Cette thèse s'intéresse à la résolution de problèmes d'optimisation non-differentiable de grandes tailles résultant le plus souvent d'une relaxation Lagrangienne d'un problème difficile. Cette technique est couramment utilisée pour appréhender des problèmes linéaires avec nombres entiers ou des problèmes convexes complexes. Le problème dual obtenu est non-différentiable - éventuellement séparable - et peut être résolu par exemple par un algorithme de faisceau. Le Chapitre 2 propose une revue de littérature des méthodes d'optimisation non-différentiable. Dans certaines situations, le problème dual peut être lui-même très difficile à résoudre et nécessiter des stratégies adaptées. Par exemple, lorsque le nombre de contraintes dualisées est très élevé, une dualisation explicite peut s'avérer impossible ou la mise a jour des variables duales peut échouer. Au Chapitre 3, nous étudions les propriétés de convergence lorsqu'une relaxation Lagrangienne dynamique est effectuée : seul un sous-ensemble de contraintes est dualisé a chaque itération, ce qui permet de réduire la dimension du problème dual. Une autre limite de la relaxation Lagrangienne peut apparaître lorsque la fonction duale est séparable en un grand nombre de sous fonctions, ou que celles-ci restent difficiles a évaluer. Une stratégie naturelle consiste alors à tirer partie de la structure séparable en effectuant des itérations duales en n'ayant évalué qu'un sous-ensemble des sous fonctions. Au chapitre 4, nous proposons d'utiliser une méthode de faisceau dans ce contexte incrémental. Enfin, le Chapitre 5 présente des applications numériques sur des problèmes de gestion de production d'électricité.

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L'optimisation des procédés CVD et CVI, en vue d'accroître la vitesse de dépôt et d'améliorer leur qualité, nécessite une bonne connaissance de la nature et de la concentration des espèces présentes en phase gazeuse. Deux types de dépôts de carbone ont été considérés au cours de ce travail : les films diamant obtenus à partir de phases gazeuses activées par plasma micro-onde et les pyrocarbones (laminaires lisses et rugueux) issus de la pyrolyse du propane. La spectrométrie de masse avec prélèvement par faisceau moléculaire a été utilisée pour l'analyse des espèces présentes : atomes, radicaux et molécules. L'influence de la composition du mélange réactif (en PACVD), du débit total et de la présence de surfaces solides ou poreuses sur les espèces gazeuses a été particulièrement étudiée pour identifier les précurseurs des films diamant et des pyrocarbones.

Nous avons effectué l'excitation Coulombienne, sur une cible de plomb, d'un faisceau exotique à 58 MeV/nucléon de 26Ne, noyau riche en neutrons, afin d'étudier la possible existence de résonances dipolaires pygmées au dessus du seuil d'émission neutron. L'expérience a été conduite auprès de l'accélérateur de l'institut RIKEN, à Tokyo (Japon) et incluait un détecteur de gammas, un hodoscope pour particules chargées et un détecteur de neutrons.<br />A l'aide de la méthode de la masse invariante appliquée dans la voie de décroissance 25Ne+n, et en comparant la section efficace de réaction sur le plomb et sur une cible légère d'aluminium, nous observons de la force de moment angulaire égal à un entre les seuils d'émission un neutron et deux neutrons. A l'aide des distributions angulaire de diffusion du 26Ne nous en confirmons la nature et extrayons la valeur de probabilité de transition réduite dipolaire correspondante B(E1) = 0.54 (0.18) e2fm2. Notre méthode nous permet aussi d'accéder pour la première fois aux rapports d'embranchement de la décroissance d'une résonance pygmée.<br />Par ailleurs, en détectant les photons de décroissance des états au-dessous du seuil d'émission neutron et en analysant les distributions angulaires de diffusion du 26Ne correspondant au premier état excité 2+, nous en déduisons sa probabilité de transition réduite, à partir de l'état fondamental. La valeur obtenue de B(E2) = 87 (13) e2fm4 est en désaccord avec le résultat d'une expérience précédente.

La coloration d'un béton, matériau faiblement chromatique, est obtenue soit par introduction de pigments dans son volume, soit par application d'un revêtement coloré sur sa surface. Ces travaux de thèse s'intéressent à une voie de coloration alternative innovante, qui consiste à introduire les pigments dans l'agent de décoffrage afin qu'ils soient transférés durablement vers la surface du béton frais au moment où celui-ci est coulé dans le coffrage. Cette méthode s'apparente beaucoup à la technique de peinture à fresque, qui a largement fait ses preuves en terme de durabilité. Dans un premier temps, l'étude de fresques sur chaux et sur ciment anciennes, ainsi que de reconstitutions, a permis d'identifier les principaux paramètres qui régissent le dépôt des pigments et leur adhésion durable au support : compatibilité du liant avec l'eau capillaire de l'enduit, granulométrie des pigments,cisaillement du pinceau à la surface de la fresque. Dans un second temps, la transposition de ces paramètres au cas du béton a conduit à l'identification de solutions satisfaisantes en terme de transfert et de durabilité de la couleur, mais aussi d'état de surface du béton (rugosité, porosité, homogénéité) : remplacement de l'huile de décoffrage par des tensioactifs non ioniques de faible viscosité et emploi de pigments correctement dispersés dans l'agent décoffrant. Finalement, l'étude des interfaces béton- agent décoffrant - coffrage a montré que le transfert durable des pigments repose sur un double mécanisme de démouillage de l'agent décoffrant par le béton en écoulement et de mélange des deux phases au niveau du front de la coulée, qui aboutit à la formation d'une inter phase pigments - béton de plusieurs dizaines de micromètres d'épaisseur. La profondeur de pénétration des pigments sous la surface a pu être quantifiée grâce à la combinaison d'observations en microscopie électronique à balayage et d'analyses en spectroscopie de rétrodiffusion Rutherford. La durabilité de la coloration a été évaluée par des mesures colorimétriques dans l'espace CIELab.

Cette thèse présente un banc d'écriture de réseaux de diffraction de grande surface dont la période peut varier de 100 nm à plusieurs micromètres. Le principe est basé sur l'écriture au vol qui permet d'écrire des longs réseaux en balayant continûment un substrat recouvert de résine photosensible sous un interférogramme de petite dimension créé par un masque de phase. Deux types de masques ont été fabriqués. Le premier, pouvant être décrit comme un interféromètre de type Mach-Zehnder monolithique, présente l'intérêt d'écrire des réseaux de grandes périodes sans limite supérieure. Il est composé de trois réseaux de diffraction, écrits sur la même face d'un substrat épais grâce à destechniques standards de lithographie (e-beam, gravure RIE) accessibles lors d'un échange à l'UEF àJoensuu. A la longueur d'onde 442 nm, ce masque a permis d'écrire un réseau de période de 2 µmde grande dimension à l'aide d'une nappe de lumière divergente. Le second type de masque est monolithique en matériau haut indice. Il est utilisé en immersion à la longueur d'onde de 244 nm; des réseaux de période de 100 nm ont été écrits. La structure capable de supprimer l'ordre zéro transmis a été modélisée et les masques ont été fabriqués par trois partenaires européens du réseau d'excellence NEMO. La gravure du LuAG a également été étudiée en vue de fabriquer un masque de phase pour la longueur d'onde 193 nm. Afin d'écrire des réseaux larges et homogènes, une étude des différentes techniques d'élargissement de faisceau a été réalisée en vue de disposer d'une ligne de lumière avec un profil d'intensité homogène dit " top-hat ", et une méthode de fabrication d'un long masque de phase a été développée

Le travail qui m'a été confié comportait deux principaux axes de recherche. Il s'agissait tout d'abord de mettre au point des méthodes d'analyse quantitatives, pour étudier les processus de mise en piace des sédiments. Ensuite, d'utiliser toutes les informations enregistrées dans le sédiment pour reconstituer la paléogéographie du bassin . Le terrain servant de support à cette étude est localisé dans les chaînes subalpines méridionales, entre Saillans et la Tinée, et de Gap à Castellane . La période étudiée comporte deux étages, le Valanginien et l'Hauterivien Situés entre les deux pôles calcaires symétriques du Tithonique et du Barrémien, ils sont le domaine des alternances marno-calcaires, le pôle marneux correspondant au Valanginien moyen . Les alternances sont interrompues par des faisceaux contournés dont l'abondance et la diversité justifiera une étude particulière. Les sédiments détritiques (calcarénite, brèche) sont relativement rares. Ils seront ici essentiellement considérés par le biais de leurs relations avec le phénomène de l'alternance et du glissement synsédimentaire . Leur importance paléogéographique, non négligeable, sera soulignée.

Ce travail de thèse concerne l'étude de la production de faisceaux d'ions radioactifs par la méthode ISOL. Il s'inscrit dans le cadre de la R&D pour SPIRAL à GANIL. Deux études destinées à améliorer les performances de SPIRAL ont été réalisées à partir d'une approche statistique originale du processus de transformation atomes-ions.<br />La première étude porte sur les temps de transformation entre les instants de production des atomes radioactifs d'$^{35}$Ar dans une cible et d'extraction des ions radioactifs correspondant hors de la source à l'aide du dispositif TARGISOL (cible + source ECR). Le but était de déterminer les coefficients de diffusion de l'Ar dans des cibles en carbone graphite. Les résultats sont présentés et démontrent la rigueur qu'exige cette étude.<br />La seconde étude est une application de l'approche statistique au fonctionnement d'une source à ionisation de surface. Elle a permis de redéfinir et de construire un ensemble de production de faisceaux d'ions 1+ alcalins radioactifs MonoNaKe. Des ions radioactifs de $^{37,47}$K, $^{25,26,27,28,30}$Na, $^{8,9}$Li et $^{28,29,30,31}Al ont été produits.<br />Pour produire un faisceau d'ions alcalins radioactifs multichargés, l'ensemble cible-source MonoNaKe a été couplé avec une source ECR de même type que celle utilisée actuellement sur SPIRAL 1, sans utiliser de séparateur de masse (méthode 1+/N+ directe). Un premier faisceau d'ions radioactifs $^{47}$K$^{5+}$ a été extrait sur le banc de test SIRa.<br />Une source de test hors ligne basée sur les mêmes principes que ceux adoptés pour la définition de MonoNaKe a été construite. Son but est d'élaborer un prototype de source répondant aux contraintes de SPIRAL 2 (efficacité d'ionisation et durée de vie).

La technique de croissance assistée par faisceau focalisé d'électrons offre des perspectives attrayantes pour la nano et micro-fabrication en trois dimensions. Les faisceaux d'électrons peuvent être focalisés sur des dimensions inférieures à 1 Å, ce qui permet l'observation, l'analyse et la modification d'objets à l'échelle atomique. De nombreuses applications peuvent être envisagées, mais supposent une description précise des mécanismes physico-chimiques mis en jeu.<br /><br />Une étude bibliographique montre d'abord que cette technique est dérivée du phénomène de contamination observé en microscopie électronique. Puis, afin d'en faire un outil expérimental efficace, un microscope électronique à balayage a été muni de systèmes d'approvisionnement en gaz précurseur et de condensation. De nouvelles méthodes électriques et optiques ont été mises au point pour le suivi in-situ du procédé. La démarche scientifique s'est déroulée en deux phases. La physique du phénomène a d'abord été étudiée, en déposant des films minces de carbone, d'un composite cuivre-carbone, puis d'or pur. La propagation des électrons dans ces films a été décrite grâce à la mesure en continu de la fraction du courant de sonde absorbée dans l'échantillon. Les effets des électrons diffusés sur le taux de croissance ont été étudiés. Un modèle physique a été développé pour rendre compte des résultats. La deuxième phase a été la croissance de pointes composites sous un faisceau immobile. La forme des pointes est déterminée par la diffusion des électrons. Un modèle physique décrivant les trajectoires des électrons à l'intérieur et autour des pointes a été mis au point. La troisième phase a été la construction de micro-structures tridimensionnelles, dont la forme illustre les effets de la profondeur de pénétration des électrons, qui est plus grande que l'épaisseur des dépôts.<br /><br />Pour comprendre la chimie du phénomène, les dépôts de carbone obtenus ont été analysés par plusieurs techniques de micro-sonde. Tous les dépôts obtenus à partir de précurseurs pourtant différents avaient la composition C9H2±xO1±x (x<1). La fraction d'hybridation sp2 de la phase carbone amorphe est de 90%. Le taux de croissance augmente avec la pression de vapeur, le moment dipolaire et la masse moléculaire du précurseur. Il diminue avec la température de l'échantillon. La réaction de fixation du précurseur adsorbé est une ionisation, suivie de la perte des éléments volatils H, N, O, F et Cl. L'analyse des dépôts composites de métaux a montré qu'ils peuvent être conducteurs. Des micro-dispositifs ont été démontrés, comme un contact électrique à un nanotube et un capteur de champ magnétique présentant une surface active de 500 × 500 nm2.

Les exigences des derniers téléviseurs à grand angle et faible encombrement en terme de précision, ne sont pas totalement remplies par les codes de simulation classiques, qui sont lourds et dont le contenu est mal maîtrisé. Afin de disposer d'outils simples, rapides, et d'améliorer les connaissances physiques, la modélisation du faisceau d'électrons dans les canons a été adoptée, ainsi que la mise en place d'une méthode de mesure d'émittance.<br />Premièrement, nous présentons la création d'un modèle de génération de courant, analytique dans le cas de canons 2D, puis généralisé aux canons 3D de façon semi analytique. L'outil obtenu est simple (peu de paramètres physiques interviennent), rapide, et très précis, aux vues des comparaisons avec la mesure.<br />Puis, dans une deuxième partie plus expérimentale, nous décrivons la mise en place d'une méthode de mesure d'émittance du faisceau dans un plan des canons à électrons, qui est inspirée de la méthode des 3 gradients utilisée dans le domaine des accélérateurs de particules. De nombreux tests ont montré qu'elle était précise, robuste, et discriminante pour les différents canons.<br />Enfin, nous expliquons la modélisation analytique de la création du faisceau, tout d'abord en 2D, puis en généralisant au cas 3D. L'outil créé est précis, simple, et rapide. Nous avons également transporté le faisceau natif obtenu dans le canon jusqu'à l'écran pour le comparer à l'expérience.