l'instrument, se penchant aussi sur ses limites, ses paramètres et ses possibilités d'exploitation. On traite ensuite de la mise en œuvre des essais et de quelle façon les données ont été recueillies, suivi d'un développement détaillé des manipulations qu'ont subit les données afin de pouvoir être analysées aisément. Finalement, on termine avec l'interprétation des données, permettant ainsi de conclure si un potentiel d'application existe pour un tel instrument, quant aux explosifs en général. / During the summer of 2005, a scientific team of the Defence Research and Development, Canada Centre (Valcartier Division) has carried out a series of tests using an airborn imaging spectrometer prototype. A great sample of tragets was used, including a series of ground explosions. The aim of this thesis is to determine the possibility, only based on the data acquired by the spectrometer, of identifying the different types of explosives detonated and measured, thus generalizing that this prototype can be applied to explosive purposes. In order to meet this goal, the thesis tackles first of ail the fundamental principals of the spectrometer at hand, and examines the operating characteristics of the instrument, explaining also its limits, parameters and utilization possibilities. We then discuss the tests coordination and by what means the data was collected, followed by a detailed appreciation of the manipulation the data has undergone in order to be easily analyzed. The thesis ends with the data interpretation, thus enabling to conclude an application potential of the instrument with regards to explosives in general.

Application aux calculs radiocristallographiques des algorithmes de transformation de Fourier rapide (Fast Fourier Transform (FFT)).

La spectrométrie par transformée de Fourier (STF) dans le visible est sur le point de percer en instrumentation astronomique grâce au nouveau Spectromètre Imageur de l'Observatoire du mont Mégantic (SpIOMM). Cet appareil a connu plusieurs phases de développement et de conception avant de devenir pleinement fonctionnel. Le sujet du présent projet consiste en la dernière phase de développement de SpI OMM, soit l'implantation d'un nouveau système d'asservissement en angle des miroirs de l'interféromètre de type Michelson. En effet, cet interféromètre est très sensible aux conditions environnantes et il est primordial de s'assurer que l'angle de désalignement est inférieur à 1 Jlrad pour maximiser et garder constante l'efficacité de modulation de la cavité interférométrique durant toute la prise de mesure, qui peut s'étirer jusqu'à toute une nuit. L'instrument étant désormais fonctionnel, des observations au télescope furent possibles dès juin 2007. Une fois la fiabilité de l'appareil confirmée par plusieurs mesures réussies, la mesure du champ de vitesse de la nébuleuse du Crabe fut entreprise. Le défi de cette étude consiste à bien identifier les raies nébulaires puisque la structure en expansion très rapide est sujette à un fort décalage Doppler et donc à un chevauchement des spectres provenant des différentes structures. En plus de pouvoir résoudre chaque structure physique de Ml , ce projet a rendu possible la mesure des rapports de raies [NII]/Hα, [SII]/ Hα et [SIl] [lambda]6717 / [SIl] [lambda]6731. Ces cartes tridimensionnelles encore jamais obtenues pour MInous renseignent sur le processus d'émission de la lumière (radiatif ou collisionnel), sur sa densité électronique et sur sa dynamique d'expansion. Principalement, ces cartes ont confirmé l'asymétrie nord-ouest/sud-est déjà perçue dans la littérature à partir de la membrane pour le filament nord/ouest.

Ce document contient les objectifs, le cheminement suivi et les résultats obtenus d'un projet visant à identifier le nombre d'onde sur différents types de plaques représentatives de ce qui est utilisé en aéronautique. Dans une première partie, on y définit les enjeux du sujet, liés au domaine aéronautique et le contexte dans lequel ce projet se déroule. A la suite de quoi, est exposée la revue de l'état de l'art sur les méthodes existantes de mesure du nombre d'onde. Le projet en lui-même est ensuite défini avec un objectif principal fixe qui est de mesurer le nombre d'onde d'une plaque à partir de mesures vibratoires. Pour cela deux méthodes seront utilisées; la méthode de différence de phase permettant d'effectuer la mesure sur les plaques simples ou composites et la méthode du passage dans le domaine des nombres d'onde permettant cette même mesure sur des plaques plus complexes (plaque épaisse ou raidie par exemple). Pour chaque méthode, un cheminement équivalent est utilisé. Dans un premier temps, on développe et implémente la méthode choisie de manière basique, puis on réalise l'étude paramétrique permettant de connaitre les conditions optimales de fonctionnement des deux méthodes, enfin une validation expérimentale est réalisée. Dans ce document, les deux méthodes seront aussi comparées pour en déduire dans quelles conditions il faut utiliser l'une ou l'autre des méthodes. La méthode de la différence de phase donne de bons résultats dans le cas de plaques simples et composites si on est capable d'exciter suffisamment toutes la gamme de fréquence. La méthode du passage dans le domaine des nombres d'onde quant à elle est apte à mesurer le nombre d'onde sur tous types de plaques et dans toutes les directions si la zone de mesure est suffisamment grande.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse qui permet de travailler sur une large gamme d’échantillons. Elle est utilisée dans de nombreux domaines de recherche comme la chimie analytique, la protéomique, la lipidomique et la métabolomique…Dans un premier temps, mon travail s’est focalisé sur le développement d’une méthode indépendante d’analyse de données par spectrométrie de masse à transformée de Fourier bidimensionnelle. Pour augmenter la résolution en première dimension, une analyse FT-ICR 2D avec un échantillonnage non uniforme (NUS) a été développée. L’augmentation de la résolution dans la première dimension a permis l’obtention d’une haute résolution pour les ions précurseurs. La FT-ICR 2D a été utilisée avec succès pour l’analyse de triacylglycérols contenus dans du plasma mais aussi pour l’analyse d’échantillons archéologiques.Dans un second temps, une stratégie protéomique conjointe bottom-up et top-down a été appliquée à l’analyse d’échantillons archéologiques et paléontologiques à partir d’ossements ou de céramiques. Le développement d’une méthodologie bottom-up, a permis à partir d’ossements archéologiques d’espèces inconnues l’identification des protéines et leurs modifications chimiques. Cet ossement a pu être attribué comme appartenant à l’espèce Homo sapiens. Une analyse top-down a été utilisée pour l’analyse d’échantillons archéologiques. Pour la première fois, une protéine (la caséine de lait) a été identifiée dans un échantillon archéologique d’amphore de l’époque de l’empereur Claude (1er siècle de notre ère) grâce la détection de grands fragments de caséine. / Mass spectrometry is a method of analysis which works on a wide range of sample types. It is used in many research fields such as analytical chemistry, proteomics, lipidomics and metabolomics...Firstly, my work was dedicated to the development of an independent data analysis methodology based on two-dimensional Fourier transform mass spectrometry. For increasing the resolution on the first dimension a 2D FT-ICR analysis with non-uniform sampling was developed. The resolution increase in the first dimension leading to high resolution for the precursor ions. The 2D FT-ICR has been successfully applied for the analysis of triacylglycerol contained on plasma and also for archaeological samples. This methodology led to 2D maps allowing a rapid classification of plants or animals samples.Secondly, a joint bottom-up and top-down proteomics strategy was applied for the analysis of archaeological and paleontological samples from bones or ceramics. The development of a bottom-up methodology, allowed the identification of proteins and their chemical modifications from archeological bones. These bones have been attributed to Homo sapiens. The development of a top-down methodology was applied to the analysis of archaeological ceramic. For the first time, a protein (milk casein) was identified in an archaeological sample of an amphora from Claudius emperor era (1st century A.D) via the detection of large fragments of casein. This first application of the top down proteomics showed that new information can be provided such as the in situ molecular degradation.

Pour répondre au besoin de miniaturisation des spectromètres de terrain travaillant dans l’infrarouge, l’ONERA a développé un nouveau concept baptisé MICROSPOC. Ce dispositif est un détecteur infrarouge auquel a été intégré un interféromètre à deux ondes, constituant un spectromètre statique par transformée de Fourier. Ce plan focal infrarouge modifié, qui fusionne la fonction interférométrique et la fonction de détection, associé à une optique de tête simplifiée, permet d’envisager la réalisation d’instruments très compacts. L’objectif de cette thèse est de concevoir un spectromètre infrarouge miniature basé sur le dispositif MICROSPOC. Dans un premier temps, un travail théorique a été mené, dans l’objectif de dimensionner un système optique très compact. Notre choix s’étant orienté vers un système optique de collection (le détecteur voit une source étendue à distance finie), l’étude de l’acceptance angulaire de MICROSPOC dans ces conditions d’éclairement est indispensable afin de prévoir le contraste et la forme des franges d’interférence. Les résultats montreront la grande acceptance angulaire de MICROSPOC.Dans un second temps, un démonstrateur basé sur un composant MICROSPOC et sur le système optique simplifié a été réalisé. Ce démonstrateur a été caractérisé en laboratoire puis utilisé sur le terrain lors d’une campagne de mesures. Ces différentes exploitations ont montré la robustesse de l’instrument malgré l’obtention d’interférogrammes présentant divers défauts.Dans un troisième temps, une chaîne de traitement a été développée afin d’estimer un spectre à partir d’un interférogramme obtenu à l’aide du démonstrateur. Du fait des caractéristiques intrinsèques de MICROSPOC, la transformée de Fourier n’est pas la meilleure solution pour estimer un spectre. Nous l’avons montré en nous intéressant aux effets des disparités de longueur d’onde de coupure du détecteur sur l’estimation d’un spectre. Nous nous sommes alors tournés vers une approche consistant à utiliser la caractérisation spectrale de l’instrument pour inverser la mesure. Cette approche donne des résultats satisfaisants.Enfin, le but principal de cette thèse a été élargi par la conception et la réalisation de différents démonstrateurs combinant une fonction d’imagerie à une fonction de spectrométrie. Les premières pistes pour la conception d’un spectromètre qui tient dans la main ont été données. / In order to satisfy the need for handheld infrared spectrometers, the ONERA developed a new concept called MICROSPOC. This device is an infrared focal plane array with a built-in two-wave wedge-like interferometer and forms a static Fourier-transform spectrometer. This modified focal plane array, which merges the detection function and the interferometric function, in association with a simplified optical system, allows to consider the realisation of a much compact instrument. The goal of this thesis is to design and to realize a miniaturized infrared spectrometer based on the MICROSPOC concept.Firstly, a theoritical work has been led in order to design a compact optical system. Since we have chosen a collection optical system (the focal plane array sees an extended source placed at a finite distance), the study of MICROSPOC angular acceptance in these lightening conditions is needed in order to predict the contrast and the shape of interference fringes. The huge angular acceptance of MICROSPOC will be established with the results of this study.Secondly, a demonstrator based on MICROSPOC device and on the simplified optical system has been realized. This demonstrator has been caracterized in the laboratory and used in real conditions of a measurement campaign. These different exploitations have shown the robustness of the instrument despite some defaults on acquired interferograms.Then, a processing chain has been developed in order to estimate a spectrum from an interferogram acquired with our demonstrator. Considering the MICROSPOC’s own characteristics, the Fourier-transform is not the best way to estimate a spectrum. We have come to this conclusion by studying the effects of cut-off wavelenghts disparities of the detector on the spectrum estimation. At this point we have considered an approach that consists of using the spectral characterization of the instrument in order to inverse the measure. This approach gives satisfying results.Finaly, the main goal has been widened with the design and the realisation of other instruments that combine a spectrometric function and a imaging function. The first elements for the design of a handheld spectrometer have been given.

On étudie les multiplicateurs, c'est-à-dire les opérateurs bornés qui commutent avec les translations sur un espace de fonctions sur un groupe localement compact abélien G. On obtient pour tout multiplicateur un symbole essentiellement borné sur un ensemble de morphismes continus sur G, lié au spectre simultané des translations. Nous établissons aussi des résultats analogues pour les opérateurs de Wiener-Hopf (resp. Toeplitz) sur des espaces de fonctions sur R+ (resp. Z+).

Le but de ce memoire est d'étudier les voies possibles pour minimiser le sur-coût des communications consécutif à la parallélisation d'algorithmes numériques sur machines parallèles à mémoire distribuée. La première voie explorée consiste à optimiser les schémas de communication des données et résultats mis en oeuvre dans les versions parallèles de noyaux de calcul. Nous proposons notamment de nouveaux algorithmes pour réaliser une transposition de matrices carrées allouées par blocs, sur différentes topologies de réseaux d'interconnexion. Nous avons également étudié le problème de l'échange total. Ce schéma de communication se retrouve fréquemment dans les versions parallèles d'algorithmes numériques (comme dans l'algorithme du gradient conjugué). Nous proposons des algorithmes efficaces d'échange total pour des topologies toriques. La deuxième voie qui a été explorée consiste à recouvrir les communications par du calcul. Nous avons étudié quelques principes algorithmiques de base permettant de masquer au mieux les communications. Ceux-ci sont basés, notamment, sur des techniques d'enchainement de phases de calcul et de communication, ainsi que sur le re-ordonnancement local de tâches afin d'optimiser le recouvrement. Ces techniques sont illustrées sur des algorithmes parallèles de calcul de transformée de Fourier. Les différentes implantations de ces algorithmes sur de nombreuses machines parallèles à mémoire distribuée (T3D de Cray, SP2 d'IBM, iPSC-860 et Paragon d'Intel) montrent le gain en temps d'exécution apporté par ces méthodes.

Devant la dégradation plus rapide que prévue des voies ferrées ballastées aux grandes vitesses, la SNCF a engagé des recherches en collaboration avec le LCPC. L'objectif était de pouvoir indiquer, en fonction de la vitesse et de la nature du sol, le tassement associé de la voie ferrée ballastée. Le travail s'est déroulé en deux parties : la première ([ALSHAER 2005]), consistait à rechercher une loi de tassement expérimentale en fonction de l'accélération présente dans la voie ; la seconde (notre thèse) avait pour but d'élaborer un modèle de voie dynamique permettant, en fonction de la vitesse et de la nature du sol, de donner la valeur de l'accélération verticale maximale. Nous avons développé des approches dynamiques d'abord semi-analytiques linéaires multi-couches, puis numériques non-linéaires (développements dans le code CESAR-LCPC). En comparant leurs résultats aux mesures expérimentales, on a pu sélectionner les lois de comportement adaptées, et un modèle de voie ferrée.