Le programme de physique de l'expérience ATLAS auprès de l'accélérateur LHC au CERN couvre un vaste domaine allant de la physique du Modèle Standard, avec la recherche d'un boson de Higgs, à la recherche de nouvelle physique (comme la recherche de super-symétrie ou de dimensions supplémentaires). Cette thèse s'oriente selon deux axes principaux. Elle présente premièrement des études liées à l'électronique de calibration et d'acquisition des signaux issus du calorimètre électromagnétique à argon liquide du détecteur ATLAS. Deuxièmement, elle présente des études menées dans le cadre de la recherche d'un boson de Higgs du Modèle Standard dans sa désintégration en deux photons : l'un des canaux de recherche les plus importants dans la région de basse masse favorisée par des mesures de précision et des prédictions théoriques. Ces études portent en particulier sur la reconstruction et l'utilisation des photons convertis en paires électron-positron dans le but d'améliorer le potentiel de découverte du boson de Higgs dans ce canal de désintégration. D'autres aspects liés à la validation du code de simulation rapide du détecteur ATLAS y sont également décrits, concernant ses performances sur la simulation et la reconstruction des photons convertis et non-convertis mais aussi sur le signal de physique $H\to\gamma\gamma$.

This thesis deals with a one and two dimensional numerical modeling of a low-pressure DC glow discharge in argon gas. We develop two-component fluid model which uses the diffusion-drift theory for the gas discharge plasma and consists of continuity equations for electrons and ions, as well as Poisson equation for electric field. Numerical method is based on the control volume technique. Calculations are carried out in MATLAB environment. Computed results are compared with the classic theory of glow discharges and available experimental data.

ABSTRACT PLASMA SURFACE MODIFICATION AND CHARACTERIZATION OF PMMA FILMS &Ouml / zgen, &Ouml / zge M.Sc., Department of Polymer Science and Technology Supervisor: Prof. Dr. Nesrin Hasirci Co-supervisor: Prof. Dr. Vasif Hasirci December 2011, 114 pages Surface properties play an essential role for determining the behavior of a material for many applications such as coating, printing, adhesion and prosthesis implanting since the surface is the first part that comes in contact with the environment. Although the bulk properties of some materials are at the desired level, the surface may need to be modified for a better compatibility with its surrounding. Plasma treatment is one generally preferred technique because of its high potential to create various functional groups on the surface of the sample by changing the applied plasma parameters. Some molecules can be successfully immobilized onto these surfaces using these specific chemical functional groups created by plasma. The type of the functional group is important for intended purpose of covalent binding of different molecules on the surface of a material. Present study offers important routes for optimization of the surface functionality of (PMMA) films by changing the plasma parameters. For this purpose, solvent casted polymethylmetacrylate PMMA films were modified by, nitrogen, argon and oxygen plasma by using a radiofrequency (RF) generator / and with various powers (10W, 50W, 100W) for different periods (5min, 15min and 30min). The effects of these plasma parameters (gas type, applied power, plasma time) on hydrophilicity, surface free energy, surface chemistry, and surface topography were investigated. Also, the types of surface free radicals created with oxygen plasma treatment were analysed and the decay of these radicals were examined by Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR). In general, plasma treatment reduced the contact angle of PMMA films where the most hydrophilic surface was obtained for 100W 30 min argon plasma treated sample showing superhydrophilic character with the water contact angle value of ~10&deg / . Surface free energy measurements were carried out according to Geometric Mean, Harmonic Mean, Acid-Base approach and it was found that oxygen, nitrogen and argon plasma treatments increased the surface free energy for all samples by increasing the polar components and introducing functional groups on the surface. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis results revealed that free carbonyl and carbonate groups were formed by oxygen plasma treatment, whereas carboxylic acid and free carbonyl groups were formed after argon plasma treatment, and imine, primary amine, amide and nitrozo groups were formed by nitrogen plasma. Atomic Force Microscopy (AFM) analysis revealed that the roughness of the surface increased considerably from ~2 nm to ~75 nm for the 100W 30 min oxygen plasma treated samples. ESR analysis indicated the presence of peroxy radicals on the surface of the oxygen plasma treated PMMA and the intensity of these radicals increased with increasing plasma power. Decay study of the newly created radicals demonstrated that after 1 month under the atmospheric conditions there were still peroxy radicals on the surface of PMMA. This functionality is important in leading time for further process for binding of different molecules to the surface of the materials for specific purposes. As a result, RF plasma was found to be an effective tool for modification of surface properties of materials with product diversity for intended purposes.

Cette thèse s'articule autour de la compréhension du mécanisme de brisure spontanée de symétrie électrofaible dans l'expérience ATLAS au LHC, à travers deux thématiques complémentaires : la recherche du boson de Higgs dans le canal H->gamma gamma et une recherche de dimensions supplémentaires dans le secteur des gluons. Par ailleurs, les tests de l'électronique du calorimètre électromagnétique ont permis de valider la conception des cartes contrôleur et maître SPAC, dont la responsabilité était liée au LPNHE.<br /><br />Pour la recherche du Higgs dans le canal H->gamma gamma, l'utilisation de données de simulation complète du détecteur a permis de calculer de façon précise la résolution en masse du système diphotons. Concernant le bruit de fond de jets, une étude a été faite avec des variables discriminantes afin d'obtenir, pour une efficacité de 80 % d'identification des photons, un pouvoir de réjection des jets de l'ordre de 7000. Grâce aux progrès théoriques récents, le signal et le bruit de fond ont pu être étudiés à un ordre supérieur du développement perturbatif, ce qui augmente les sections efficaces. Le potentiel de découverte profite de cette augmentation des sections efficaces et augmente de 50 % par rapport à la même analyse faite au niveau fondamental (LO). Enfin, une nouvelle analyse utilisant une méthode de maximum de vraisemblance permet d'améliorer de l'ordre de 40 % le potentiel de découverte par rapport à notre propre analyse classique. Finalement, le boson de Higgs peut maintenant être découvert dans ce canal pour une luminosité intégrée de 10 fb^(-1) pour un Higgs à 120 GeV/c^2<br /><br />Par ailleurs, le problème de naturalité de la masse du Higgs peut être résolu par l'introduction de dimensions supplémentaires dans lesquelles les gluons peuvent se propager. Nous avons montré qu'il était possible de découvrir l'existence de dimensions supplémentaires jusqu'à une échelle de compactification de 15 TeV.

The trend for designing of a titanium implant explored using different chemical compositions and crystallinity materials until people realized that the implant surface character was another important factor affecting the rate and extent of osseointegartion. Titanium received a macroporous titania surface layer by anodization, which contains open pores with average pore diameter around 5μm. An additional mesoporous titania top layer was created that followed the contour of the macropores and having 100–200 nm thickness and a pore diameter of 10 nm. Thus, a coherent laminar titania surface layer was obtained producing a hierarchical macro- and mesoporous surface. The interfacial bonding between the surface layers and the titanium matrix was characterized by a scratch test that confirmed a stable and strong bonding of the laminar titania surface layers upon titanium. The wettability to water and the effects on the osteosarcoma cell line (SaOS-2) proliferation and mineralization of the formed titania surface layers were studied systematically by cell culture and scanning electron microscopy (SEM). A synergistic role of the hierarchical macro- and mesoporosities was revealed in terms of enhancing cell adhesion, proliferation and mineralization, when compared with the titania surface with solo porosity scale topography. For the in vivo results of the evaluation of osseointegration, an argon ion beam polishing technique was applied to prepare the cross sections of implants feasible for the high resolution SEM investigation. The interfacial microstructure between newly formed bone and implants with four modified surfaces including the new hierarchical macro- and mesoporous implant surface retrieved after in vivo tests were characterized. By this approach it has become possible to directly observe early bone formation, the increase of bone density, and the evolution of bone structure. The two bone growth mechanisms, distant osteogenesis and contact osteogenesis, can also be distinguished. These direct observations give, at microscopic level, a better view of osseointegration and explain the functional mechanisms of various implant surfaces for osseointegration. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: In press. Paper 4: Manuscript.</p>

A spectroscopic diagnostic tool has been developed to determine the electron temperature and the neutral density in helium, hydrogen and argon plasmas from absolutely calibrated spectroscopic measurements. For each gas, a method of analysis which uses models specific to each species present in the plasma (neutral atom or singly ionized atom) has been defined. The experimental electron density is used as an input parameter to the models, and the absolutely calibrated spectroscopic data are processed beforehand to obtain the populations of the upper excited levels corresponding to the observed spectral lines. For helium plasmas, the electron temperature is inferred from the experimental helium ion excited level p = 4 population using a corona model, and then the neutral density is determined from the experimental helium neutral excited level populations using a collisional-radiative model for helium neutrals. For hydrogen plasmas, combinations of the electron temperature and the neutral density are determined from the experimental hydrogen neutral excited level populations using a collisional-radiative model specific to hydrogen atoms. For argon plasmas, the electron temperature is inferred from the experimental argon ion excited level populations using a collisional-radiative model for argon ions, and then the neutral density is determined from the experimental argon neutral excited level populations using a collisional-radiative model for argon neutrals. This diagnostic tool was applied to three experiments with different geometries and plasma conditions to test the validity of each data analysis method. The helium and hydrogen data analysis methods were tested and validated on helium and hydrogen plasmas produced in the VASIMR experiment, a plasma propulsion system concept. They gave electron temperatures and neutral densities that were consistent with other diagnostics and theory. The argon diagnostic tool was tested on argon plasmas produced in the VASIMR experiment, the Helimak experiment and the Helicon experiment. The electron temperature and neutral density obtained on both the Helimak and the Helicon experiments were consistent with other diagnostics and with theory, and validated the method of analysis. An impurity problem on the VASIMR experiment made it difficult for the data analysis to be validated.

No description available.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude et du développement de matériaux céramiques de type carbure pouvant être utilisés dans l'assemblage combustible des réacteurs nucléaires du futur. Depuis l'accident de Fukushima, ces céramiques réfractaires sont envisagées afin d'améliorer la sûreté dans les centrales à eau pressurisée actuelles. Sous forme de revêtements ou de gaines, ces matériaux pourraient en effet permettre de garantir une meilleure résistance de l'assemblage combustible notamment en conditions accidentelles à haute température. Le principal frein à l'utilisation en réacteur de céramiques carbures sous forme frittée est leur faible ténacité qui a conduit à envisager l'utilisation de matériaux composites à matrice céramique. Ces matériaux sont constitués de fibres ou de tubes insérés dans une matrice céramique. Depuis quelques années, des techniques complexes permettant d'envisager la fabrication de gaines étanches aux produits de fission gazeux ont été perfectionnées (Procédés CVI et NITE®, utilisation d'un liner...). Quel que soit le procédé ou la forme finale du matériau envisagé, la mise en oeuvre d'une matrice céramique à nanograins peut présenter un gain en termes de résistance à l'irradiation notamment. Certains matériaux sont à l'étude comme le carbure de titane qui présente l'avantage de présenter une très haute température de fusion et également une conductivité thermique relativement conservée sous irradiation et à haute température. Dans cette étude, nous avons choisi de nous intéresser à l'impact de la taille de grains sur certaines propriétés du matériau TiC. Notre démarche a été de synthétiser trois microstructures différentes par la technique SPS avec trois tailles de grains moyennes. Dans un premier temps, nous avons déterminé les meilleures conditions de dispersion d'une poudre commerciale nanométrique (≈40 nm). Nous avons ensuite défini les conditions optimales de frittage afin d'obtenir les trois microstructures souhaitées.

L'étude présentée ici entre dans la problématique générale des arcs électriques intervenant dans des applications industrielles telles que le soudage, le découpage, le traitement des déchets. Ce travail constitue une première phase de modélisation de cette étude générale. Le plasma est décrit par un ensemble d'équations de conservation de fluide et de l'électromagnétisme, complétés par des propriétés thermodynamiques et des coefficients de transport appropriés, en formant un système d'équations non linéaires fortement couplées. Ces équations sont écrites en supposant l'équilibre thermodynamique local, une symétrie cylindrique et un écoulement laminaire stationnaire. Ce système d'équations est résolu à l'aide du logiciel commercial FLUENT de type CFD fondé sur l'approche des volumes finis. Pour pouvoir utiliser la partie solveur nous avons résolu notre modèle en utilisant les routines UDF Users-Defined-Function. Dans une première partie, nous présentons la validation du modèle à deux dimensions et à 100 A dans l'argon par des résultats de la littérature. Cette comparaison laisse apparaître un accord satisfaisant sur les profils de température dans la colonne de plasma et des différences dans les zones proches des électrodes dues aux conditions aux limites. Dans une deuxième partie, nous présentons une étude expérimentale, à l'issue de laquelle on constate que les profils de température expérimentaux sont en accord avec ceux du modèle dans la zone de colonne positive.

Diversas aplicações do plasma de argônio tem sido encontradas na literatura. Na odontologia, suas aplicações se referem a capacidade de limpeza de componentes e aumento da energia de superfície. Os tratamentos para melhorar a energia de superfície são estudados com objetivo de criar um ambiente mais favorável para a adesão celular. Este estudo teve como objetivo avaliar histologicamente as mudanças nos tecidos moles e duros após a inserção de implantes e pilares de titânio limpos e ativados com plasma de argônio. Foram instalados 64 implantes e pilares em 8 cães Beagle, sendo randomizados em dois grupos: tratados com plasma de argônio ou não tratados. Dois tempos experimentais foram realizados: 4 e 8 semanas. Após esse período, os animais foram sacrificados, as mandíbulas foram divididas em blocos individuais e processados para confecção de lâminas para análise histológica. Na análise dos pilares, não houve diferença estatística entre os grupos, apesar de maiores níveis de osso marginal nos locais de teste em comparação com os locais de controle. Em relação aos implantes de titânio, as diferenças entre teste e controle, principalmente no período de 8 semanas, podem sugerir que o uso de plasma de argônio poderia melhorar a integração dos tecidos periimplantares à superficie dos implantes. / Several applications of argon plasma have been found in the literature. In dentistry, its applications refer to the ability to clean components and increase surface energy. Treatments for enhancing surface energy were studied in an effort to create a more favorable environment for cell adhesion. This study aimed to histologically evaluate changes in soft and hard tissues after insertion of implants and titanium abutments cleaned and activated with argon plasma. 64 implants and abutments were installed in 8 Beagle dogs, and were randomized into two groups: treated with argon plasma or untreated. Two experimental times were performed: 4 and 8 weeks. After this period, the animals were sacrificed, the jaws were divided into individual blocks and processed for histological analysis. In the analysis of abutments, there was no statistical difference between groups, despite higher levels of marginal bone in test sites compared to the control sites. Regarding titanium implants, the differences between test and control, especially in the 8-week period, may suggest that the use of argon plasma could improve the integration of peri-implant tissues to the implant surface.