Les effets des vibrations du corps d'un instrument de musique à vent sur le son qu'il produit, sont un sujet d'importance et peu étudié. Les vibrations mettent en jeu divers couplages vibroacoustiques : couplage conduit/fluide interne et couplage conduit/fluide externe. Ces deux mécanismes et leurs effets sont analysés.<br />Un modèle décrivant les couplages entre les vibrations d'un conduit cylindrique et la colonne d'air qu'il contient, permet d'aboutir à une expression de son impédance d'entrée acoustique, qui diffère du cas du conduit indéformable. Pour la plupart des cas d'instruments réels, les effets sont très faibles. Cependant, les couplages sont non négligeables lorsque le conduit présente un léger défaut de circularité, qui est toujours présent en pratique. La perturbation de l'impédance est maximisée lorsque la fréquence de résonance d'un mode mécanique du conduit, un mode d'ovalisation notamment, coïncide avec celle d'un des modes acoustiques de la colonne d'air. Les résultats théoriques sont confrontés à des mesures d'impédance d'entrée sur différents conduits vibrants, validant l'approche. Les sons musicaux produits par ces conduits, associés à des embouchures d'instruments de musique (bec de clarinette et embouchure de tuyau d'orgue), sont analysés. Les effets des vibrations de paroi, dépendant du niveau de perturbation de l'impédance d'entrée, vont d'une légère modification de timbre à des transitions d'un régime périodique "normal" vers un régime pseudo-périodique présentant des battements, non souhaité en situation musicale.<br />Le couplage conduit/fluide externe est exploré dans le cas d'un pavillon de trombone. Le rayonnement externe du pavillon sous excitation acoustique libre de vibrer diffère très légèrement du cas où ses vibrations sont amorties par du sable. Des différences de quelques décibels sont observées à des fréquences de résonance mécanique du pavillon, pour des modes de vibrations rayonnants, efficaces du point de vue du rayonnement acoustique.

Dans le cadre de recherches menées par l'ANDRA, qui visent à évaluer la faisabilité de créer un stockage de déchets radioactifs dans la formation argileuse du Callovo Oxfordien, cette thèse s'intéresse à deux étapes indispensables pour obtenir une image 3D du sous sol. La première étape concerne la cartographie de la géométrie de la formation. Celle-ci est déterminée à partir de temps pointés le long de profils sismiques, orientés suivant deux directions principales. Aux intersections, les valeurs enregistrées par deux profils sont différentes. Le faible nombre d'intersections ne permettant pas une étude détaillée du comportement spatial de ces différences, elles sont analysées par le biais du pseudo variogramme croisé. L'analyse variographique permet de choisir un modèle cohérent pour l'ensemble des profils. À partir de ce modèle une estimation du temps corrigée est présentée. La deuxième étape concerne l'étude de l'impédance, variable liée aux propriétés intrinsèques de la roche. Deux types de mesure sont disponibles. D'une part l'impédance sismique résultant de l'inversion géophysique de l'amplitude enregistrée le long de profils de sismique réflexion est largement étendue dans la zone d'intérêt. D'autre part, l'impédance log, résultant du produit de la densité de la roche et de la vitesse des ondes P, n'est connue uniquement dans quelques puits. Le comportement spatial bivariable, le long de la direction verticale, a permis de formuler l'hypothèse suivante : chaque mesure d'impédance est décomposée en une somme d'une variable Z (commune aux deux mesures) et d'un résidu différent pour chaque mesure. Sous certaines hypothèses supplémentaires, il est possible d'estimer la composante commune sur l'ensemble des sections sismiques. En complément à ces études, d'autres points ont été évoqués, par exemple la correspondance entre procédés géophysiques et géostatistiques, ou la prise en compte d'incertitude sur les amplitudes.

Cette étude vise à établir des corrélations entre les propriétés structurales et les propriétés magnétiques des revêtements Fe-Si élaborés par pulvérisation cathodique magnétron. L'alliage Fe-Si (coté riche en Fe) a été choisi en raison de son caractère ferromagnétique doux et de son fort potentiel applicatif dans différents systèmes magnétiques. Dans cet esprit, nous avons réalisé une série d'alliages avec différentes teneurs en Si. Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence les propriétés magnétiques extrêmement douces de l'alliage Fe-Si à 25 at.% de Si. L'étude des domaines magnétiques de cet alliage par effet Kerr a révélé une configuration en domaines parfaitement parallèle sur une surface importante de l'échantillon. Ce type de configuration est particulièrement recherché dans les couches minces magnétiques utilisées dans les capteurs à magnéto-impédance géante. C'est pourquoi nous avons étendu notre étude des propriétés de cet alliage par la réalisation de capteurs à magnéto-impédance en structure sandwich. La caractérisation de ces capteurs a clairement montré l'influence de l'orientation des domaines magnétiques ainsi que l'épaisseur totale des capteurs sur la variation d'impédance de ces derniers.

L'apparition de techniques avancées en imagerie a amélioré de manière significative la qualité de la surveillance médicale des patients. Les modalités d'imagerie non-invasives permettent aux médecins de faire des diagnostics plus précis et plus précoces et de prescrire des modes de traitement plus performants et plus justes. De multiples modalités d'imagerie sont employées actuellement ou sont en cours d'étude. Dans cette thèse, nous étudions trois techniques émergentes d'imagerie biomédicale : • imagerie magnéto-acoustique; • imagerie thermographique; • endotomographie par impédance électrique. Pour chacune de ces trois techniques, nous proposons des modèles mathématiques et nous présentons des nouvelles méthodes de reconstruction en imagerie médicale.

L'objectif de ce travail est d'étudier le comportement de polymères conducteurs en couplant des mesures simultanées et in situ d'angle de contact et de différents outils d'analyses électrochimiques (impédance électrochimique, électrogravimétrie cyclique et ac-électrogravimétrie). L'originalité de ce travail est de mettre en place un dispositif qui permet d'effectuer des mesures électrochimiques dans un volume variant de 1,5 à 3 µL. Nous avons pris comme polymère conducteur modèle le polypyrrole, électrogénéré à partir de différents monomères substitués que nous avons synthétisés. La mouillabilité de la surface des films de polymères formés est influencée, non seulement, par la nature du monomère mais aussi par les dopants présents en solution lors de la formation du film. Selon la nature du film de polymère conducteur formé, grâce aux mesures d'ac-électrogravimétrie, nous avons pu identifier les mécanismes d'échanges des diverses espèces (chargées ou non) au cours de la polarisation et les corréler aux variations de mouillabilité mesurées simultanément

Dans ce travail, deux types de films de TiO2 nanostructurés sont obtenus par deux méthodes de synthèse différentes. Dans un premier temps, au cours d'un travail exploratoire, des couches de structure nanocolonnaire dopées au niobium sont obtenues par une méthode de " sputtering " (PVD-co deposition). Des couches amorphes de TiO2 sont déposées sur un substrat en acier inox à l'aide d'un plasma argon, d'une cible en TiO2 massif (cathode) et d'une co-cible de niobium (co-cathode). Une série d'échantillons avec différents taux de dopage est ainsi obtenue en faisant varier la puissance appliquée à la co-cathode de niobium. La réponse en spectrométrie d'impédance électrochimique est essentiellement déterminée par la présence d'une couche barrière (jonction métal/semiconducteur ou métal/oxyde/semiconducteur) entre la couche de TiO2, dopé Nb ou non, et le substrat métallique et la densité de porteurs est estimée à environ 1018 cm-3 pour toute la série d'échantillons. Dans la deuxième partie de ce travail, deux types de couches de TiO2 nanotubulaires avec des nanotubes (NT) alignés perpendiculairement au substrat sont obtenus par anodisation d'une plaque de titane métallique dans deux milieux différents contenant des ions fluorure. Les couches de NT obtenues dans la solution de tétrabutylammonium/formamide (appelées TiO2-NT(TB)) sont plutôt rugueuses, alors que le deuxième milieu, l'éthylèneglycol, permet de synthétiser des couches de NT beaucoup plus lisses et denses (appeléesTiO2-NT(EG)). Toutes les couches de NT sont caractérisées par spectroscopie d'impédance électrochimique et montrent une contribution haute fréquence liée à la présence d'états de surface ainsi qu'une contribution basse fréquence liée à la capacité de la zone de charge d'espace. A l'obscurité, dans un électrolyte de Na2SO4 (pH neutre), une couche TiO2 -NT (TB) anatase montre que les deux contributions varient avec le potentiel appliqué. La capacité des états de surface varie exponentiellement dans un large domaine de potentiel, et montre en plus un état d'énergie localisé dans le gap qui est la signature de l'adsorption d'eau à l'état moléculaire. Après exposition aux UV pendant 3h, et retour à l'obscurité la disparition quasi irréversible de l'état d'énergie localisé est associée à la dissociation photoinduite de l'eau adsorbée sur certains sites de la surface des tubes. En outre, une augmentation d'un facteur 112 de la capacité de la zone de charge d'espace du semiconducteur est observée après exposition au rayonnement UV. Cette augmentation est interprétée comme une photo activation de la surface des tubes qui étaient inactifs avant éclairement. L'activation est corrélée avec la dissociation de l'eau moléculaire adsorbée et l'insertion d'hydrogène dans les parois des tubes. Un modèle considérant que la variation de la courbure de bandes se fait essentiellement dans les parois des NT est proposé pour interpréter la variation de la zone de charge d'espace en fonction du potentiel, en remplacement de la relation classique de Mott-Schottky applicable uniquement à un condensateur plan. Avec ce nouveau modèle, des densités de porteur de l'ordre de 1018 cm-3 et 1020 cm-3 respectivement pour avant et après exposition UV sont déterminées, confirmant que l'activation photo-induite des parois des NT est liée à un phénomène de dopage dû à l'insertion d'hydrogène. Dans le cas de TiO2 -NT (EG), la contribution de l'adsorption de l'eau moléculaire n'est pas observée. Les spectres d'impédance avant et après exposition UV ne présentent pas de grande différence et la capacité de la zone de charge d'espace après éclairement n'est augmentée que d'un facteur 8. La simulation du comportement à l'aide du modèle montre que la densité de porteurs est de l'ordre 1020cm-3 avant et après éclairement. Autrement dit les tubes TiO2 -NT (EG) sont déjà actifs avant illumination et les effets photoinduits irréversibles sont peu marqués en comparaison des films TiO2 -NT (TB). Pour mieux cerner la nature chimique de l'état de surface observé dans le cas des nanotubes rugueux TiO2 -NT (TB), des mesures d'impédance ont été réalisées de la même manière dans des milieux acide (pH = 3,5) et basique (pH = 12,5) et comparées avec les résultats obtenus en milieu neutre Na2SO4. En milieu alcalin, la courbure de bande varie faiblement avec le potentiel appliqué traduisant un glissement des bords de bandes et le remplissage/vidage des états de surface avec le potentiel appliqué. De plus la distribution exponentielle des capacités d'états de surface est plus étalée (850 meV) en milieu basique qu'en milieu neutre (257meV) ce qui met en évidence le rôle particulier joué par les sites OH de la surface. Dans le milieu acide, un phénomène de diffusion- insertion du proton doit être prise en compte pour traduire les résultats d'impédance. H joue un rôle de donneur qui augmente le taux de dopage, et la largeur de la zone de charge d'espace dans les parois des tubes est alors très faible. La comparaison entre les comportements des NT dans les 3 milieux permet clairement d'associer les états de surface aux groupes hydroxyle présents à la surface. Dans la dernière partie de la thèse, des mesures de spectroscopie de photocourant en lumière modulée (IMPS) sont effectuées dans le milieu basique, et le résultat est discuté en comparant le comportement d'une couche de NT de TiO2 à celui d'une couche compacte de TiO2 déposé sur une feuille de titane par PVD.

Le présent travail a porté sur l'élaboration des électrodes de TiO2 préparées par oxydation anodique du titane avec différentes structures (couche mince et nanotubes) et modifiées avec des espèces de cérium par électrodéposition. L'objectif est d'agir sur les propriétés physiques et électrochimiques de la couche de TiO2 afin d'améliorer les performances photocatalytiques. Pour cet objectif, l'étude a été réalisée en présence et en absence de lumière UV-A et avec des concentrations variables de polluants de type méthanol ainsi qu' un colorant azoïque, l'Amido Black. Les résultats photo-électrochimiques montrent que la photo activité est améliorée suite à la déposition du cérium et qu'il existe une concentration optimale de l'élément dopant. Cet optimum correspond à un pourcentage atomique Ce/Ti de 0.6 at% et il est associé à une meilleure efficacité de séparation des paires é-h+ photo-générés. Les couches nanotubulaires de TiO2 sont obtenues par anodisation du titane à 20 V pendant 45 min dans trois types d'électrolytes : un mélange d'étylene glycol, de fluorure d'ammonium et d'eau (NT1), un mélange de fluorure de tetrabutyl ammonium et de formamide (NT2), et un mélange de sulfate de sodium, de fluorure d'ammonium et d'eau (NT3). L'électrode élaborée dans l'éthylène glycol (NT1) présente le photocourant et l'activité de décoloration du polluant les plus élevées. Ce résultat est attribué à la bonne concordance entre d'une part la surface spécifique et la fraction solide élevées responsables de l'absorption des photons incidents et d'autre part à une faible vitesse de recombinaison des paires électrons trous.

Cette thèse tente d'apporter une vision globale des phénomènes mis en jeu lors du fonctionnement d'une pile à combustible de type PEM. Une méthodologie originale a été développée pour appréhender et mesurer les principaux paramètres thermodynamiques, cinétiques et des phénomènes de transport. La détermination expérimentale de la distribution des temps de séjour et la simulation numérique ont permis de caractériser l'écoulement dans les plaques bipolaires. La cinétique des deux demi-réactions électrochimiques a ensuite pu être analysée par des expériences ciblées de dilution des gaz réactifs, et en tenant compte de la diffusion dans l'assemblage membrane-électrodes. Enfin, l'influence de l'humidité sur les performances électriques, ainsi que l'estimation de la résistance ohmique, ont été abordées.

Ce travail détaille une approche de calcul pour la résolution de problèmes dynamiques qui combinent des discrétisations en temps et dans le domaine de Laplace reposant sur une technique de sous-structuration. En particulier, la méthode développée cherche à remplir le besoin industriel de réaliser des calculs dynamiques tridimensionnels pour le risque sismique en prenant en compte des effets non-linéaires d'interaction sol-structure (ISS). Deux sous-domaines sont considérés dans ce problème. D'une part, le domaine de sol linéaire et non-borné qui est modélisé par une impédance de bord discrétisée dans le domaine de Laplace au moyen d'une méthode d'éléments de frontière ; et, de l'autre part, la superstructure qui fait référence pas seulement à la structure et sa fondation mais aussi, éventuellement, à une partie du sol présentant un comportement non-linéaire. Ce dernier sous-domaine est formulé dans le domaine temporel et discrétisé avec la méthode des éléments finis (FE). Dans ce cadre, les forces liées à l'ISS s'écrivent sous la forme d'une intégrale de convolution en temps dont le noyau est la transformée de Laplace inverse de la matrice d'impédance de sol. Pour pouvoir évaluer cette convolution dans le domaine temporel à partir d'une impédance de sol définie dans le domaine de Laplace, une approche basée sur des Quadratures de Convolution (QC) est présentée : la méthode hybride Laplace-Temps (L-T). La stabilité numérique de son couplage avec un schéma d'intégration de type Newmark est ensuite étudiée sur plusieurs modèles d'ISS en dynamique linéaire et non-linéaire. Finalement, la méthode L-T est testée sur un modèle numérique plus complexe, proche d'une application sismique de caractère industriel, et des résultats satisfaisants sont obtenus par rapport aux solutions de référence. / The present work addresses a computational methodology to solve dynamic problems coupling time and Laplace domain discretizations within a domain decomposition approach. In particular, the proposed methodology aims at meeting the industrial need of performing more accurate seismic risk assessments by accounting for three-dimensional dynamic soil-structure interaction (DSSI) in nonlinear analysis. Two subdomains are considered in this problem. On the one hand, the linear and unbounded domain of soil which is modelled by an impedance operator computed in the Laplace domain using a Boundary Element (BE) method; and, on the other hand, the superstructure which refers not only to the structure and its foundations but also to a region of soil that possibly exhibits nonlinear behaviour. The latter subdomain is formulated in the time domain and discretized using a Finite Element (FE) method. In this framework, the DSSI forces are expressed as a time convolution integral whose kernel is the inverse Laplace transform of the soil impedance matrix. In order to evaluate this convolution in the time domain by means of the soil impedance matrix (available in the Laplace domain), a Convolution Quadrature-based approach called the Hybrid Laplace-Time domain Approach (HLTA), is thus introduced. Its numerical stability when coupled to Newmark time integration schemes is subsequently investigated through several numerical examples of DSSI applications in linear and nonlinear analyses. The HLTA is finally tested on a more complex numerical model, closer to that of an industrial seismic application, and good results are obtained when compared to the reference solutions.

La conception d’un moteur thermoacoustique dépend de façon critique de la fiabilité des outils de prédiction théorique de ses performances. Une tentative pour réussir cette prédiction consiste à exploiter les coefficients de la matrice de transfert du noyau thermoacoustique (NTA) dans les modèles analytiques du moteur considéré. La matrice de transfert peut être obtenue soit par modélisation analytique, soit par des mesures acoustiques. Ce dernier cas, cependant, se présente comme une option intéressante pour éviter d’avoir à considérer la complexité des éléments constitutifs du NTA. La méthode analytique est tout d’abord présentée; elle ne vise que les cas de matériaux à géométrie simple. En ce qui concerne l’approche expérimentale, une méthode classique à deux charges est appliquée dans deux configurations différentes et, en outre, une méthode alternative basée sur des mesures d’impédance est développée ici et appliquée également. Une comparaison entre ces deux approches est évaluée au moyen d’une analyse de sensibilité. Différents matériaux sont testés, chacun jouant le rôle de l’élément poreux à l’intérieur d’un NTA soumis à plusieurs gradients de température. Seulement la méthode alternative s’avère performante pour tous les matériaux. Les matrices de transfert mesurées sont utilisées dans des modèles dédiés à prédire la fréquence de fonctionnement et le gain d’amplification thermoacoustique intrinsèque d’une machine équipée du NTA caractérisé au préalable. Une analyse comparative montre dans quelles conditions le seuil de déclenchement thermoacoustique est prévu ou non pour chaque matériau; elle révèle aussi les limites dimensionnelles de l’appareil expérimental pour mieux répondre aux estimations de performances. / The design of a thermoacoustic (TA) engine is improved towards the reliability of its performance prediction. An attempt to succeed in this prediction comes from the knowledge of the TA core (TAC) transfer matrix, which can be exploited in analytical models for the given engine. The transfer (T) matrix itself may be obtained either by analytical modeling or acoustic measurements. The latter consist in an interesting option to avoid thermo-physical or geometrical considerations of complex structures, as the TAC is treated as a black box. However, before proceeding with the experimental approach, an analytical solution is presented for comparison purposes, but it contemplates only cases of materials of simple geometry. Concerning the experimental approach, a classical two-load method is applied in two different configurations and an alternative method based on impedance measurements is here developed and applied. A comparison between these approaches is evaluated by means of a sensitivity analysis. Different materials are tested, each one playing the porous element allotted inside the TAC, which is in its turn submitted to several different regimes of steady state temperature gradient. The alternative method is the only one successful for all materials. In this manner, the measured transfer matrices are applied into a proper modeling devoted to predict both the operating frequency and the intrinsic TA amplification gain. A comparative analysis shows in what conditions the TA threshold is expected or not for each material; it also reveals the limitations of the experimental apparatus in what concerns the appropriate dimensions to better fit the performance investigations.