Dans une chaîne de protection CEM, on distingue parmi les principaux constituants les connecteurs qui ont pour fonction la transition des signaux entre deux circuits électroniques. Ces signaux doivent parvenir aux composants électroniques intérieurs aux équipements sans dégradation. Suivant la protection recherchée, certains connecteurs doivent être munis d’une enveloppe métallique encore appelée « blindage ». Le blindage permet d’atténuer le rayonnement parasite des signaux et de les protéger des perturbations électromagnétiques extérieures. Parmi ces connecteurs, on distingue la gamme destinée à un usage sur circuit imprimé pour relier une carte électronique à une deuxième carte ou à un câble. Le blindage des connecteurs présente parfois des imperfections telles que les ouvertures et les fentes ou encore des contacts électriques non uniformes, imposées par des contraintes de conception mécanique et de production industrielle ; ces caractéristiques engendrent des fuites et consécutivement un rayonnement électromagnétique local et lointain perceptible dans l’environnement immédiat du connecteur. Ce phénomène s’accompagne également d’un couplage sur les autres composants voisins. La thèse consiste en la compréhension de ces phénomènes physiques en procédant à des mesures et à des simulations des fuites électromagnétiques issues des connecteurs blindés. Pour cela, nous avons analysé séparément chaque source de fuite électromagnétique par la réalisation d’éprouvettes s’approchant le mieux possible de connecteurs réels. Les mécanismes de couplages électromagnétiques sont alors identifiés et leur influence relative évaluée. Les concepts théoriques défendus dans la thèse ainsi que les résultats issus de simulations numériques sont systématiquement validé par des mesures. Pour conclure, une étude de cas a été pratiquée sur un connecteur réel, le HDMI. Cette phase ultime de notre thèse a montré que le transfert de cette étude était parfaitement validé en permettant au partenaire industriel d’envisager l’optimisation du design géométrique de connecteur en fonction des critères de compatibilité électromagnétique. / From the EMC point of view, connectors travelling various electrical signals between electronic circuits may collect electromagnetic disturbances or may be a source of unintentional RF emission. The aim of this work is to characterize shielding efficiency of the connector in terms of leakages occurring at shell level. We can distinguish two kinds of leakages, the one due to small apertures and other produced by non uniform contact of the shell assembly. To characterize these phenomena, two types of devices will be constructed to perform electromagnetic test in laboratory and compare the data with predictive model obtained with the analytical computation and electromagnetic code respectively. Construction of the devices are as possible similar to a realistic connector. From the computation of the small aperture polarizability, we deduce the equivalent magnetic dipole and compare the computation of near field and far field radiation with measurement performed in near field bench test and reverberation chamber respectively. According to the good agreement between theory and experiment, the computation will be extended with an electromagnetic code in order to take into account the effects of fine geometrical details. A similar way will be used to characterize the leakage of the magnetic field due to non uniform contact on the shell surface. We can notice that the data collected along the experiment are also compared with the concept of transfer impedance. To conclude the work, the shell shape of a HDMI connector will be optimized in order to reduce the unintentional radiation.

La photodétection est un sujet de recherche très actif encore de nos jours et l’industrie, particulièrement de la physique des hautes énergies et de l’imagerie médicale, est en quête de détecteurs avec une plus grande sensibilité, de meilleures résolutions temporelles et une plus grande densité d’intégration. Pour ces raisons, les photodiodes avalanche à photon unique (Single photon avalanche diode, ou SPAD) suscitent beaucoup d’intérêt depuis quelques années pour ses performances en temps et sa grande photosensibilité. Les SPAD sont des photodiodes avalanche opérées au-dessus de la tension de claquage et un photoporteur atteignant la région de multiplication peut à lui seul déclencher une avalanche soutenue de porteurs et entraîner le claquage de la jonction. Un circuit détecte le courant divergent et l’étouffe en abaissant la polarisation de la jonction sous la tension de claquage. Le circuit recharge ensuite la jonction en réappliquant la tension initiale permettant la détection d’un nouveau photon. Dans le but d’augmenter le nombre de photons simultanés détectables, les SPAD s’intègrent en matrice. Cependant, dans le cas où une matrice de SPAD et leurs circuits d’étouffement s’intègrent sur le même substrat, la surface photosensible devient limitée par l’espace qu’occupent les circuits d’étouffement. Dans le but d’augmenter leur région photosensible, les matrices de SPAD peuvent s’intégrer en trois dimensions (3D) avec leurs circuits d’étouffement. Ce projet porte sur le développement de matrices de SPAD en technologie CMOS HV 0,8 µm de Teledyne DALSA dédiées à une intégration 3D avec leurs circuits d’étouffement actifs. Les résultats de caractérisation montrent que les SPAD atteignent une résolution temporelle de 27 ps largeur à mi hauteur (LMH), possèdent un taux de comptage en obscurité (DCR, ou Dark Count Rate) de 3 s[indice supérieur -1]µm[indice supérieur -2] et ont une probabilité de photodétection (PDP) de 49 %. De plus, une méthode d’isolation utilisant un puits p a été développée. Les SPAD conçus avec cette méthode ont un facteur de remplissage pouvant atteindre 54 % et une probabilité de diaphonie de 6,6 % à une tension excédentaire à la tension de claquage (V[indice inférieur E]) de 4 V.

Le collisionneur LHC du CERN permettra de sonder la matière à des énergies inédites en laboratoire. Le Modèle Standard et ses extensions potentielles seront testés à l'échelle d'énergie du TeV. L'expérience ATLAS est pour cela installée à l'un des quatre points d'interaction du LHC.<br /><br />Le quark top y sera produit en grande quantité. Des résultats compétitifs sur ses mécanismes de production et de décroissance seront rapidement obtenus. Contrairement aux autres quarks, celui-ci ne s'hadronise pas : les effets de spin sont observables. Il se désintègre en un boson W et un quark beau, qui sont polarisés par la violation de la symétrie de parité de l'interaction faible.<br /><br />Cette thèse présente l'étude prospective de la polarisation des bosons W produits dans la décroissance, en un lepton chargé et un ensemble de jets, des paires de quarks top. Cette mesure est réalisée par la prédiction de la distribution angulaire expérimentale du lepton chargé, pour chaque état d'hélicité du boson W. Elle permet de contraindre le vertex d'interaction entre le quark top, le boson W et le quark beau. La sensibilité de l'expérience ATLAS aux différents couplages anormaux du vertex d'interaction est estimée dans une approche générique.<br /><br />La validation des résultats d'ATLAS nécessitera une bonne connaissance des détecteurs. Son calorimètre électromagnétique est notamment caractérisé par étalonnage électronique. Cette thèse présente l'étude de deux effets parasites, la gigue et la diaphonie, conduite sur le calorimètre électromagnétique d'ATLAS lors de son installation finale. L'intérêt des analyses de diaphonie pour la caractérisation des voies défectueuses du calorimètre est également dégagé.

Ce mémoire de thèse est réalisé dans le cadre du Projet International Linear Collider. Il porte sur l'étude d'un prototype de calorimètre électromagnétique auprès de la collaboration internationale CALICE. Le prototype a été soumis à plusieurs reprises à des faisceaux test au CERN, à DESY et à FNAL. L'auteur présente deux sujets d'études: une partie d'instrumentation concernant la résolution d'un problème des événements carrés découvert lors des prises des données en 2006 au CERN. Afin d'en expliquer l'origine et résoudre le problème dû à une phénomène de diaphonie entre les pixels périphériques et le guard ring qui entoure le capteur, deux études ont été faites: une étude de simulation en utilisant SILVACO et l'autre avec un banc test pour étudier plusieurs types de capteurs. La deuxième partie de cette thèse est une étude physique concernant l'identification des photons (électrons) en utilisant des estimateurs qui sont liés aux paramètres de la forme de la gerbe électromagnétique. Des données Monte Carlo ont été utilisés pour élaborer ces estimateurs, ensuite les utiliser pour des données réelles.

La particularité des systèmes xDSL (Digital Subscriber Line) et CPL (Courants Porteurs en ligne) est de réutiliser des supports de transmission existants, à savoir l'infrastructure téléphonique et le réseau électrique domestique. Ces deux techniques présentent ainsi l'avantage d'optimiser l'utilisation de ces media de communication. Néanmoins les supports filaires utilisés n'étaient pas initialement destinés à la transmission d'informations à haut débit et des problèmes de Compatibilité Electromagnétique (CEM) se posent inévitablement. Dans ce contexte, ce travail de thèse étudie les problèmes de CEM dans les réseaux filaires supports des hauts débits, à partir des caractéristiques physiques des supports de transmission. Des solutions innovantes sont proposées pour la réduction de la diaphonie dans les réseaux téléphoniques multifilaires transportant les signaux xDSL; puis pour l'amélioration de la fonction de transfert du réseau électrique domestique, support des CPL.

Ces quarante dernières années, l'observation du Fond Cosmique Micro-Onde a été l'un des champs d'étude les plus prolifiques de l'astrophysique. Couronnée par deux prix Nobel, cette découverte majeure a permis de confirmer de façon spectaculaire la théorie du Big-Bang. L'étude détaillée de ce fond micro-onde a également permis de mieux contraindre les différents modèles d'Univers issus de la cosmologie. Avec l'expérience Planck de l'ESA qui va succéder en 2008 à COBE et WMAP, la cosmologie entre dans une nouvelle ère, celle de la ``cosmologie observationnelle de précision''. Jamais une expérience spatiale aussi sensible n'aura effectué un relevé complet du ciel micro-onde avec une aussi grande résolution. La grande sensibilité de Planck implique la nécessité d'un contrôle accru des effets systématiques d'origine instrumentale. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du contrôle de ces effets systématiques pour Planck, en particulier pour son instrument hautes fréquences: HFI (High Frequency Instrument). Contrôler les effets systématiques implique trois types d'activités: l'Identification, la Quantification et la Correction de ces effets. Cette thèse présente essentiellement les résultats obtenus sur les travaux d'identification et de quantification des effets systématiques d'origine thermique dans Planck-HFI. La quantification de la diaphonie électronique ainsi que la correction des effets thermiques y sont également abordés.

La photod??tection est un sujet de recherche tr??s actif encore de nos jours et l???industrie, particuli??rement de la physique des hautes ??nergies et de l???imagerie m??dicale, est en qu??te de d??tecteurs avec une plus grande sensibilit??, de meilleures r??solutions temporelles et une plus grande densit?? d???int??gration. Pour ces raisons, les photodiodes avalanche ?? photon unique (Single photon avalanche diode, ou SPAD) suscitent beaucoup d???int??r??t depuis quelques ann??es pour ses performances en temps et sa grande photosensibilit??. Les SPAD sont des photodiodes avalanche op??r??es au-dessus de la tension de claquage et un photoporteur atteignant la r??gion de multiplication peut ?? lui seul d??clencher une avalanche soutenue de porteurs et entra??ner le claquage de la jonction. Un circuit d??tecte le courant divergent et l?????touffe en abaissant la polarisation de la jonction sous la tension de claquage. Le circuit recharge ensuite la jonction en r??appliquant la tension initiale permettant la d??tection d???un nouveau photon. Dans le but d???augmenter le nombre de photons simultan??s d??tectables, les SPAD s???int??grent en matrice. Cependant, dans le cas o?? une matrice de SPAD et leurs circuits d?????touffement s???int??grent sur le m??me substrat, la surface photosensible devient limit??e par l???espace qu???occupent les circuits d?????touffement. Dans le but d???augmenter leur r??gion photosensible, les matrices de SPAD peuvent s???int??grer en trois dimensions (3D) avec leurs circuits d?????touffement. Ce projet porte sur le d??veloppement de matrices de SPAD en technologie CMOS HV 0,8 ??m de Teledyne DALSA d??di??es ?? une int??gration 3D avec leurs circuits d?????touffement actifs. Les r??sultats de caract??risation montrent que les SPAD atteignent une r??solution temporelle de 27 ps largeur ?? mi hauteur (LMH), poss??dent un taux de comptage en obscurit?? (DCR, ou Dark Count Rate) de 3 s[indice sup??rieur -1]??m[indice sup??rieur -2] et ont une probabilit?? de photod??tection (PDP) de 49 %. De plus, une m??thode d???isolation utilisant un puits p a ??t?? d??velopp??e. Les SPAD con??us avec cette m??thode ont un facteur de remplissage pouvant atteindre 54 % et une probabilit?? de diaphonie de 6,6 % ?? une tension exc??dentaire ?? la tension de claquage (V[indice inf??rieur E]) de 4 V.

La découverte d'une particule cohérent avec la production d'un boson de Higgs du Modèle Standard (MS) en 2012 par les collaborations ATLAS et CMS a ouverte de nouvelles possibilités de recherche de physique au-delà du MS (BSM). Les recherches de matière noire en ATLAS se concentrent sur des modèles générales, appelées mono-X, qui prédisent la production d'un seul objet X (jet, photon ou des bosons W ou Z) en association à des particules de matière noire (DM). La production de ces états finaux dépend du couplage entre les objets radiés et les particules en collision. Ce fait encourage la recherche des signaux mono-Higgs car le boson de Higgs ne se couple pas directement avec des gluons et ses couplages avec les quarks légères sont très faibles. Par conséquent, le Modèle Standard ne prédit pas une grande contribution à ces états finaux, donc toute déviation observée des prédictions du MS permettrait d'étudier directement le couplage du boson de Higgs à des nouveaux secteurs BSM. Lors de cette thèse, une recherche a été menée sur la production des particules de matière noire en association à un boson de Higgs se désintégrant en deux photons. En ayant pour but d'augmenter la sensibilité de l'expérience à une possible découverte, des études sur l'effet de diaphonie ont été menées afin d'améliorer l'identification de photons dans ATLAS. Par ailleurs, les particules de matière noire n'interagissent pas avec le détecteur, ce qui impose des signatures avec une grande énergie transverse manquante. Des études sur la performance de la reconstruction de cette énergie transverse manquante ont été mises en place pour des topologies contenant un boson de Higgs se désintégrant en deux photons. / The discovery of a particle consistent with a Standard Model (SM) Higgs boson in 2012 by the ATLAS and CMS collaborations has opened up new possibilities in searches for physics beyond the SM (BSM). Searches for dark matter in ATLAS focus on a special case of general models called, mono-X, that predict a single object X (jet, photon, W or Z bosons) produced in association to dark matter (DM) particles. The production of these final states depend on the coupling between the radiated object and the colliding particles. This fact motivates the search of mono-Higgs signals since Higgs does not couple to gluons and its couplings to light quarks are very weak. Then, the Standard Model does not predict a large contribution to these mono-Higgs final states, thus any deviation from SM predictions is a direct probe of a coupling between the Higgs and a new BSM sector. A search of DM particles produced in association to a Higgs boson decaying into two photons has been carried out in this thesis. Aiming to increase the significance of discovery in this channel, studies on the cross-talk effect has been performed to improve photon identification in ATLAS. Besides, DM particles are not expected to interact within the detector fiducial volume, thus predicted signatures include a large missing transverse momentum. Performance studies of the reconstruction of this missing momentum has been put in place in topologies containing a Higgs boson decaying into two photons.

L'étude des différents phénomènes d'Intégrité de Signal (IS) a nécessité la mise en oeuvre d'un véhicule de test (VT) spécifique, conçu suivant des contraintes industrielles. La carte réalisée présente un environnement complexe avec des zones à haute densité d'interconnexions (HDI) et permet d'étudier l'ensemble des phénomènes IS. Une première partie a permis d'étudier les variations sur l'impédance caractéristique des pistes provoquées d'une part par le procédé de fabrication et d'autre part par les contraintes d'un routage HDI. L'impact de ces désadaptations a ensuite été quantifié. L'étude de la diaphonie a nécessité la mise en place d'un modèle de simulation simplifié pour valider la méthodologie utilisée par l'outil d'analyse de la suite Cadence. Les simulations ont ensuite été confrontées aux résultats de mesures pour étudier la validité de l'outil et pour définir la configuration à mettre en oeuvre, afin que les simulations soient représentatives des signaux réels. Une dernière partie est consacrée à l'étude de l'intégrité des alimentations. Les résultats de simulations issus de l'outil Power Integrity sont comparés aux résultats de mesures effectuées sur le VT en utilisant un VNA. Le réseau de découplage est caractérisé par son impédance dans une analyse fréquentielle. Nous avons étudié la caractérisation des plans d'alimentations, des modèles de condensateur ainsi que les inductances parasites introduites par le placement et le routage. Enfin, une étude a été effectuée pour optimiser le placement des condensateurs de découplage sur le circuit imprimé tout en limitant l'apparition d'inductances parasites.

Cette thèse présente, dans un premier temps, une nouvelle approche pour traiter les lignes de transmission, appelée la Théorie des Lignes de Transmission Améliorée et Modifiée (TLTAM). Cette extension du formalisme classique de la théorie des lignes de transmission est directement dérivée des équations de Maxwell et ne se limite pas à la seule prise en compte du mode transverse électromagnétique (TEM). Tout en conservant la simplicité du formalisme classique, cette extension aboutit à la définition de paramètres linéiques évolués et associés au mode antenne de la ligne de transmission. Cette solution présente l’avantage d’être compatible avec les noyaux de calcul existants, tout en palliant certaines limitations de la théorie des lignes de transmission (TLT) classique. LA TLTAM est tout d’abord définie pour le cas élémentaire d’une ligne de transmission à conducteur unique. Elle est ensuite généralisée au cas d’un nombre quelconque de conducteurs. Les matrices de paramètres linéiques correspondants sont alors définies. Les capacités de cette nouvelle théorie sont démontrées et validées au moyen de confrontations avec la solution directe des équations de Maxwell et de résultats de mesure. Dans un deuxième temps, le traitement d’une ligne de transmission multiconducteur située à distance d’un plan de référence conducteur est effectué au moyen d’une nouvelle approche désignée sous le nom de Théorie des Lignes de Transmission à Double Référence Intégrée (TLTDRI). Cette approche permet de simplifier l’évaluation des paramètres linéiques du faisceau en scindant le problème initial en deux sous-ensembles de lignes de transmission couplées. Le premier sous-ensemble est composé d'un fil conducteur du faisceau choisi arbitrairement et le plan de référence et constitue le sous-ensemble externe. Le deuxième sousensemble est composé uniquement des fils conducteurs du faisceau, en l’absence du plan de référence et constitue un sous-ensemble interne dont la référence locale est le fil choisi précédemment. On montre alors que seul le sous-ensemble externe nécessite le calcul de paramètres linéiques évolués associés à TLTAM. Le calcul des paramètres linéiques dans le système à référence unique constituée par le plan de référence, est reconstitué à partir de formules de passage permettant leur expression à partir des paramètres linéiques des deux sousensembles. Cette approche est validée et ses résultats sont en très bon accord avec ceux fournis par un calcul numérique direct des équations de Maxwell ainsi que ceux de la TLTAM. Elle permet une simplification très significative du traitement de l’interaction entre le faisceau de câble et la structure conductrice de référence. / This thesis presents, in a first step, a new approach to deal with transmission lines called the Modified Enhanced Transmission Line Theory (METLT). This extension of the classical formalism of the transmission line theory (TLT) is directly derived from Maxwell's equations without the restriction to the transverse electromagnetic (TEM) mode. This extension leads to the definition of enhanced per-unit-length (p.u.l.) parameters taking into account the antenna mode of the transmission line, while it keeps the simplicity of the classical formalism. This solution presents the advantage of being compatible with the existing TLT solvers while overcoming some limitations of the classical TLT. The METLT is firstly developed for the simple case of a single conductor transmission line. It is then generalized to the case of any number of conductors. The corresponding matrices of the p.u.l. parameters are then calculated. The capabilities of this new theory are demonstrated and validated by the means of comparisons with results obtained through a rigorous resolution of Maxwell's equations and measurements results. In a second step, a multi-conductor transmission line sufficiently far from the reference ground plane is assessed through a new approach called: Embedded Double Reference Transmission Line Theory (EDRTLT). This approach allows the simplification of the calculation of the harness p.u.l. parameters by splitting the first set of wires above a ground plane into two subsets of coupled transmission lines. The first subset consists in a conducting wire chosen arbitrarily and the reference ground plane and forms the external subset. The second subset consists only in the conducting wires of the harness, in the absence of the ground plane, and forms an internal subset which local reference is the wire chosen previously. We show that only the external subset requires the calculation of the enhanced p.u.l. parameters with the METLT. The calculation of the harness p.u.l. parameters in the system with a single reference, which is the ground plane only, is made through transformation formulae that allow their extraction from the p.u.l. parameters of the two subsets. This approach is validated and its results are in a very good agreement with those obtained by a rigorous resolution of Maxwell's equations and those of the METLT. It allows a great simplification to assess the interaction between the harness and the reference conducting structure.