A Nephelometry camera (NephCam) and Humidity Controlled Cavity Ring-Down Transmissometer (HC-CRDT) were developed for the determination of aerosol optical properties. The NephCams use a reciprocal geometry relative to an integrating nephelometer; a diode laser illuminates a scattering volume orthogonal to a charge coupled device (CCD). The use of a CCD allows for measurement of aerosol scattering in 2 dimensions; scattering coefficients and size information can be extracted. The NephCam's optics were characterized during a set of imaging experiments to optimize the images collected by the camera. An aperture setting of 1.6 was chosen because it allowed for the most light intensity to reach the CCD - albeit with significant vignetting - and also had a constant modular transfer function (MTF) across the image; approximately 0.3. While this MTF value is approaching the minimum usable MTF of 0.2, other aperture settings did not exhibit constant MTF. While the effects of vignetting can be corrected in image post processing, the effects of non-constant MTF cannot. An optical response model was constructed to simulate images collected by the NephCams as a function of particle type and size. Good agreement between modeled and measured images was observed after the effects of contrast on image shape were considered. The image shapes generated by the model also pointed towards the use of polynomial calibration for particle sizes less than 400 nm as a result of multiple charge-to-size effects present from the sizing mechanism of the differential mobility analyzer. Initial calibration of the NephCams using size-selected dry Ammonium sulfate (AS) showed that calibration slopes are a function of particle size which is also in agreement with the model. Calibration slopes decreased as particle size increased to 400 nm; after 400 nm calibration slope oscillated around a common value. This effect is directly related to the forward shift of scattered intensity as particles grow in size and the collection efficiency of the NephCam as particle size increases. The single scattering albedo (SSA) of Nigrosin was calculated using the NephCam; extinction was measured by the HC-CRDT. Good agreement between the SSA and size was noticed for larger particle sizes; particles smaller than 200 nm in diameter over-measured the SSA of Nigrosin because of the multiple charge-to-size effect. In this size regime, light scattering by particles increases much more quickly than absorption; the presence of larger particles causes scattering to be artificially high. The HC-CRDT is a 4 channel, 3 wavelength instrument capable of measuring the extinction coefficients of aerosols at high (> 80%), low (< 10%) and ambient relative humidity. Extinction coefficients as a function of RH were determined for AS, NaNO3, NaCl, and Nigrosin; these particles represent surrogates of the strongly scattering ionic salts and black carbon, respectively. A model was developed to calculate the changes in refractive index and extinction coefficients of these water soluble particles as a function of RH; these particle types were chosen because core-shell morphologies could be avoided. Volume mixing, Maxwell-Garnett and partial molar refraction mixing rules were used to calculate effective refractive indices as a function of water uptake. Particle growth was calculated based upon the Kelvin equation. Measured and modeled results of f(RH) - relative change in extinction between high or ambient RH and dry RH - agree well for all particle types except Nigrosin. This disagreement is thought to stem directly from an incomplete parameter set for Nigrosin; growth parameters were assumed to be identical to NaNO3, density assumed to be 1 g/mL and molecular weight 202 g/mole, which may not be true in reality (different suppliers of Nigrosin quote different molecular weights). The NephCam was not used during these experiments, so the addition of a scattering measurement to better characterize the growth by Nigrosin is necessary. The f(RH) data for NaNO3 showed excellent agreement between measured and modeled data; however particle size information collected by an SMPS does not agree with the theory. This stems from the fact that NaNO3 does not show prompt deliquescence upon drying; instead an amorphous solid forms which exhibits a kinetically limited loss of water.

La métrologie industrielle est l'un des enjeux actuels de tous les secteurs d'activité qui nécessitent de réaliser un contrôle dimensionnel précis de produits afin de garantir des spécificités conformes aux normes et de tendre vers une qualité ``zéro défaut''. Les systèmes actuels utilisés s'appuient sur des technologies fondées sur la stéréométrie, la photogrammétrie, la projection de lumière structurée, la triangulation active ou le temps de vol. En général non polyvalents, encombrants, fragiles et ne pouvant s'adapter à des environnements hostiles, ces systèmes souffrent d'une limitation géométrique en raison de l'existence d'un angle mort dans lequel aucune mesure ne peut être réalisée.<br /><br />Dans cette thèse, nous proposons un nouveau capteur, le scanner conoscopique, capable d'effectuer des mesures dans les domaines macroscopiques et microscopiques, fonctionnant dans n'importe quel environnement, même hostile, très compact et utilisant de la lumière spatialement incohérente.<br /><br />Exploitant le principe de la conoscopie et donc des propriétés de biréfringence des cristaux, le scanner conoscopique est composé d'une caméra à couplage de charges (CCD), d'un système conoscopique et d'une unité de traitement de l'information. A partir des spécifications de ses performances en terme de précision au millième de millimètre sur les mesures 3D, nous avons été conduit à analyser et caractériser chaque élément de la chaîne de mesure dont la calibration est l'étape fondamentale.<br /><br />Nous avons tout d'abord développé une technique de calibration de la caméra à couplage de charges (CCD) à partir d'un modèle sténopé qui combine les paramètres intrinsèques et extrinsèques et exploitant les points d'amers. Nous avons abouti à une précision de 1.5% du champ d'analyse. Ensuite, nous avons proposé deux méthodes de calibration du système conoscopique, l'une analytique par calcul direct de la phase et exploitant les équations de l'optique et de la biréfringence des cristaux, l'autre expérimentale par dénombrement des franges d'interférence et s'appuyant sur la connaissance d'abaques incluant la variation de température, d'éclairement, la nature des matériaux et intégrant une modélisation globale du bruit d'acquisition. La validation expérimentale réalisée d'une part sur des profils géométriques simples (créneaux, escaliers...) et d'autre part sur des objets 3D réels a permis d'établir que la précision de mesure est de 1.5% du champ d'analyse.<br /><br />Ayant établi la faisabilité technologique de la calibration du système qui permet de garantir les spécifications souhaitées, nous nous sommes plus particulièrement interessé à deux configurations du scanner conoscopique : fixe et à balayage, dont nous avons analysé les performances sur des objets diffusifs pour des formes et des matériaux différents. Nous avons établi que la précision des mesures est de l'ordre du millième du champ de mesure.<br /><br />L'ensemble des contributions de cette thèse est intégré au système actuellement développé qui est par ailleurs commercialisé et utilisé dans des applications industrielles et médicales.

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

Os fungos são microrganismos amplamente dispersos, podendo ser encontrados em vegetais, animais, solo e ambientes aquáticos, participando do ciclo de elementos na natureza. Embora muitos papéis ecológicos tenham sido estudados e descritos para os fungos terrestres, a ecologia de fungos marinhos ainda é pouco conhecida. Assim, os oceanos, que representam aproximadamente metade da biodiversidade global, são uma fonte enorme e virtualmente inexplorada de microrganismos produtores de novos produtos naturais. O objetivo deste trabalho foi isolar linhagens de fungos derivados de uma espécie de alga marinha do gênero Sargassum, visando à avaliação do seu potencial para a produção de metabólitos secundários bioativos. Ao todo foram isoladas 58 linhagens, das quais 52 foram crescidas em meio de cultura líquido e, após a extração com solventes orgânicos, deram origem a 99 extratos. Tais extratos foram avaliados por ensaios de atividade biológica, cromatografia em camada delgada (CCD), ressonância magnética nuclear (RMN) e cromatografia líquida acoplada a detectores de arranjo de diodos, espalhamento de luz evaporativo e espectrômetro de massas (LC - PDA - ELSD - MS). A avaliação pelo ensaio antibiótico foi o que resultou no maior número de extratos ativos (n = 13), seguido dos ensaios enzimático (n = 8), citotóxico (n = 3) e anti-tuberculose (n = 1). O extrato AS Fub 39, que apresentou atividade antibiótica, foi selecionado para estudos adicionais. Este extrato foi purificado por HPLC, e o seu composto majoritário identificado como sendo o 8-metóxi-3,5-dimetilisocroman-6-ol. Posteriormente, a linhagem AS Fub 39 foi taxonomicamente identificada como pertencendo à espécie Penicillium steckii. / Fungi are widely disperse microorganisms, typically associated with plants, animals, soil and aquatic environments (fresh and sea water), participating in the elements cycling. Although many ecological roles have been described for terrestrial fungi, ecological studies of marine derived fungi are still scarce. Therefore, oceans, which represent approximately half of the global biodiversity, are a huge and virtually unexplored source of microorganisms producers of interesting metabolites. The aim of this study was to isolate fungal strains derived from a marine algae of the Sargassum genus, and the evaluation of their metabolical potential for the production of secondary metabolites. Overall, 58 strains were isolated, of which 52 were grown in liquid culture media and extracted with organic solvents, originating 99 crude extracts. These extracts were analyzed by bioassays, thin layer chromatography (TLC), nuclear magnetic resonance (NMR) and liquid chromatography coupled with a photo diode array, an evaporative light scattering, and a mass spectrometry detectors (LC - PDA - ELSD - MS). The evaluation with the antibiotic assay resulted in the largest number of active extracts (n = 13), followed by the enzymatic (n = 8), the cytotoxic (n = 3) and the antituberculosis (n = 1) assays. The crude extract AS Fub 39, which presented antibiotic activity, was selected for additional studies. This extract was purified by HPLC, and its major compound identified as the 8-methoxy-3,5-dimethylisocroman-6-ol. Later, the AS Fub 39 strain was taxonomically identified as Penicillium steckii.

Dans cette thèse, nous explorons premièrement la notion de directionnalité lors de la conception de repères d'ondelettes du plan. Cette propriété, qui semble essentielle pour la vision biologique, donne lieu à une meilleure représentation des contours d'objets dans les décompositions d'images utilisant ces repères. Elle génère en outre une redondance supplémentaire qui exploitée à bon escient, permet par exemple de réduire les effets d'un bruit additif (gaussien). Nous montrons également comment cette directionnalité, généralement perçue comme un paramètre figé, peut être adaptée localement aux éléments d'une image. Nous définissons ainsi le concept d'analyse d'images multisélective. Dans ce cadre, des règles de récurrence héritées d'une analyse multirésolution circulaire associent des ondelettes d'une certaine sélectivité angulaire pour générer des ondelettes de plus faible directionnalité jusqu'à l'obtention d'une ondelette totalement isotrope. Dans le cas d'un repère d'ondelettes linéaire, ces différents niveaux de sélectivité ont la possibilité de s'ajuster localement au contenu d'une image. Nous constatons par ailleurs que cette adaptabilité fournit de meilleures reconstructions que les méthodes à sélectivité fixe lors d'approximations non linéaires d'images. Cette thèse traite ensuite du problème de l'analyse de données représentées sur la sphère. Il a été établi précédemment [AV99] que la transformée continue en ondelettes (CWT) s'étend à cet espace par l'emploi d'une dilatation stéréographique respectant la compacité de S2. Dans certain cas, il est utile de réduire la redondance de cette transformée, ne fut ce que pour faciliter le traitement des données dans l'espace multi-échelle généré. Nous étudions par conséquent comment créer des repères sphériques semi-continus, où seule l'échelle est échantillonnée, et totalement discrétisés. Nous tirons parti dans ce dernier cas de grilles sphériques équi-angulaires et des règles de quadrature associées pour obtenir des conditions suffisantes à la reconstruction des fonctions analysées. Les capacités d'analyse et de synthèse de repères d'ondelettes DOG sont également testées sur des exemples de données sphériques. Une dernière partie de ce document est dédiée à l'étude d'un objet physique étonnant : la couronne solaire. Cette couche extérieure du soleil est observée depuis 1996 par l'expérience EIT à bord du satellite SoHO dans différentes longueurs d'onde de l'ultraviolet lointain. La compréhension physique des multiples phénomènes apparaissant dans la couronne solaire passe par le traitement automatique des images EIT. Dans cette tâche, nous nous limitons à deux problèmes particuliers. Nous utilisons premièrement la CWT et sa capacité à analyser la régularité locale d'une image pour gommer les traces laissées par les rayons cosmiques, majoritairement non solaires, sur les enregistrements EIT. Deuxièmement, la couronne solaire contient des éléments de faible taille (<60arcsec) nommés points brillants (ou BPs pur Bright points). Ceux-ci trouvent leur origine dans l'échauffement local du plasma coronal sous l'action du champs magnétique solaire. En abordant une approche similaire à celle développée en [Bij99], nous étudions comment sélectionner et caractériser ces BPS en décomposant une image en ses objets constitutifs. Ces derniers sont issus de tubes de maxima dans la description multi-échelle de l'image, c'est-à-dire d'une généralisation discrète des lignes de maxima de la CWT.

Interference filters are multilayer thin film devices. They use interference effects between the incident and reflected radiation waves at each layer interface to select wavelengths. The production of interference filters depend on the precise deposition of thin material layers on substrates which have suitable optical properties. In this thesis, the main target is to design and produce two optical filters (short-pass filter and long-pass filter) for the CCDs that will be used in the electronics of a space camera. By means of these filters, it is possible to take image in different bands (RGB and NIR) by identical two CCDs. The filters will be fabricated by plasma ion-assisted deposition technique.

Le satellite XMM-Newton est la seconde grande mission du plan Horizon 2000 de l'Agence Spatiale Européenne, et a pour but d'ouvrir plus largement la fenêtre des rayons-X afin d'explorer la population de sources de hautes énergies tant de la Galaxie que du ciel profond.<br /><br />Dans la première partie, je dresse un portrait de l'astronomie contemporaine dans les hautes énergies, puis je résume le contexte, notamment celui de l'observation des grandes structures et des Amas de Galaxies, ayant mené au développement d'un observatoire spatial tel qu'XMM-Newton. Une description de ses télescopes, aussi détaillée que nécessaire compte-tenu des études présentées par la suite, est faite dans la seconde partie.<br /><br />Je décris dans la troisième partie comment se sont déroulées les campagnes d'étalonnage au sol des instruments EPIC sur le banc de test synchrotron d'Orsay, ainsi que ma contribution à l'analyse des données subséquentes.<br /><br />Dans une quatrième partie, je confronte des résultats d'étalonnage à des données de vol, fais le bilan des méthodes d'analyse de ces données et présente une application de ces méthodes à l'observation d'Amas de Galaxies.<br /><br />Je conclus enfin quant aux perspectives en matière d'observations de sources étendues avec XMM-Newton ainsi qu'en matière d'instrumentation pour les hautes énergies en général et de techniques de traitement de données massives dont les Observatoires Virtuels pourront être demandeurs.

La turbulence atmosphérique baisse considérablement la résolution angulaire au foyer des grands télescopes terrestres. L'optique adaptative (OA) corrige les distorsions de front d'onde mesurées à l'aide d'une source de référence brillante à proximité de la ligne de visée. Dans le domaine du visible, la probabilité de disposer d'une étoile naturelle de référence est infime. L'étoile laser remédie à ce problème sauf pour la pente du front d'onde (ou tilt) qui demeure non corrigée. L'étoile laser polychromatique permettra l'utilisation de l'OA avec une couverture totale du ciel. Basée sur le chromaticité du tilt, il s'agit de créer une référence multicolore dans l'atmosphère et de mesurer le tilt différentiel à deux longueurs d'onde distinctes pour remonter au tilt lui-même. Dans cette thèse, je décris l'expérience ATTILA, conçue pour prouver la faisabilité de ce concept en conditions astronomiques. Des observations menées à l'Observatoire de Haute-Provence sur des étoiles naturelles ont permis d'établir la relation de proportionnalité entre le tilt et le tilt différentiel pour la première fois. Un suivi en temps réel montre une bonne corrélation entre les deux signaux. La précision de mesure obtenue sur la pente (environ une tache d'Airy) ouvre la voie pour le futur démonstrateur ELP-OA avec lasers. Ce travail a nécessité une caractérisation approfondie d'un détecteur pourvu de la récente technologie EMCCD ainsi que le développement et les tests de sismomètres pendulaires dédiés à la mesure des vibrations angulaires de télescope.

L'approche développée par l'équipe imXgam du CPPM a consisté à adapter la technologie des pixels hybrides XPAD à l'imagerie biomédicale. C'est dans cette optique qu'un micro tomodensitomètre PIXSCAN II basé sur la nouvelle génération de détecteurs à pixels hybrides appelés XPAD3 a été développé. Ce travail de thèse décrit la démarche engagée pour évaluer l'apport de la technologie à pixels hybrides en tomodensitométrie par rayons X en termes de contraste et de dose et pour explorer de nouvelles possibilités d'imagerie biomédicale à faible dose. L'évaluation des performances ainsi que la validation des résultats obtenus avec les données acquises avec le détecteur XPAD3 ont été comparées aux résultats obtenus avec la caméra CCD DALSA XR-4 similaire aux détecteurs utilisés dans la plupart des micro-TDM usuels. Le détecteur XPAD3 permet d'obtenir des images reconstruites d'une qualité satisfaisante et proche de celle des images de la caméra DALSA XR-4, mais avec une meilleure résolution spatiale. A faible dose, les images du détecteur XPAD3 sont de meilleure qualité que celles de la caméra CCD. Du point de vue de l'instrumentation, ce projet a prouvé le bon fonctionnement du dispositif PIXSCAN II pour la souris. Nous avons pu reproduire une qualité d'image semblable à celle obtenue avec un détecteur à intégration de charges de type caméra CCD. Pour améliorer les performances du détecteur XPAD3, il va falloir optimiser la stabilité des seuils et avoir des courbes de réponses des pixels en fonction de l'énergie assez homogènes en utilisant un capteur plus dense comme le CdTe par exemple.

Probióticos são suplementos alimentares de microrganismos vivos com efeitos benéficos no hospedeiro animal pela melhora do balanço intestinal. Dentre os microrganismos considerados probióticos, somente aqueles microrganismos classificados como bactérias ácido lácticas (LAB) são considerados importantes em relação à alimentação. Cultivos de altas densidades de células são cada vez mais importantes do ponto de vista industrial para a obtenção de LABs, pois produtos adicionados com esses suplementos apresentam alto valor agregado. Este trabalho tem por objetivo a produção de Lactobacillus plantarum em cultivo submerso em biorreator, avaliação da sua resistência na forma livre e imobilizada frente às condições de armazenamento sob refrigeração e trânsito gastrointestinal e elaboração de produto fermentado com adição de probióticos. Inicialmente foram realizados experimentos para selecionar Lactobacillus que apresentassem alta produtividade de biomassa. Em seguida foram realizados experimentos para avaliar a utilização de soro de queijo como ingrediente base da formulação do meio de cultivo e sua suplementação com diferentes fontes de nitrogênio. Com o microrganismo selecionado, L. plantarum, realizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett Burman (P-B). A otimização das condições de cultivo foi realizada utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR). Paralelamente, foram testadas a sobrevivência de L. plantarum em armazenamento sob refrigeração e à exposição a meios que simulem a passagem pelo aparelho digestivo. Estas avaliações foram realizadas comparativamente entre os microrganismos na forma livre e na forma microencapsulada utilizando como polímeros alginato de sódio e pectina e recobrimentos com alginato de sódio e quitosana. Os resultados mostraram que a temperatura, pH, taxa de aeração, concentração de lactose e peptona foram os parâmetros que mais influenciaram a produção de biomassa. O DCCR para temperatura e taxa de aeração mostraram que o máximo de produção de biomassa predita foi de 14,30 g L-1 de L. plantarum, nas condições otimizadas. No ponto central do DCCR, atingiu-se a produção de biomassa de L. plantarum de 10,2 g L-1, como taxa de conversão de 0,10 g de células g-1 de lactose e 1,08 g de ácido láctico g-1 lactose (m/m) com as seguintes condições de cultivos: 140 g L-1 de lactose; 15 g L-1 peptona; 5 g L-1 extrato de levedura; pH 5,2; velocidade de agitação de 200 rpm; 34 ºC e 3,5 vvm. O meio intestinal simulado não interferiu na viabilidade dos microrganismos em relação ao meio controle. Já o meio gástrico simulado diminui drasticamente a viabilidade dos microrganismos nas condições testadas não havendo diferença significativa entre os diferentes materiais imobilizantes utilizados e o controle sem imobilização. No armazenamento sob refrigeração houve aumento da viabilidade em relação às células não imobilizadas, sendo que os tratamentos em que houve menor perda de viabilidade foram imobilização em 4 % de pectina, 3 % de alginato de sódio recoberto com quitosana e mistura de 2 % de alginato de sódio e 2 % de pectina. Quando testada a viabilidade em iogurte de L. plantarum imobilizados em 3 % de alginato recoberto com quitosana houve perda de viabilidade de 0,55 ciclo logarítmico durante 38 dias de armazenamento. A cepa de L. plantarum estudada se mostra como um microrganismos potencial para utilização como probiótico em alimentos, uma vez que demonstrou alta produtividade de células e boa viabilidade frente às condições de estresse utilizadas. / Probiotics are live microorganisms feed supplement, which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance. Among the microorganisms considered probiotics, only those strains classified as latic acid bacteria - LAB are considered of importance regarding to the nutritional effects. High cell density cultivations of LABs are important from the industrial viewpoint, because products added with this supplement are of high value. The aims of this work were to investigate the biomass production of Lactobacillus plantarum in submerged bioreactor cultures, evaluate the resistance of free and immobilized L. plantarum when submitted to refrigerated storage, the viability in simulated gastrointestinal juices and in yoghurt. Initially, experiments were performed to select Lactobacillus that showed high productivity of biomass. Further experiments were performed to evaluate the use of cheese whey as a basic ingredient in the formulation of the medium and its supplementation with different nitrogen sources. The selected microorganism, L. plantarum, was used for the selection of variables of the Plackett Burman (PB) design. The optimization of culture conditions was performed using a central composite rotational (CCD) design. In parallel, it was tested the survival of L. plantarum in refrigerated storage and exposure to media that simulated the passage through the digestive tract. These evaluations were performed comparatively between microorganisms in the free and microencapsulated form using as polymers sodium alginate and pectin, coated with sodium alginate or chitosan. Results have shown that temperature, pH, aeration rate, lactose, and peptone were the most influential over biomass formation. The CCD for temperature and aeration rate showed that the model predicted maximal biomass production of 14.30 g L-1 (dw) of L. plantarum under the optimized conditions. At central point of CCD, it was obtained a biomass production of 10.2 g L-1 (dw), with conversion rates of 0.10 g of cell g-1 lactose and 1.08 g lactic acid g-1 lactose (w/w), with the following conditions: 140 g L-1 of lactose; 15 g L-1 peptone; 5 g L-1 of yeast extract; pH 5.2; stirred agitation of 200 rpm; 34 ºC and 3.5 vvm. The simulated intestinal medium did not affect the viability of microorganisms in relation to the control medium. However, the simulated gastric medium drastically reduces the viability of microorganisms in the conditions tested with no significant difference between the different materials used and the control without immobilization. In refrigerated storage there was an increase in the viability compared to free microorganisms, and the treatments with lower loss of viability were those of 4% pectin, 3% sodium alginate coated with chitosan and a mixture of 2% alginate sodium and 2% pectin. When tested the viability in yogurt of L. plantarum immobilized in 3% alginate coated with chitosan, the viability loss was 0.55 log cycle during 38 days of storage. The strain of L. plantarum studied was shown as a potential organism for use as probiotics in food, since it has shown high yield and good cell viability in the face of stress conditions used.