La détection d'espèces (bio)chimiques à de très faibles concentrations représente un enjeu croissant dans les domaines de la santé, de l’environnement et de la défense. Un microrésonateur optique en polymère, sans marqueurs fluorescents, associé à un canal microfluidique, forme un capteur optofluidique, ce qui permet la détection d'analytes par interaction entre un champ évanescent à la surface du microrésonateur et la solution contenant l’espèce à étudier. Cette thèse présente la conception et la réalisation de capteurs optofluidiques à base de microrésonateurs optiques et de circuits microfluidiques en polymères, pour une très faible limite de détection et un temps de réponse rapide. De très bons résultats ont été obtenus en termes de limite de détection de polluants de type ions lourds dans l'eau, en abordant le problème sous différents angles : conception et réalisation de circuits optiques et microfluidiques, optimisation de l’interrogation optique du capteur par l’élaboration d’une méthodologie de mesure rapide et précise et un traitement du signal adéquat, étude des propriétés physico-chimiques des surfaces polymères, mise au point d’une instrumentation adaptée. Le capteur a permis la détection d'ions cadmium, ions hautement toxiques, jusqu'à une décision limite de détection de 50 pmol/L dans l'eau déionisée et 500 pmol/L dans l'eau du robinet grâce à un greffage sur la surface du microrésonateur de 2,2’- ((4-Amino-1,2-Phénylène) Bis (Carboxylatoazanédyil)) Diacétate. Une étude de régénération de la surface fonctionnalisée des microrésonateurs pour la détection d’ions cadmium a été réalisée et ce capteur a pu être régénéré pour plus de soixante mesures consécutives. D’autre part, l'analyse simultanée de deux polarisations orthogonales entre elles TE et TM de la réponse optique du capteur permet d’optimiser la sensibilité de mesure. Une étude de mesure différentielle consistant à comparer simultanément les mesures sur deux microrésonateurs identiques placés dans les même conditions physiques, l’un jouant le rôle de référence et l’autre étant un capteur spécifique, a permis de s’affranchir des différentes perturbations externes (pression, température, attachements non spécifiques). Ces instruments « multi-capteurs » sont également essentiels pour une compréhension détaillée des mécanismes de réactions de surface, une évaluation de l'efficacité d'accrochage de différents protocoles de fonctionnalisation et des mesures en multiplexage. / High sensitivity biochemical sensing is a concern for health, environment and defense. Thanks to the interaction between an analyte and an evanescent field at their surface, label-free polymer microring resonators, in association with a microfluidic channel, form an optofluidic sensor that can be used for biosensing. This thesis shows the realization of versatile optofluidic sensors based on polymer microring resonators combining a high detection limit with a short response time. High limit of detection of heavy ions in tap water was obtained after a careful optimization of the optical and microfluidic designs, signal processing, methodology of detection, surface chemistry and instrumentation. By functionalizing the resonator surface with 2,2’-((4Amino-1,2- Phenylene)Bis(Carboxylatoazanedyil))Diacetate, we obtained a limit of detection of 50 pmol/L in deionized water and 500 pmol/L in tap water. It should be stressed that the functionalized surface of the resonator was regenerated more than 60 times, enabling several sensing experiments with the same resonator. Besides, we were able to optimize the measurement sensitivity by an analysis of the orthogonal polarizations TE and TM from the sensor optical response. The simultaneous use of at least two microresonators in parallel (providing a reference signal and allowing multiplexing) enabled us to improve measurement accuracy and to compensate the signal from various external perturbations such as pressure, temperature and non-specific bindings. These “multi-sensors” are essential for (i) an in-depth understanding of surface reaction mechanism, (ii) an evaluation of the binding efficiency of different functionalization protocols and (iii) a high throughput characterization tool for multiple detections of pollutants.

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L'objectif de cette thèse s'oriente principalement sur l'étude du de puisclaquage post-radiatif des MOSFET sances irradiés aux ions lourds. Nous avons pu constater, pour la première fois, une réduction des paramètres de fiabilité et de durée de vie des MOSFET de puissance irradiés aux ions lourds grâce à un protocole de test combinant les connaissances sur les effets des rayonnements et des tests électriques accélérés. Les MOSFET ont été irradiés principalement en absence de polarisation, dans le but de discriminer tout effet dû aux polarisations. Grâce à des irradiations réalisées à différentes valeurs d'énergie, nous nous sommes intéressés aux effets de l'énergie des particules et des pertes d'énergie associées. Nous avons pu constater que la dégradation de la fiabilité des MOSFET ne peut pas être corrélée uniquement à l'énergie perdue par excitation électronique (LET), ou pour des ions avec la même valeur de LET obtenue pour deux énergies différentes, le pire cas a été observé à l'énergie la plus faible. Cette dégradation est même plus importante que celle obtenue à la valeur maximale de LET (au pic de Bragg). Appuyé par des résultats obtenus grâce à des irradiations aux neutrons, nous avons pu proposer une hypothèse qui est basée sur une corrélation entre l'effet des pertes d'énergie associées aux passages des ions et les mécanismes de claquage des diélectriques. / The goal of this thesis is oriented mainly on the study of Post Irradiation Gate Stress (PiGS) of power MOSFETs irradiated with heavy ions. We have seen, for the first time, a reduction of reliability parameters and lifetime of power MOSFETs irradiated with heavy ions using a test panel combining the knowledge of the effects of radiation and accelerated electrical test. MOSFETs were irradiated mainly with no polarization, in order to discriminate any effect attributed to the polarizations. Using irradiation performed at different energy values, we investigated the effects of the energy and energy lost by ionizing and non ionizing process. We have seen that the reliability degradation of MOSFETs can't be correlated only to the energy lost by electron excitation (LET), or ions with the same LET value obtained for two different energies, the worst case was observed at the lowest energy. This degradation is even greater than that obtained with the maximum value of LET (the Bragg peak). Supported by results obtained by neutrons irradiation, we could propose a hypothesis that is based on a correlation between the effect of energy lost associated with the passage of ions and mechanisms of dielectric breakdown.

La théorie de la chromodynamique quantique prédit l’existence d’un état déconfiné de la matière appelé Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Expérimentalement, la formation d’un PQG est attendue sous les conditions extrêmes de température et de densité atteintes lors de collisions d’ions lourds ultra-relativistes. Afin d’observer et de caractériser de manière indirecte un tel état de la matière, de nombreuses observables ont été proposées. En particulier, les phénomènes de suppression et de(re)combinaison du meson J/Ψ dans le PQG sont intensément étudiés. Cette thèse présente l’analyse de la production inclusive de J/Ψ dans les collisions Pb-Pb, à une énergie dans le centre de masse √sNN = 2,76 TeV, détectés avec le spectromètre à muons de l’expérience ALICE au LHC. A partir de la statistique élevée d’événements collectés lors de la prise de données de 2011, le facteur de modification nucléaire du J/Ψ a été mesuré en fonction de son impulsion transverse, de sa rapidité et de la centralité de la collision. L’impulsion transverse moyenne du J/Ψ a également été mesurée en fonction de la centralité. Les prédictions des modèles théoriques, incluant tous une contribution de (re)combinaison, présentent un bon accord avec les données. Enfin, un excès de J/Ψ de très faible impulsion transverse (<300 MeV/c) par rapport à la production hadronique attendue a été observé pour la première fois. / The quantum chromodynamics theory predicts the existence of a deconfined state of matter called Quark Gluon Plasma (QGP). Experimentally, the formation of a QGP is expected under the extreme conditions of temperature and density reached in ultra-relativisticheavy-ion collisions. Many observables were proposed to observe and characterize indirectly such a state of matter. In particular, the phenomena of suppression and (re)combination of the J/Ψ meson in the QGP are extensively studied. This thesis presents the analysis of the inclusive production of J/Ψ in Pb-Pb collisions, at a center of mass energy √sNN = 2.76 TeV, detected with the ALICE muon spectrometer at the LHC. From the high statistics of events collected during 2011 datataking, the J/Ψ nuclear modification factor was measured as a function of transverse momentum, rapidity and collision centrality. The J/Ψ mean transverse momentum was also measured as a function of centrality. The predictions of theoretical models, all including a (re)combination contribution, are in good agreement with data. Finally, an excess of J/Ψ yield at very low transverse momentum (<300 MeV/c) with respect to the expected hadronic production was observed fort he first time.

L'expérience ALICE, qui utilise les collisions d'ions lourds ultra-relativistes produites par le LHC au CERN, est dédiée à l'étude d'un nouvel état de la matière nucléaire, qui pourrait se présenter sous la forme d'un plasma de quarks et de gluons (QGP). Parmi les sondes portant des informations sur les propriétés de ce milieu, celles relatives à la production des jets de grande impulsion transverse sont particulièrement intéressantes. L'analyse présentée dans cette thèse s'intéresse aux évènements photon-jet, qui comportent un photon de grande impulsion transverse avec un jet émis dans la direction opposée. Ce dernier est issu de la fragmentation d'un parton, une fois qu'il a traversé le QGP. La thèse comprend une étude des observables pertinentes pour la mesure des corrélations photon-hadron ainsi qu'une analyse des premières données du LHC en collisions proton-proton. Des résultats préliminaires sur l'impulsion transverse des partons incidents et la fonction de corrélation ont ainsi été obtenus. / The ALICE experiment, which uses the ultra-relativistic heavy-ions collisions produced by the LHC at CERN, is dedicated to the study of a new state of nuclear matter, which could be composed of a Quark-Gluon Plasma (QGP). Among the probes sharing information on the medium properties, those relative to the production of high transverse momentum jets are very interesting. The analysis presented in this thesis is focused on photon-jet events, which contain one photon of high transverse momentum and one jet emitted in the opposite direction. The jet comes from the fragmentation of the initial parton, after passing through the medium. The thesis includes a simulation study of the relevant observables for the photon-hadron correlation measurement and an analysis of first data from LHC in proton-proton collisions. Preliminary results on the transverse momentum of incident partons and on the correlation function have been obtained.

Foi investigada a correlação entre a energia transversa (ET) produzida e a energia de partículas neutras (En) emitidas em colisões de íons de 28Si (plab=14.6 GeV/c por nucleon) com alvos de Al, Cu e Pb, estudadas pelo Experimento 814 no acelerador AGS do Laboratório Nacional de Brookhaven. A correlação entre a energia transversa e a energia dianteira produzida em colisões com emissão dos fragmentos 2H, 3H, 3He, 4He, 6He, 5Li e 6Li também foi investigada. Foi observado que a energia En dianteira produzida pelas partículas neutras tem uma forte dependência com a energia transversa ET produzida na colisão. Uma parametrização eficiente dos dados é obtida utilizando um modelo estatístico que relaciona o numero de espectadores da colisão com o numero de nêutrons detectados na região dianteira. As distribuições de momento desses fragmentos foram investigadas através do modelo de Goldhaber e os seus respectivos parâmetros 0 foram calculados para os eventos referentes as colisões de 28Si com alvos de Al, Cu e Pb. / We carried out a study of the forward neutral energy (En) and its correlation with the produced transverse energy (ET ) in collisions of 28Si ions (plab=14.6 GeV/c per nucleon) with Al, Cu, and Pb targets, investigated by Experiment 814 at the Brookhaven AGS. The correlation of the produced transverse energy with forward neutral energy from fragments 2H, 3H, 3He, 4He, 6He, 5Li and 6Li was also investigated. We find that the forward neutral energy En has a strong dependence on transverse energy ET produced in the collision. An efficient parametrization of this data set is accomplished through the use of a statistical model which relates the number of spectators in the collision to the number of neutrons detected in the forward direction. Momentum distributions of the fragments were investigated through the use of the Goldhaber model and the 0 parameter was calculated to each of the fragments in reactions of 28Si with Al, Cu and Pb targets.

Foi calculado microscopicamente a seção de choque total de reação para os sistemas ANTPOT. 12 C + ANTPOT. 12 C, ANTPOT. 1-2 C+ ANTPOT. 40 Ca, ANTPOT. 12 C + ANTPOT. 90 Zr, ANTPOT. 12 C + ANTPOT. 208 Pb, ANTPOT. 40 Ca + ANTPOT. 40 Ca, ANTPOT. 40 Ca + ANTPOT. 208 Pb, ANTPOT. 90 Zr + ANTPOT. 90 Zr, ANTPOT. 90 Zr + ANTPOT. 208 Pb e ANTPOT. 208 Pb + ANTPOT. 208 Pb numa ampla faixa de energia. Foi usada a expressão WKB para a defasagem imaginária, na representação do parâmetro do impacto. A parte imaginária do potencial óptico foi construída, usando o primeiro termo da teoria de espalhamento múltiplo, incorporando na sua expressão o principio de Pauli. A inclusão da interação nuclear e coulombiana mostrou ser importante. Os resultados teóricos não se apresentam em bom acordo com os poucos dados experimentais existentes, a baixas energias. Este resultado foi atribuído a fraca absorção contida no potencial imaginário, que contém o processo de knock-out quase-livre como mecanismo dominante de reação. / The total reaction cross section of the systems 12C +12C, 12C + 40Ca, 12C + 90Zr, 12C + 208 Pb, 40Ca + 40Ca, 40Ca + 208Pb, 90Zr + 90Zr, 90 Zr + 208 Pb and 20B Pb + 208 Pb for a wide range of energies has been calculated microscopically. A WKB expression for the imaginary part of the optical potential has been constructed by using the first term of multiple scattering theory with the effect of Pauli blocking incorporated into it. The inclusion of the nuclear and Coulomb interactions is shown to be important. The theoretical results do not show very good agreement with the experimental data at lower energies. This is attributed to the weak absorption contained in the imaginary potential of the tpApB interaction, wich contained only quasi-free knock-out as the dominant reaction mechanism.

Ce mémoire de thèse traite de l’étude de la sensibilité des composants électroniques avancés en milieu radiatif. Le travail porte sur la modélisation détaillée du dépôt d’énergie induit par un ion lourd dans la matière, et sur l’influence de la prise en compte de cette trace d’ion dans les outils de simulation de la réponse de composants irradiés. Dans ce but, nous avons développé une chaîne de simulation, combinant différents codes de calcul à des échelles variées. Dans une première étape, le code d’interactions particule-matière Geant4 est ainsi utilisé pour modéliser la trace d’ion. Ces traces sont ensuite implémentées dans un code de simulation TCAD, afin d’étudier la réponse de transistors élémentaires à ces dépôts d’énergies détaillés. Cette étape est complétée par des mesures expérimentales. Enfin, l’étude est étendue au niveau circuit, en interfaçant les traces d’ions avec un outil de prédiction des SEE. Ces différentes étapes mettent en évidence la nécessité de prendre en compte la dimension radiale de la trace d’ion à tous les niveaux de simulation, pour modéliser de façon adéquate la réponse de composants avancés sous irradiation par des ions lourds. / This thesis studies the sensitivity of advanced electronic devices in radiative environments. The work deals with the detailed modeling of the deposited energy induced by heavy-ion in matter, and the influence of taking it into account in the tools simulating the response of irradiated devices. To do so, a simulation chain was developed, combining different calculation codes at various scales. In a first step, the particle-matter interaction code Geant4 is used to model the heavy ion track. These tracks are then implemented in a TCAD simulator, in order to study the response of elementary transistors to these detailed energy deposits. This step is completed with experimental measurements. Finally, the study is extended to the circuit level, by interfacing the heavy ion tracks with a SEE prediction tool. These different steps evidence the need for taking into account the radial extension of the ion track to all simulation levels, to adequately model the response of advanced devices under heavy ion irradiations.

Les composants électroniques embarqués dans des applications spatiales sont exposés à différents types de particules qui composent l’environnement radiatif spatial. L’interaction de ces particules avec les matériaux constituant les circuits intégrés est à l’origine d’effets singuliers ou d’effets de dose qui peuvent altérer la fiabilité des systèmes en induisant différents types de défaillances à l’échelle des fonctions électroniques élémentaires, et mettre en péril les missions satellitaires. En vue de prédire les taux d’évènement au cours d’une mission ou la durée de vie des composants en environnement radiatif, préalablement à leur intégration dans une application spatiale, il est nécessaire de comprendre les mécanismes physiques induits et de caractériser le fonctionnement des composants sous irradiation.Dans ce contexte, nous présentons l'élaboration et la mise en oeuvre de méthodes de caractérisation de la sensibilité des mémoires dynamiques SDRAM DDR3 aux effets des radiations en vue de leur future intégration dans des modules mémoires pour application spatiale. Le développement d’un banc de test fonctionnel et paramétrique compatible avec différents moyens d’irradiations est présenté. Les résultats d’essais obtenus sous rayonnement gamma, sont analysés et complétés par une estimation de la sensibilité des composants obtenue sous rayons X. Une campagne de caractérisation sous ions lourds, associée à l’utilisation d’un outil laser, permet de présenter une analyse comparative de la sensibilité des composants aux évènements singuliers. La complémentarité de ces techniques ainsi que les avantages et inconvénients des outils laser et rayons X sont discutés. / Electronic components, embedded in space applications, are exposed to different types of particles that make up the space radiation environment. The individual or cumulative interaction of these particles with the integrated circuits materials is the source of single-event effects or dose effects that can alter the reliability of the systems by inducing different types of failures at basic electronic functions level and threaten the mission success. In order to predict the event rate during a mission or the components lifetime in a radiative environment, prior to their integration into a space application, it is necessary to model these failures and to characterize the functioning of the components under irradiation.In this context, the objectives of this thesis are the development and implementation of models and methods for characterizing the sensitivity of DDR3 SDRAM memories to the radiation effects for their future integration into memory modules for space applications. The development of a functional and parametric test bench compatible with various irradiation facilities is presented. Results obtained under gamma radiation, are analyzed, and supplemented by sensitivity estimation using X-rays. A characterization campaign under heavy ions, combined with laser testing, allows us to present comparative analysis of the components SEE sensitivity. The complementarity of these

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um simulador para as câmaras de expansão temporal / detectores de radiação de transição (TEC / TRD) do experimento PHENIX, instalado no Colisor de Íons Pesados Relativisticos (RHIC) do Laboratório Nacional de Brookhaven (BNL) nos EUA. O programa do RHIC prevê a produção e caracterização de um estado da matéria conhecido como plasma de quarks e glúons (QGP), através de colisões entre prótons, dêuterons e íons pesados com energias de centro de massa sqrt(s_NN) entre 20 e 200 GeV. O PHENIX, um dos quatro experimentos instalados no acelerador, é especializado na medida de sinais eletrofracos provenientes das colisões e o TEC / TRD é o único subsistema do PHENIX capaz de identificar elétrons de forma eficiente para momentos acima de 5 GeV/c. Um simulador para reprodução da resposta do detector à passagem de partículas foi desenvolvido e comparado a dados de um detector proporcional monofilar construído no Laboratório de Instrumentação e Partículas da USP, e aos dados do próprio TEC / TRD. Os resultados mostram um acordo razoável entre medidas e simulações. O uso do simulador deverá permitir o estudo de novos métodos e melhoras na capacidade de identificação de elétrons do sistema. / The present work describes the development of a simulator for the Time Expansion Chambers / Transition Radiation Detectors (TEC / TRD) of the PHENIX experiment, installed at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) of Brookhaven National Laboratory (BNL). The main goal of the RHIC project is the production and study of a state of matter known as Quark Gluon Plasma (QGP), through collisions of protons, deuterons and heavy ions at center of mass energies sqrt(s_NN) ranging between 20 and 200 GeV. PHENIX, one of the four experiments of the accelerator, is dedicated to measuring electroweak signals arising from the collisions, and TEC / TRD is the only subsystem capable of identifying efficiently electrons with momenta above 5 GeV/c. A simulator to reproduce the detector response to the passage of particles was developed and compared to data from a single wire proporcional counter and from TEC / TRD itself. The results show reasonable agreement between measurements and simulations. The use of the simulator allows studies of new methods and possibly improvements in the electron identification capability of the system.