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L'objectif de cette thèse est de concevoir et élaborer des outils innovants, baptisés nano-antennes (NAs), pour sonder le champ électromagnétique optique au voisinage des structures de la nanooptique. Une NA est ici une nanostructure métallique placée à l'extrémité d'une sonde locale fonctionnant en mode collection. Une telle structure joue le rôle de relais entre le champ électromagnétique optique à la surface de l'échantillon et la sonde locale, attribuant à la sonde une sensibilité spécifique vis-à-vis du champ électromagnétique vectoriel. Les nano-antennes seront conçues de manière à fournir une information optique encore inaccessible par le biais de la microscopie en champ proche conventionnelle, pour répondre aux besoins actuels et futurs de la nano-optique. Dans la première partie, nous proposons une nouvelle configuration de sonde locale la nano-ouverture papillon complément d'une nano-antenne papillon et nous exposons sa fabrication aux dimensions spécifiques, à l'extrémité d'une fibre optique en polymère. Dans la deuxième partie, nous présentons une nouvelle configuration de microscopie en champ proche permettant l'accès aux lignes de champs électriques et magnétiques optiques 3D au dessus d'un échantillon, avec une résolution sub-longueur d'onde. Le microscope proposé permet de cartographier simultanément et indépendamment les distributions des amplitudes complexes des deux composantes du champ électrique transverse. La dernière partie est consacrée à l'application d'une méthode numérique dite FDTD afin d'étudier le comportement spectral et l'origine de l'exaltation au niveau de la partie centrale d'une nano-ouverture papillon.

De nos jours, la problématique du bruit généré par les avions est devenue un point de développement important dans le domaine de l'aéronautique. C'est ainsi que de nombreuses études sont faites dans le domaine et une première approche consiste à modéliser de façon numérique ce bruit de manière à réduire de façon conséquente les coûts lors de la conception. C'est dans ce contexte qu'un motoriste a demandé à l'université de Sherbrooke, et plus particulièrement au groupe d'acoustique de l'Université de Sherbrooke (GAUS), de développer un outil de calcul de la propagation des ondes acoustiques dans les nacelles mais aussi pour l'étude des effets d'installation. Cet outil de prédiction leur permet de réaliser des études afin d'optimiser les traitements acoustiques (« liners »), la géométrie de ces nacelles pour des études portant sur l'intérieur de la nacelle et des études de positionnement des moteurs et de design pour les effets d'installation. L'objectif de ce projet de maîtrise était donc de poursuivre le travail réalisé par [gousset, 2011] sur l'utilisation d'une méthode de lancer de rayons pour l'étude des effets d'installation des moteurs d'avion. L'amélioration du code, sa rapidité, sa fiabilité et sa généralité étaient les objectifs principaux. Le code peut être utilisé avec des traitements acoustiques de surfaces («liners») et peut prendre en compte le phénomène de la diffraction par les arêtes et enfin peut être utilisé pour réaliser des études dans des environnements complexes tels que les nacelles d'avion. Le code développé fonctionne en 3D et procéde en 3 étapes : (1) Calcul des faisceaux initiaux (division d'une sphère, demi-sphère, maillage des surfaces de la géométrie) (2) Propagation des faisceaux dans l'environnement d'étude : calcul de toutes les caractéristiques des rayons convergents (amplitude, phase, nombre de réflexions, ...) (3) Reconstruction du champ de pression en un ou plusieurs points de l'espace à partir de rayons convergents (sommation des contributions de chaque rayon) : sommation cohérente. Le code (GA3DP) permet de prendre en compte les traitements de surface des parois, la directivité de la source, l'atténuation atmosphérique et la diffraction d'ordre 1. Le code a été validé en utilisant différentes méthodes telles que la méthode des sources-images, la méthode d'analyse modale ou encore la méthode des éléments finis de frontière. Un module Matlab a été créé spécialement pour l'étude des effets d'installation et intégré au code existant chez Pratt & Whitney Canada.

Ce travail de thèse se compose d'une partie théorique et d'une partie expérimentale. Nous combinons et utilisons les codes de transport de haute énergie LAHET, de basse énergie MCNP et le code d'activation CINDER. Nos calculs de validation des codes montrent que LAHET néglige la dissociation coulombienne du deutéron. En ajoutant cette contribution, nous obtenons un bon accord avec les données. Nous concluons également que LAHET reproduit bien la production d'isotopes si le modèle de fission ORNL est utilise pour des cibles avec z > 90. Le modèle de fission RAL donne des distributions isotopiques trop larges et ne reproduit pas les données en valeur absolue. Nous examinons différentes combinaisons de faisceaux (projectile, énergie), de cibles de spallation et de cœur de réacteur pour la production de neutrons, l'amplification d'énergie et la production de faisceau radioactif par fission. Nous montrons que les réactions (d, xn) pourraient apporter un certain nombre d'avantages importants, comparées aux réactions (p, xn). Nous concluons que l'utilisation de deutérons au lieu de protons devrait conduire a des intensités de faisceau primaire plus élevées, a un prix réduit du système et a moins de problèmes de radioprotection. Dans le projet SPIRAL Phase-II au GANIL, nous proposons la combinaison d(100 MeV)+Be→xn+U pour une production optimum de noyaux riches en neutron dans la région de masse 75≤A≤160. Cependant, la production de gaz de tritium dans la cible de conversion devrait être soigneusement étudiée. Nous prouvons également que l'utilisation des cibles de conversion de métal plus lourd peut poser des problèmes de radioprotection plus graves. Notre travail expérimental est directement relié aux investigations théoriques. Nous mesurons les distributions en énergie de protons produits par des deutérons de 100 et de 200 MeV sur 8 cibles minces (Be, C, Al, Ni, Nb, Ta, Pb et U) et dans la région angulaire 8° ≤ θp ≤ 120°. Les deux expériences ont été réalisées au LNS (Saclay, france) et au NAC (Faure, Afrique du Sud). Les données de bonne qualité (10% en valeur absolue et un seuil en énergie de 4-8 MeV) sont bien reproduites par le modèle LAHET amélioré pour les réactions (d, xp) et, par conséquent, pour les réaction (d, xn).

Cette thèse a été réalisée pour le labo-commun ST-IEMN, dans le cadre du projet industriel de STMicroelectronics visant à réaliser des résonateurs à ondes acoustiques de volume (BAW : Bulk Acoustic Wave) pour des applications de fitrage RF. A l'instar du quartz, le BAW exploite la résonance du mode d'épaisseur d'une couche piézoélectrique comprise entre deux électrodes. Pour le passage en production de ces composants le contrôle de la fréquence est un défi à relever, et il passe par une connaissance précise des paramètres mécaniques du dispositif. Pour cela, nous exploitons une technique expérimentale permettant de caractériser acoustiquement des empilements de matériaux en couches minces: l'acoustique picoseconde. Nous avons développé la particularité du montage de l'IEMN : l'accordabilité en longueur d'onde. A partir de cette spécificité, des études plus fondamentales ont donné lieu à l'élaboration de protocoles expérimentaux permettant d'augmenter le nombre de caractéristiques mesurables par acoustique picoseconde. L'exploitation de ces protocoles pour la caratérisation des matériaux liés au BAW nous a permis d'enrichir une base de données des paramètres nécessaires à la modélisation et à la conception des dispositifs. D'autre part, nous avons développé des méthodes d'analyse d'empilements complexes, qui ont pu ètre testées sur la version industrielle de la technique d'acoustique picoseconde. Nous avons finalement défini un protocole de suivi de procédé de réalisation des BAW, basé sur une métrologie par acoustique picoseconde / This PhD has been realized for the ST-IEMN Lab, in the frame of an industrial development at STMicroelectronics on Bulk Acoustic Wave (BAW) resonators. The operating principle of a BAW is based on the excitation of the thickness mode of a piezoelectric layer sandwiched between two electrodes. The control of the frequency is a challenging question for the mass production of such components, and requires a precise control of mechanical properties of the device. ln this work, we use an original experimental technique that enables the acoustic characterization of thin films stacks : colored picosecond ultrasonics. We particularly develop the specificity of the IEMN setup : the wavelegth tunability. Through fundamental studies we set up protocols and thus, increase the number of parameters that can be measured with the technique. This work enables us to feed a database ofparameters needed for the design and the modeling of the devices. We also work on complex stacks characterization, a part of the methods has been tested on the industrial version of picosecond ultrasonics. Finally we propose a metrological srategy, based on picosecond ultrasonics, in orde to assist the process of BAW resonators.

Tirée par le développement et la démocratisation des globes numériques et des systèmes de géolocalisation grand public, la numérisation 3D mobile terrestre en milieux urbains s'est développée de manière très importante ces dix dernières années. Les principaux verrous résiduels de ces systèmes reste d'une part la localisation précise des données pour certaines applications (conduite autonome urbaine, levers de géomètres, etc.) du fait des masques et multi-trajets GPS dans les canyons urbains et d'autre part le passage à l'échelle du traitement de l'information vu les volumes de données considérables acquis chaque jour (plusieurs To).La première partie de cette thèse est consacrée à la présentation de la numérisation mobile, aussi bien du point de vue système que du point de vue usage. Une description fine du système Stéréopolis V2, véhicule de numérisation mobile multi-caméras développée au laboratoire MATIS de l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière, est faite afin de présenter les données utilisées dans cette thèse. Les blocs d'images manipulés dans ces travaux sont constitués de plusieurs centaines de milliers à un million d'image. La seconde partie est consacrée à la calibration du système: calibration intrinsèque de caméra, tout d'abord, en utilisant une géométrie d'acquisition de type panoramique, qui permet de s'affranchir de réseaux de cibles 3D métrologiques. Une calibration extrinsèque des imageurs du véhicule, ensuite, qui permet de déterminer de façon précise la position et l'orientation de caméras sur un dispositif de numérisation mobile. Deux procédures sont détaillées et comparées: l'une dite "off-line" nécessitant une acquisition spécifique avec un réseau de cibles métrologiques et l'autre dite "on-line" utilisant uniquement les données d'acquisition standards. Nous démontrons que la méthode "on-line" produit dans les mêmes conditions une précision comparable à celle "off-line" tout en étant plus adaptée aux variations de conditions d'acquisition in-situ. La troisième partie détaille le processus de compensation par faisceaux appliquée aux données de numérisation mobile multi-caméras qui permet d'estimer la pose d'un grand nombre d'images. La mise en équation ainsi que différents cas d'utilisations de la méthode sont explicités. La structuration et la gestion des données dans un entrepôt est elle aussi développée car elle permet la gestion d'importants volumes et donc le passage à l'échelle tout en restant performante. La quatrième et dernière partie propose différentes méthodes de recalage qui peuvent être utilisées aussi bien de manière individuelle que combinées afin de permettre de mettre en cohérence des séquences d'images distinctes (boucles, passage multi-dates, etc.) dans des contextes applicatifs différents / Mobile mapping technology has grown exponentially the last ten years, particularly due to advances in computer and sensor performances. However, the very accurate positioning of data generated by such technique remains a crucial issue. The first part of this thesis presents the mobile mapping system that has been designed in the MATIS lab of IGN as well as its operational use. A detailed analysis of image data is proposed and data used for this work is discussed. The second part tackles the standard calibration procedure. First, camera calibration is performed by using a panoramic-based acquisition geometry, which allows not to required ground control points. Secondly, a full calibration procedure dedicated to the Stéréopolis V2is proposed so as to determine accurately the position and orientation of all the cameras. For that purpose, two procedures are explained : one requiring an area with points positioned with high accuracy ,and the other one based only the data acquisition. The third section details the compensation applied to the mobile mapping car that allows to improve poses of a large number of images. The mathematical formulation is proposed, and various cases of the method are explained. Data management is also presented since it is a mandatory step for efficient large amount of data management The fourth and final part of the thesis presents different registration scenarii, where methods developed in this work can be used individually as well as combined with other ones so as to bring higher coherence between sequences of distinct images

L'imagerie IRM permet d'observer les principaux faisceaux de fibres de substance blanche dans le cerveau. Cette imagerie offre de nombreuses applications potentielles pour mieux comprendre le développement du cerveau sain et pathologique ou pour étudier l'impact de substances thérapeutiques. Pour observer ces fibres, il faut combiner une acquisition IRM bien maitrisée aujourd'hui avec une procédure de traitement de données qui est encore le sujet de différents projets de recherche. Pour caractériser ces fibres qui ne font que quelques microns de diamètre, il faut porter la résolution spatiale de l'IRM au-delà de la résolution spatiale d'acquisition. Pour obtenir cette super-résolution, il a été proposé de combiner une modélisation biophysique du signal avec différentes mesures du signal IRM. L'ensemble permet d'accéder par exemple à des mesures du diamètre axonal, comme par exemple l'approche AxCaliber (Assaf 2008). Un des intérêts de cette mesure est qu'elle est corrélée à la vitesse de conduction des signaux électriques (Horowitz 2015). Ces développements méthodologiques sont principalement réalisés chez l'homme. Pourtant, de nombreux modèles animaux sont utilisés pour comprendre le cerveau sain et pathologique. Dans le cadre d'une collaboration entre l'équipe UNIRS de Neurospin (Cyril Poupon) et l'équipe 5 du GIN (Emmanuel Barbier), nous avons initié des travaux pour porter chez la souris les outils actuellement employés chez l'homme. / Magnetic resonance imaging (MRI) allows the observation of the major white matter fiber tracts in the brain. It can thus be used in many applications to have a better understanding of the development of healthy and pathological brains and to study the effect of potential therapeutic treatments. In order to observe these fibers, one must combine a today well-controlled MRI acquisition with a data processing procedure that is still under investigation for many research projects. To characterize those fibers whose diameters are only a few microns wide, the MRI spatial resolution must be raised beyond the spatial resolution of the acquisition. This super-resolution achievement can be obtained by combining biophysical models with several measures of the MRI signal. Together, one can gain access to axon diameter measures for example, as was done by Assaf in 2008 (AxCaliber approach). One of the interests of this measure is its correlation with the conduction velocity of the electric signals (Horowitz 2015). These methodological developments are mainly done in human research. However, many animal models are used to understand the healthy as well as the pathological brains. In the context of a collaboration between team UNIRS of NeuroSpin (Cyril Poupon) and team 5 of GIN (Grenoble Institute of Neuroscience) (Emmanuel Barbier), we have initiated the transfer for the mouse of the tools currently used for human.

La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d’Intensité (RCMI) est aujourd’hui reconnue comme une technique de référence permettant d’augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l’étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d’augmenter l’efficience de la mise en œuvre d’un traitement, deux axes de travail ont été déterminés. Le premier axe concernait l’optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l’utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d’un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré – sur trois patients atteints d’un cancer de l’oropharynx – un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques. Le second axe concernait l’optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d’analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d’ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l’intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu’une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV / Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) is currently considered as a technique of choice to increase the local control of the tumour while reducing the dose to surrounding organs at risk. However, its routine clinical implementation is partially held back by the excessive amount of work required to prepare the patient treatment. In order to increase the efficiency of the treatment preparation, two axes of work have been defined. The first axis concerned the automatic optimisation of beam orientations. We integrated the simplex algorithm in the treatment planning system. Starting from the dosimetric objectives set by the user, it can automatically determine the optimal beam orientations that best cover the target volume while sparing organs at risk. In addition to time sparing, the simplex results of three patients with a cancer of the oropharynx, showed that the quality of the plan is also increased compared to a manual beam selection. Indeed, for an equivalent or even a better target coverage, it reduces the dose received by the organs at risk. The second axis of work concerned the optimisation of pre-treatment quality control. We used an industrial method: Statistical Process Control (SPC) to retrospectively analyse the absolute dose quality control results performed using an ionisation chamber at Centre Alexis Vautrin (CAV). This study showed that SPC is an efficient method to reinforce treatment security using control charts. It also showed that our dose delivery process was stable and statistically capable for prostate treatments, which implies that a reduction of the number of controls can be considered for this type of treatment at the CAV

Suivant des idées de B.Malgrange, on présente la construction d'un<br />nouvel invariant pour les faisceaux pervers : le déterminant microlocal. C'est une généralisation aux faisceaux pervers de la première classe caractéristique secondaire des fibrés plats.<br /><br /> Le déterminant microlocal est une classe de cohomologie sur le<br />fibré cotangent à support dans la variété caractéristique : il est<br />construit sur les déterminants des systèmes locaux obtenus par<br />microlocalisations le long des strates.<br /><br /> Pour montrer son existence, on ramène la variété<br />caractéristique en position générique par une transformation canonique en contrôlant le comportement des microlocalisés <br />par une telle transformation. On est alors ramené au cas de la dimension 2 où un calcul explicite est effectué en utilisant les descriptions combinatoires des faisceaux pervers de Ph. Maisonobe.

Les noyaux à halo sont une caractéristique spectaculaire et inattendue des abords de la drip-line et leur description amène les théories de la physique nucléaire à leurs limites. Le paramètre d'entrée le plus critique est l'énergie de liaison nucléaire ; une quantité qui nécessite des mesures très précises, puisque l'énergie de séparation de deux neutrons est faible à la "drip-line". De plus, de tels noyaux ont typiquement une courte durée de vie. Pour faire de telles mesures, un instrument de haute précision utilisant une méthode rapide de mesure est nécessaire. MISTRAL est un tel instrument ; c'est un spectromètre de masse à transmission situé à ISOLDE/CERN. En juillet 2003 nous avons mesuré la masse du 11Li qui est un noyau à halo à deux neutrons. La mesure effectuée améliore la précision d'un facteur 6, avec une barre d'erreur de 5 keV. De plus la mesure donne une énergie de séparation de deux neutrons 20% supérieure à la valeur précédente. Cette mesure a un impact sur le rayon du noyau ainsi que sur l'état des deux neutrons de valence. Dans le même temps, une mesure du 11Be a été effectuée avec une barre d'erreur de 4 keV en excellent accord avec les précédentes mesures. Dans le but de poursuivre le programme de mesure de MISTRAL, par la mesure de la masse du 14Be, un système de refroidissement de faisceau d'ions est actuellement en développement pour accroître la sensibilité du spectromètre. Une partie de ce travail est consacrée au développement de ce refroidisseur, constitué d'un piège de Paul rempli par un gaz tampon.