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This study quantifies discolouration on the surface of Pinus radiata boards during kiln drying, particularly kiln brown stain (KBS), and models it as a function of chemical compounds present in the wood closest to the surface. The discolouration was investigated with two experimental factors: drying time, which consisted in drying at 70/120 ℃ for 0, 8, 16 and 24 hours; and leaching, done at three levels, noleaching, mild and severe, to reduce the soluble compounds present in wood suspected of developing coloured compounds. The colour change was quantified using a reflectance photometer (colour system CIE Yxy, brightness) and by the analysis of digital photographs (colour system CIE Lab). The chemical analysis of the wood closest to the surface of the boards determined fructose, glucose, sucrose (HPLC), total sugar (sum of fructose, glucose and sucrose), total nitrogen (combustion gas analysis), and phenols discriminated by molecular weight (Folin-Ciocalteu method). In the cause-effect analysis, colour was the dependent variable, and drying time and the determinations of chemical compounds were independent variables. After statistical analysis (ANOVA and MANOVA) the dependent variables to be included in the models were luminance factor (Y), brightness (R457 and the blue-to-yellow scale of CIE Lab (b); and the independent variables were drying time, nitrogen, total sugar, and high-molecular-weight phenols. Linear (multivariate regression) and non-linear models (Neural Networks) showed that discolouration during kiln drying was best predicted when the luminance factor (Y) was used to quantify colour change as a function of the content of nitrogen-containing compounds and drying time. Furthermore, the data were fitted into an empirical model based on simple reaction kinetics that considered the rate of discolouration as a function of nitrogen concentration. The results suggest that nitrogen could act as a limiting reactant in Maillard-type reactions that produce colour during kiln drying.

L'étude de la structure interne des hadrons nous permet de comprendre la nature des interactions entre les partons, les quarks et les gluons, décrites par la Chromodynamique Quantique. Les processus de diffusion élastique, qui ont été utilisés avec succès pour mesurer les facteurs de forme des nucléons, sont inclus dans ce cadre. Les processus inélastiques sont également inclus dans ce cadre, ils nous permettent d'extraire beaucoup d'information grâce au développement des distributions de partons (PDFs). Par conséquent, tandis que la diffusion élastique d'électrons par le nucléon nous fournit des informations sur la répartition des charges, et donc de la distribution spatiale des composants du nucléon, la diffusion inélastique présente des informations sur la distribution d'impulsions au moyen des PDFs. Cependant, dans les processus inélastiques, il est possible d'étudier les processus exclusifs tels que la Diffusion Compton Profondément Virtuelle (DVCS), qui nous permet d'accéder aux distributions spatiale et d'impulsions des quarks simultanément. Ceci est possible grâce aux fonctions généralisées des distributions de partons (GPDS), qui nous permettent de corréler les deux types de distributions. Le processus connu sous le nom DVCS est le moyen le plus facile pour accéder aux GPDS. Ce procédé implique la diffusion d'un électron par un proton, au moyen de l'échange d'un photon virtuel, qui entraîne la diffusion des particules initiales et l'émission d'un photon réel. Ce processus est en concurrence avec le processus dit Bethe-Heitler, dans lequel le photon réel est émis par l'électron initial ou final. En raison de la faible section efficace de ce type de procédé, de l'ordre du nb, il est nécessaire d'utiliser une installation capable de fournir une haute luminosité pour réaliser les expériences. L'une de ces installations est le Thomas Jefferson National Accelerator Facility, où l'expérience appelée "Complete Separation of Virtual Photon and π⁰ Electroproduction Observables of Unpolarized Proton" a été réalisée au cours de la période entre Octobre et Décembre de 2010. Le principal objectif de cette expérience est la séparation de la contribution du terme provenant du DVCS à partir du terme d'interférence, résultant de la contribution du BH. Cette séparation est appelée "Séparation Rosenbluth". Cette thèse porte sur le calorimètre électromagnétique qui a été utilisé pour détecter le photon dans l'expérience E07-007 à Jefferson Lab. Il y a aussi une introduction théorique à l'étude de la structure du nucléon, en révisant les concepts de facteurs de forme et des distributions de partons à travers des processus élastiques et inélastiques. Le calcul de la section efficace de la leptoproduction de photons est décrite en détail, ainsi que les buts de l'expérience E07-007. Dans cette thèse on décrit l'analyse des données enregistrées par le calorimètre électromagnétique, avec le but d'obtenir les variables cinématiques des photons réels résultants des réactions DVCS. Finalement, on décrit la sélection des événements à partir des données stockées, les réductions appliquées aux variables cinématiques et la soustraction de fond. En outre, le processus d'extraction des observables nécessaires pour le calcul de la section efficace de la leptoproduction de photons est décrite, ainsi que les principales étapes suivies pour effectuer la simulation Monte-Carlo utilisée dans ce calcul. Les sections efficaces obtenues sont indiquées à la fin de cette thèse.

L'analyse chimique est indispensable à de nombreuses étapes de la mise au point et dusuivi des procédés de retraitement des combustibles nucléaires usés, de la gestion des déchetsnucléaires, ou encore de l'optimisation des combustibles du futur. Le cycle global d'analysecomprend généralement plusieurs étapes de séparations chimiques longues, manuelles etdifficiles à mettre en oeuvre en raison de leur confinement en boite à gants. Il apparaîtaujourd'hui nécessaire de proposer des solutions innovantes et viables dans le butd'automatiser ces étapes mais aussi de réduire le volume de déchets radioactifs en fin de cycleanalytique. Une solution est alors la conception de plateformes analytiques miniaturiséesautomatisées et jetables.L'objectif de cette thèse est de concevoir un système miniaturisé alternatif à lapremière étape actuelle d'analyse des combustibles usés séparant, par chromatographied'échange d'ions, l'Uranium et le Plutonium des autres éléments constituant l'échantillon. Cesystème doit permettre à la fois de conserver les performances analytiques du processusactuel, de réduire drastiquement l'exposition des expérimentateurs par l'automatisation, ainsique le volume de déchets produits en fin de cycle analytique. Ainsi, la séparation a étéimplantée sur un microsystème jetable en plastique (COC), au design spécialement adapté àl'automatisation : un lab-on-CD.Le prototype développé intègre une micro-colonne séparative d'échange d'anionsremplie d'un polymère monolithique dont la synthèse in-situ ainsi que la fonctionnalisation desurface ont été optimisées spécifiquement pour la séparation voulue. Le développement duprotocole de séparation adapté à ces micro-colonnes a été réalisé à l'aide d'un outil desimulation de l'élution des différents éléments d'intérêts. Cet outil permet de prévoir lagéométrie de la colonne (section et longueur) afin d'obtenir, en fonction de l'échantillon, desfractions de collecte de l'Uranium et du Plutonium pures.Finalement, le prototype actuel est capable de conduire simultanément 4 séparationsde façon automatisée et permet de réduire à la fois le nombre de manipulations, le tempsd'analyse mais aussi de diviser approximativement par 1000 le volume des déchets liquidesgénérés.

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen Konzepts für Herstellung und Handhabung von Mikrofluidiksystemen auf der Basis akustischer Oberflächenwellen (SAW) sowie der Nutzung dieses Konzepts zur Fertigung anwendungsrelevanter Teststrukturen. Schwerpunkte sind dabei unter anderem eine hohe Leistungsbeständigkeit und Lebensdauer der Chipbauelemente und eine hohe technologische Flexibilität bezüglich Herstellung und Einsatz. Ausgehend von einer modularen Betrachtungsweise der Bauelemente wurden vielseitig einsetzbare, elektrisch-optimierte Interdigitalwandler entworfen, verschiedene Herstellungsvarianten für vergrabene Interdigitalwandler hoher Leistungsbeständigkeit auf piezoelektrischen Lithiumniobat-Substraten entwickelt und experimentell verifiziert, ein Sputterverfahren für amorphe SiO2-Dünnschichten hoher Qualität optimiert und eine Federstiftkontakt-Halterung entworfen. Durch Kombination dieser Technologien wurden SAW-Bauelemente für die mikrofluidische Aktorik mit hoher Performance und Reproduzierbarkeit entworfen, charakterisiert und beispielhaft für das elektroakustische Zerstäuben von Fluiden und das Mischen in Mikrokanälen eingesetzt.

Graduate

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Diagnosing the temperatures and densities of plasmas is critical to the understanding of a wide variety of phenomena. Everything from equations of state for warm dense matter (WDM) found in Jovian planets and inertial confinement fusion (ICF) to turbulent and dissipative processes in laser-produced plasmas, rely on accurate and precise measurements of temperature and density. This work presents improvements on two distinct techniques for measuring temperatures and densities in plasmas: x-ray Thomson scattering (XRTS), and Langmuir probes (LPs). At the OMEGA laser facility, experiments on warm dense matter were performed by firing lasers at an ablator foil and driving a planar shock into cryogenically cooled liquid deuterium. XRTS in the collective scattering regime was implemented to probe the matter, measuring densities of n_e ~ 4.3 x 10²³ cm^-3, temperatures of T_e ~ 12 eV and ionizations of Z ~ 1.0. Through an extension to XRTS theory for inhomogeneous systems, it was possible to extract an additional parameter, the length scale of the shock, whose value of ? ~ 1.33 nm was consistent with the predicted mean free path, and therefore the thickness of the shock. A unique triple Langmuir probe prototype was designed and tested at the Gregori group's lab at the University of Oxford. This probe was designed for a high temporal resolution of ~ 200 MHz for probing laser-produced shocks. The probes were used to measure the shock formed from ablating carbon rods in an argon gas fill. The probe yielded plasma parameters of n_e ~ 1.0 x 10¹⁷ cm^-3 , and T^e ~ 1.5 eV, consistent with measurements from interferometry and emission spectroscopy.

The continuous flow separation of magnetic particles from a mixture of particles could improve the performance of magnetic bead based assays but the formation of agglomerates limit the separation efficiency. Bead agglomerates are formed as a result of magnetic binding forces while the hydrodynamic fluid environment strongly influences their movement. The ability to predict the interaction between nearby beads will help to determine a threshold separation distance which will be recommended for use when obtaining measurement within a magnetic bead assay for a specified time interval. The introductory part of this thesis explored the development of a two dimensional numerical model in Matlab which predicts the trajectory pattern as well as magnetic induced velocities between a pair of super-paramagnetic beads suspended in water within a uniform field. The movement of a bead pair interacting due to both magnetic and hydrodynamic forces within a magnetophoretic system was recorded using an optical system; the beads' movements were compared with the simulated trajectories and gave a good agreement. The model was used to predict the shortest agglomeration time for a given separation distance which is of practical benefit to users of bead based assays. The concluding part of this thesis expanded the simulation into a three dimensional model to predict the interactions among three super-paramagnetic beads within a magnetophoretic system. In order to determine the height of the magnetic beads, a Huygens-Fresnel model was implemented in Matlab which was compared with off-focused diffracted images of the beads viewed under an optical system. A good comparison was obtained by comparing the simulated three-dimensional trajectories with experimental data.

Les deux systèmes de création d’une contrainte dans les films polymériques ont été développés, chacun répondant à un gradient de gonflement du polymère dans la direction normale au film. Ce gonflement peut être provoqué soit par la présence d’un gradient de densité de réticulation dans la direction normale à la surface (films de poly(4-vinylpyridine) réticulés par UV ou dans les films de chitosan réticulés thermiquement et ioniquement ; ou soit par une pénétration asymétrique de vapeur de solvant dans le film (ici le polydiméthylsiloxane oxydé en surface). Un troisième système polymérique auto-enroulant a également été réalisé par la création d’une contrainte permanente au sein du film de polydiméthylsiloxane, grâce à l’extraction sélective d’un additif non-réticulé, l’huile de silicone. Un modèle théorique du processus d’auto-enroulement, basé sur la théorie linéaire d’élasticité a ainsi pu être proposé. / Two systems of stress creation in the polymer films were developed, each based on the swelling gradient in the direction normal to the film. This swelling may be caused either by the presence of a crosslinking density gradient in the direction normal to the surface (poly (4-vinylpyridine film) crosslinked by UV or in the thermally or ionically crosslinked chitosan films; or by asymmetric penetration of solvent vapor in the film (here polydimethylsiloxane surface-oxidized). A third self-rolling polymeric system has also been realized by the creation of a permanent strain in the polydimethylsiloxane film by selective extraction of a non-cross-linked additive, silicone oil. A theoretical model of self-rolling process based on the linear theory of elasticity has been proposed.