Dans le domaine de l’électromagnétisme computationnel, les équations intégrales de frontière sont très largement utilisées pour résoudre certains des plus grands problèmes directs, grâce à leur grande efficacité. Cependant les équations intégrales du champ électrique et du champ combiné (EFIE et CFIE), deux des formulations les plus employées, souffrent d’instabilités à basse fréquence et à haute discrétisation, ce qui limite leur versatilité. Dans cette thèse différentes approches sont présentées pour obtenir des algorithmes applicables aussi bien à des problèmes de compatibilité électromagnétique qu’à des applications radar. Les solutions présentées incluent (i) l’extension des projecteurs dit quasi-Helmholtz (qH) aux modélisations d’ordre supérieur ; (ii) l’utilisation de ces projecteurs pour stabiliser l’équation intégrale du champ magnétique et former une CFIE extrêmement précise, augmentée par des techniques de type Calderón, qui ne souffre de problèmes ni à basse fréquence ni à haute discrétisation et qui n’est pas sujette aux résonances artificielles ; (iii) le développement d’une EFIE filaire, basée sur des B-splines linéaires et les projecteurs qH, stable aux deux extrémités du spectre. Ces travaux ont été suivis de l’ouverture d’un nouvel axe de recherche visant l’amélioration des techniques de résolution des problèmes inverses en électromagnétique, avec pour objectif principal l’augmentation des performances des interfaces cerveau machine (BCIs). Les premiers résultats obtenus incluent le développement de l’un des premiers systèmes libres de simulation de bout en bout de session de BCI ayant été publié après revue par les pairs. / In computational electromagnetics, boundary integral equations are the scheme of choice for solving extremely large forward electromagnetic problems due to their high efficiency. However, two of the most used of these formulations, the electric and combined field integral equations (EFIE and CFIE), suffer from stability issues at low frequency and dense discretization, limiting their applicability at both ends of the spectrum. This thesis focusses on remedying these issues to obtain full-wave solvers stable from low to high frequencies, capable of handling scenarios ranging from electromagnetic compatibility to radar applications. The solutions presented include (i) extending the quasi-Helmholtz (qH) projectors to higher order modeling thus combining stability with high order convergence rates; (ii) leveraging on the qH projectors to numerically stabilize the magnetic field integral equation and obtain a highly accurate and provably resonance-free Calderón-augmented CFIE immune to both of the aforementioned problems; and(iii) introducing a new low frequency and dense discretization stable wire EFIE based on projectors and linear B-splines. In addition, a research axis focused on enhancing Brain Computer Interface (BCIs) with high resolution electromagnetic modeling of the brain has been opened ; a particular attention is dedicated to the inverse problem of electromagnetics and the associated integral equation-based forward problem. The first results of this new line of investigations include the development of one of the first peer-reviewed, freely available framework for end-to-end simulation of BCI experiments.

M.S.

An on-site interview and mail survey questionnaire of anglers on the James River, Virginia, was conducted to compare the characteristics of anglers, estimate angler compliance and illegal harvest, and determine the factors related to angler compliance with a black bass slot length limit regulation of 280 to 356-mm (11 - 14 in) and a daily creel limit of five bass. Boat and bank anglers differed significantly in yearly tackle expenditures, travel distances, knowledge of existing regulations, and species preference. Angler compliance with the slot limit averaged nearly 85% for the entire river, while angler compliance with the creel limit was over 99%. The total illegal harvest of black bass averaged approximately 10% of the total bass harvested. Comparisons between known complying anglers and known non-complying anglers showed differences in daily bait expenditures and yearly tackle expenditures. Non-complying anglers had a yearly tackle expense that was one-half that of complying anglers, and a daily bait expense that was more than twice that of complying anglers. All other characteristics were similar. Comparisons between anglers who knew the regulations and those who did not showed differences in species preference and yearly tackle expenditures. For fishery managers, understanding the factors related to an angler's probability of complying will be an important criteria when establishing or changing fishing regulations. By understanding those factors that cannot be manipulated by managers and serve only as predictors of compliance (i. e., angling methods), and those factors that can be modified (i. e., regulation knowledge), managers should better comprehend angler behavior. / Master of Science

A survey of the population characteristics of smallmouth bass (Micropterus dolomieu), rock bass (Ambloplites rupestris), and habitat conditions were conducted in the Powell River, Virginia, to identify potential habitat limitations for these species. The study area consisted of three reaches, which were determined in 1987. The upstream reach was used to monitor effects of coal mining in the upper watershed on the Powell River. The midstream reach, which was below the North Fork Powell River, was used to monitor the possible effects of this tributary and its watershed. The downstream reach appeared to have been impacted by sedimentation less than either of the other reaches. Habitat Suitability Index (HSI) models were used to identify habitat variables that were below optimum for these species in the Powell River, Virginia. Habitat sampling yielded HSI scores for smallmouth bass at each site ranging from 0.67 to 0.76, with a mean of 0.72; scores for rock bass ranged from 0.65 to 0.70, with a mean of 0.69. No trends in HSIs from upstream to downstream were evident. However, substratum, of which sand was dominant in pools, was the variable most frequently below optimum for smallmouth bass (Sl=0.21) and rock bass (SI=0.20). Values for sediment depth, embeddedness, waterborne sediment, and coal were collected in riffles, runs, and pools at 10 sites. Mean sediment depth in pools, embeddedness in riffles and runs, and waterborne sediment deposited in traps monthly in pools decreased from upstream to downstream; however, waterborne sediment in runs did not decrease. Content (by weight) of coal wastes in the substratum did not decrease from upstream to downstream. The embeddedness index in pools (= 1.0), riffles, and runs was not significantly different among the three river reaches. No differences in population abundance, biomass estimates, age and growth, or relative weights (Wr) of smallmouth bass and rock bass were found among the three river reaches. Population estimates of smallmouth bass (34.3/ha) and rock bass (116.6/ha) were lower than those in many other streams in the U.S. Catch-per-unit-effort and biomass of smallmouth bass (2.9/h, 2.6 kg/ha) and rock bass (6.6/h, 2.2 kg/ha) also were lower than those in most other streams. A total of 70 stomachs of smallmouth bass and 166 stomachs of rock bass was examined from fish collected between July 1988 and October 1989. Diets for each species, primarily crayfish and insects, showed no apparent differences among the three river reaches. Abundance of crayfish and hellgrammites were compared; greatest hellgrammite abundance was in the downstream reach (P = 0.032), and there were no significant differences in crayfish abundance among the three river reaches. HSI values showed no significant correlation with catch-per-unit-effort for smallmouth bass or rock bass. No significant correlation was found among sediment depth, catch-per-unit effort, biomass or relative weight of smallmouth bass and rock bass. No correlation was found between the embeddedness index in riffles and biomass of rock bass. There was a significant negative correlation between the embeddedness index in riffles and relative weight of smallmouth bass (P=0.016); however, no correlation existed between the embeddedness index and relative weight of rock bass. There was a significant negative correlation between the embeddedness index in riffles and growth of smallmouth bass (P=0.016); however, there was a significant positive correlation between the embeddedness index and growth of rock bass. There was a significant positive correlation between the embeddedness index in riffles and both hellgrammite abundance (P=0.031) and crayfish abundance (P=0.052) in riffles. No significant correlation was found between the amount of sediment deposited in pools and catch-per-unit-effort of smallmouth bass and rock bass. No significant correlation existed between the amount of sediment deposited in runs and biomass of rock bass. In addition, crayfish density was not correlated with relative weight of smallmouth bass or rock bass. With the available documentation that links population characteristics of smallmouth bass and rock bass to habitat, it is evident that habitat is usually the limiting factor in determining population characteristics; however, there was no significant trend in the correlations presented above. Habitat for smallmouth bass and rock bass in the Powell River, Virginia was suboptimum and sand was the dominant substratum in pools. Population estimates, catch-per-unit-effort, and biomass of smallmouth bass and rock bass in the Powell River are low compared to other U.S. streams. Although it appears that sedimentation has degraded habitat of smallmouth bass and rock bass and contributed to reduced population levels of these species in the Powell River, Virginia, my results were not statistically different among sites with measurable differences in sedimentation. / Master of Science

The purpose of this study was to determine the food habits of age-O smallmouth bass (Micropterus dolomieu Lac~p~de) in the New River and to examine spatial, temporal, and size-related differences in foraging success. Understanding factors that regulate foraging success of age-O smallmouth bass may provide further insight into factors regulating yearclass strength in smallmouth bass populations. Larval and juvenile smallmouth bass (8.5-85 mm Total Length; TL) were collected from two sites in the New River, West Virginia in the late spring and early summer of 1990. Stomach analysis revealed that the first foods of smallmouth bass (TL - 9 mm) were primarily Chironomidae and Copepoda. Aquatic insects, primarily Ephemeroptera, became more abundant in the stomachs as TL increased. A shift in the proportions and types of prey consumed occurred at approximately 15 mm TL and was attributed to increased mouth width and fin development. / Master of Science

Dans la séquence stratigraphique des Basses-Terres du St-Laurent, la discordance la plus importante serait celle qui existe entre les dolomies de Beekmantown (Ordovicien inférieur) et les calcaires de Chazy (Ordovicien moyen). Notre étude s'est intéressée à ce contact et aux carbonates adjacents, compte tenu de l'implication possible sur la métallogénie des Basses-Terres. De façon générale, les empilements de carbonates sous-jacents à des discordances forment des cibles de prédilection pour l'emplacement de gisements de plomb et de zinc. Les dolomies de Beauhamois présentent des lithofaciès à dominance intertidale et supratidale, témoignant d'environnements de platier de carbonates accumulés en milieu aride. Des corrélations effectuées sur six coupes montrant le contact dans la région de Montréal n'ont pas permis de mettre en évidence une surface d'érosion ou d'exposition aérienne au sommet du Beekmantown, et ce même à grande échelle. L'étude diagénétique de ces mêmes dolomies n'indique pas de dissolution de carbonates en profondeur susceptible d'exprimer une karstification en télodiagenèse. La dédolomitisation, seul phénomène pouvant réfléter une altération par des eaux météoriques superficielles, semble plutôt reliée à la diagenèse d'enfouissement, et plus spécifiquement à l'épisode de carbonatisation de sulfates. Suite à nos travaux, nous croyons que la discordance du Beekmantown dans les Basses-Terres du St-Laurent serait inexistante ou de faible magnitude dans la région étudiée.

<p align="justify">Plusieurs métaux de notre vie courante sont obtenus industriellement au moyen de procédés électrolytiques. Un des procédés les plus communs est l’électro-obtention de cuivre, dans lequel le métal est déposé à la cathode tandis que l'oxygène se dégage à l'anode. Généralement, en usine, plusieurs anodes et cathodes, ayant une surface de 1 m2 et séparées par plus ou moins 10 cm sont alternées dans une cellule contenant une solution d'acide sulfurique riche en sulfate de cuivre. En fonction des conditions d'utilisation, les cathodes sont remplacées, après un certain temps, par des nouvelles de façon à récupérer le cuivre déposé. De ce fait, les anodes doivent être capables de résister sans se corroder, se déformer ou perdre leurs propriétés électrocatalytiques pendant de longues périodes. Au début, des alliages en Pb (pb-Ag, Pb-Ca-Sn,...) ont été utilisés comme anodes. Malheureusement, malgré leur faible prix, ces anodes présentent des surtensions élevées et une faible résistance à la corrosion et au fluage. Par conséquent, une alternative aux anodes traditionnelles en 1 développée. Ce nouveau type d'anode, connu sous le nom d’anode dimensionnellement stable (DSA) est fabriquée à partir d'une tôle en Ti recouverte par un mélange d'oxydes de métaux nobles catalysant la réaction de dégagement d'oxygène. Différentes techniques peuvent être utilisées pour préparer la couche d'oxyde. La technique la plus souvent employée consiste à décomposer thermiquement une solution de chlorures contenant un ou plusieurs nobles. Malheureusement, ce type d'anode est cher et a tendance à perdre son activité électrocatalytique avec le temps.</p> <p align="justify">Dans le but de produire une DSA à faible prix, pouvant résister de longues périodes sans se passiver, un nouveau type de DSA a été développé dans le présent travail. Cette anode est produite par électrodépôt d'un métal noble dans les pores d'un substrat microporeux en Ti/TiO2.</p> <p align="justify">Ce travail a permis de démontrer qu'une DSA avec une concentration en métal noble peut être obtenue par la voie proposée. Il a été montré que les propriétés électriques et électrochimiques de ces DSAs sont directement liées aux caractéristiques morphologiques et structurales du en Ti/TiO2. Lorsque la couche barrière existant au fond des pores est suffisamment fine et que le film présente des défauts, la résistance me l'interface Ti/métal noble est faible. Ceci abouti à des DSAs possédant d'excellentes propriétés électrocatalytiques. Les DSAs optimales sont capables de résister à des conditions similaires à celles employées en industrie avec des surtensions de ~ 0.4 V, ce qui représente un gain de 50% par rapport aux surtensions normalement atteintes par les anodes traditionnelles en Pb.</p>

Le cadre général de l'étude concerne la tenue en fluage long-terme de mousses polyuréthane utilisées dans la paroi de cuves de méthaniers. Le comportement mécanique en compression monotone, fluage sous faible contrainte et analyse mécanique dynamique (DMA), a donc été caractérisé jusqu'aux températures cryogéniques (-170°C) sur mousses polyuréthanes renforcées ou non par du mat de fibres de verre. Le premier objectif était de caractériser la réponse et les mécanismes activés à basse température. L'endommagement induit par le fort refroidissement des échantillons affecte les tout premiers stades de déformation en compression, variablement selon la taille d'échantillon. Les micrographies et observation tomographiques post-mortem ne mettent pas en évidence d'endommagement flagrant. Une déformation de fluage en partie recouvrable est également observée. Le second objectif était de réfléchir à une méthode de prédiction de la tenue long terme en fluage par équivalence temps-température en DMA. Les différentes transitions rencontrées entre -170°c et la transition vitreuse ont donc été analysées, de même que la représentativité des petits échantillons utilisés dans ce dispositif. L'effet de taille n'as pas d'effet sur la cinétique de fluage, qui peut donc être obtenue dans le dispositif de DMA. Les résultats obtenus en DMA multifréquence n'ont cependant pas permis de construire de courbe maîtresse. Cette approche n'apparaît pas la plus convaincante pour prédire le comportement en fluage sous faible contrainte et à long terme de ces mousses.

Pendant la première année le microscope à microSQUID était mis en fonctionnement. On a avancé sur le plan cryogenique (dilution) et électronique (programmation de boucles de régulation et d'une détection synchrone). Les composants étaient testés à température ambiante et on est en train de tout tester à basse température. Une méthode était conçu pour déterminer la longueur de pénétration du champ magnétique dans un supraconducteur avec les données qui pourront être fait avec notre microscope. Ceci va être utilisé pour l'échantillon PrOs4Sb12. Il s'agit de trancher le débat sur la nature multibande de la supraconductivité dans ce composé. En deuxième année le developpement a continué, en particulière le microscope était mis à froid. Des différents problèmes due aux basses températures (mouvement de moteur, thermalisation, câblage) ont été resolues. Ensuite on a avancé sur le plan informatique, notamment le contrôle de differents composants. Pendant le deuxième année quelques images magnétique ont été faites, validant le concept. En troisième année on a commence a mésurer des domaines magnetiques d'un supraconducteur ferromagnetique (UCoGe) en Avril - Aout. On a obtenu des resultats tres interessants. Le même dispositif sera ainsi opérationnel pour l'imagerie de domaines dans des bolomètres supraconducteurs. / Pendant cette thèse un microscope à SQUID et AFM à balayage, l'électronique et les logiciels de contrôle ont été conçus. Pour la calibration des mesures sur un film de niobium (avec des motifs) ont été effectuées, montrant la possibilité de faire des image de la topographie at la distribution du champ magnétique au dessus de l'échantillon simultanément. On présent les premières image dans l'espace réel de la structure de domaines dans le ferro supraconducteur UCoGe, un échantillon basé sur l'uranium (fermion lourd) avec un transition supra à environ 0.5K à la pression ambiante. On montre l'évolution de la transition ferromagnétique en fonction de la température. La microscope a été aussi utilisé pour des mésures sur un couche mince de Rhenium, un supraconducteur conventionel. On a obtenu une estimation pour la force de piégeage de vortex on utilisant l'interaction entre SQUID et vortex. En plus, on a déterminé la longueur de pénétration en fonction de la température.

L'objectif de cette thèse est de caractériser la résistance thermique de contact au niveau de deux interfaces bien distinctes. La première est une interface physique entre le Silicium(111) et l'Hélium-4 superfluide. La résistance thermique de contact est alors mesurée expérimentalement pour des températures allant 0.3K à 2.0K et en variant la pression depuis la pression de vapeur saturante jusqu'à la pression de solidification de l'Hélium-4 (i.e. 25bars). L'analyse des résultats expérimentaux par le modèle d'Adamenko et Fuks montre la prédominance de la nano-rugosité de surface dans la transmission de la chaleur à l'interface entre ces deux matériaux. Lors de la solidification de l'Hélium-4, une transition du premier ordre dans la résistance thermique est mise en évidence. La deuxième interface étudiée est une forte constriction créée par une jonction de taille micrométrique entre deux membranes suspendues. Sans discontinuité de matériaux, les simulations numériques Monte-Carlo montrent la présence d'une résistance thermique de contact entre la membrane et l'entrée de la jonction dans le régime de diffusion des phonons les parois du système. Les simulations permettent alors d'explorer les effets des dimensions de la jonction ainsi que de la rugosité de surface des micro-structures bidimensionnelles et tridimensionnelles. / This thesis aims at characterizing the thermal contact resistance at two interfaces of different nature. The first is a physical interface between Silicon(111) and superfluid Helium-4. The thermal contact resistance is evaluated experimentally for temperatures between 0.3K and 2.0K while varying pressure from the saturated vapor pressure to the Helium-4 solidification pressure (i.e. 25bars). Experimental results, analysed with Adamenko and Fuks model, show that nanoscale surface roughness governs heat transmission at this interface. Furthermore, a first order transition in the thermal contact resistance is revealed due to Helium-4 solidification. The second studied interface is an abrupt constriction created by a micro-junction between two suspended membranes. Even though there is no material discontinuity, Monte-Carlo numerical simulations show the existence of a thermal contact resistance between the membrane and the entrance of the junction. Using simulations we explore the effects of geometry and nanoscale surface roughness in bidimensional and tridimensional micro-structure.