For increase productivity, the current technology of welding pipes bellows was replaced by laser welding. Experiment was carried out on the material of austenitic stainless steel 1.4541 for sheet thickness 0.25 mm and 0.15 mm. On sheet 0.25 mm was achieved comparable mechanical properties as the current manufacturing process upon achieving 10 times higher welding speeds. Samples of 0.15 mm thickness achieved to about 30% lower deepening over existing technology. For improvement was advised to reduce heat input. From an economic assessment shows that the price per 1 m of weld decreases with increasing speed welding. With higher welding speeds reduces the heat input.

Dans l’optique d’aller toujours vers le plus petit, un réacteur plasma micro-ondes en cavité résonnante fonctionnant à la pression atmosphérique a été développé à l’Institut Jean-Lamour (IJL, UMR 7198) dans l’équipe ESPRITS (Expériences et Simulations des Plasmas Réactifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces).Ce réacteur plasma présente la particularité de pouvoir fournir une post-décharge de petite dimension (de l’ordre du millimètre). Un mélange Ar-O2 est utilisé comme gaz composant le plasma. L’aspect filamentaire de ce type de plasma est une des caractéristiques majeures du dispositif. De plus, la post-décharge se trouve notamment composée d’oxygène atomique, espèce active très utilisée par exemple en PECVD ou pour la fonctionnalisation de surface.Notre travail a consisté à mettre au point ce réacteur plasma et à caractériser la post-décharge résultante. Après avoir maîtrisé les principaux paramètres pouvant jouer notamment sur la forme de la post-décharge, nous nous sommes intéressés à son utilisation en tant que source plasma pour des applications de traitements de surfaces.Nous avons ainsi étudié des dépôts de films minces de SiOx à partir d’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) en utilisant la post-décharge comme source d’oxygène atomique permettant la décomposition du précurseur organosilicié. L’HMDSO est utilisé ici car il est assez simple à manipuler et il a été souvent étudié, nous permettant d’obtenir sur lui de nombreuses informations. Différentes structures auto-organisées sont apparues au sein de ces dépôts et ont été étudiées afin de comprendre leur mécanisme de formation / In order to always go to the smallest, a plasma reactor microwave in resonant cavity operating at atmospheric pressure was developed at the Institut Jean Lamour (IJL, UMR 7198) in the team ESPRITS (Expériences et Simulations des Plasmas Réactifs - Interaction plasma-surface et Traitement des Surfaces).This plasma reactor has the particularity to provide post-discharge of small size (about one millimeter). An Ar-O2 gas is used as the plasma component. The filamentous appearance of this type of plasma is a major feature of the device. Furthermore, the afterglow is notably composed of atomic oxygen, active species such as widely used PECVD or surface functionalization.Our job was to develop the plasma reactor and to characterize the resulting afterglow. After mastering the key parameters that can play on the particular shape of the afterglow, we were interested in its use as a plasma source for surface treatment applications.We studied deposition of SiOx thin films from hexamethyldisiloxane (HMDSO) using post-discharge source of atomic oxygen for the decomposition of the organosilicon precursor. The HMDSO is used here because it is fairly easy to handle and it has often been studied, allowing us to obtain much information on him. Various self-organized structures appeared in these deposits and have been investigated to understand their formation mechanism

An array of electret-biased frequency-selective resonant microelectromechanical system (MEMS) acoustic sensors was proposed to perform analysis of stress pulses created during an impact between two materials. This analysis allowed classification of the stiffness of the materials involved in the impact without applying post-impact signal processing. Arrays of resonant MEMS sensors provided filtering of the incident stress pulse and subsequent binning of time-domain waveforms into frequency-based spectra. Results indicated that different impact conditions and materials yielded different spectral characteristics. These characteristics, as well as the resulting sensor array responses, are discussed and applied to impact classification. Each individual sensor element in the array was biased by an in situ charged electret film. A microplasma discharge apparatus embedded within the microsensor allowed charging of the electret film after all device fabrication was complete. This enabled electret film integration using high-temperature surface micromachining processes that would typically lead to discharge of traditionally formed electret materials. This also eliminated the traditional wafer-bonding and post-fabrication assembly processes required in conventional electret integration approaches. The microplasma discharge process and resulting electret performance are discussed within the context of the MEMS acoustic sensor array.

Depuis quelques années, le développement et l’utilisation des nanomatériaux suscitent une attention croissante pour la communauté scientifique. L’intérêt pour ces matériaux s’explique par l’apparition de nouvelles propriétés qui, à l’échelle nanométrique, deviennent modulables en fonction de leur taille et leur forme.De par leur taille, les microplasmas sont particulièrement adaptés à la synthèse de nanomatériaux. En effet, les microplasmas représentent une classe de décharges électriques dont au moins l’une des dimensions est réduite sous l’échelle millimétrique. Leurs propriétés uniques en font également un excellent choix dans le cadre de la synthèse en phase liquide.Dans le cadre de ce travail, les mécanismes de formation et de croissance de nanoparticules d’or et d’argent synthétisées par microplasma à pression atmosphérique ont été étudiés. La première partie de ce travail s’est concentrée sur la mise en évidence des paramètres clés pour le contrôle de la nucléation et de la croissance des nanoparticules.Les études menées lors de la synthèse de ces nanoparticules, par spectroscopie d’absorption UV-visible, microscopie électronique en transmission, diffusion dynamique de la lumière et spectroscopie des photoélectrons X, ont permis de mettre en évidence le rôle de l’agent stabilisant ainsi que l’effet du temps de traitement et du courant de la décharge sur le diamètre et la distribution de taille des particules. Il a également été observé que la concentration en électrons, contrôlée par le courant injecté, et la concentration en précurseur métallique influençaient de manière opposée le diamètre moyen des particules. En effet, aux concentrations élevées en précurseur, les phénomènes de croissance et la réduction directe à la surface des noyaux métalliques sont favorisés alors qu’aux courants élevés, la nucléation est majoritaire.Dans la deuxième partie du travail, la réduction de l’acide tétrachloroaurique et du nitrate d’argent a été étudiée dans le but d’élucider le rôle des différentes espèces impliquées dans les mécanismes de formation des nanoparticules d’or et d’argent.Dans un premier temps, des études par spectroscopie d'absorption UV-visible, par conductivité ionique et par potentiométrie ont mis en évidence que la réduction des deux métaux est directement dépendante de la quantité de charge injectée par le plasma dans le système et donc du nombre d’électrons.Cependant, plusieurs différences ont été observées entre la synthèse des nanoparticules d’or et d’argent. D’une part, l’efficacité faradique de la réduction du nitrate d’argent est supérieure à celle de l’acide tétrachloroaurique. D’autre part, il a pu être montré que le complexe d’or continuait à être réduit après que le plasma soit éteint. Ces différences nous ont menés à l’hypothèse que d’autres espèces que les électrons, de temps de vie plus longs, pouvaient être impliquées dans le mécanisme de réduction.C’est pourquoi dans un second temps, les phases aqueuse et gazeuse ont été caractérisées par spectroscopie d’absorption UV-visible, chromatographie ionique, spectrométrie d’émission optique et spectrométrie de masse et ce, afin d’étudier l’influence des différentes espèces formées dans les deux phases sur la synthèse des nanoparticules et particulièrement, le peroxyde d’hydrogène.Il a alors pu être montré que les électrons étaient impliqués dans d'autres processus de transfert de charge que la réduction des sels métalliques tels que l’oxydation de l’eau mais aussi la formation du peroxyde d’hydrogène, des nitrites et des nitrates.Finalement, le rôle du peroxyde d’hydrogène dans le mécanisme de synthèse des nanoparticules d’or a été démontré, en opposition aux résultats observés pour le sel d'argent qui suggèrent que les électrons solvatés sont les principales espèces réductrices et qu'une voie de réduction plus directe a lieu dans ce cas. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis is focused on the area of analysis and diagnostic of monocrystalline solar cells, using local light radiation. Main goals of this thesis are focused on explanation of generation and behavior microplasma in solar cell, in dependence of temperature and reversed bias voltage. As a next focus of this thesis is strong regions of microplasma sources, analyzed by scanning electron microscope and a detailed analysis of edge and surface structure is made. The influence of the environment (air pressure, level of vacuum and nitrogen gas) on the microplasma generation and behavior is observed in the vacuum chamber of electron microscope. The results from microplasma method are correlated with noise diagnostic method and on the base of these results are set a new thesis and mathematical equations for the defects behavior in different conditions. The outcomes of the research are shared with the manufacturer od silicon solar cells, Solartec s.r.o. company. It is the advanced diagnostic methods that allow improving the quality of the production process, through early detection of individual groups of defects.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Characterization of a material’s surface, structural and physical properties is essential to understand its chemical reactivity. Control over these properties helps tailor a material to a particular application of interest. The research presented in this dissertation focuses on characterizing a synthetic method for carbon nanomaterials and the determination of structural properties of manganese oxides that contribute to its reactivity for environmental chemistry. In particular, one research effort was focused on the tuning of synthetic parameters towards the formation of carbon nanomaterials from gaseous methane and gaseous mixtures containing various mixtures of methane, argon and hydrogen. In a second research effort, photochemical and water oxidation chemistry were performed on the manganese oxide, birnessite, to aid in the remediation of arsenic from the environment and provide more options for alternative energy catalysts, respectively. With regard to the synthesis of novel carbonaceous materials, the irradiation of gaseous methane with ultrashort pulse laser irradiation showed the production of carbon nanospheres. Products were characterized with transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), ultraviolet (UV) Raman spectroscopy, and infrared spectroscopy. Increasing the pressure of methane from 6.7 to 133.3 kPa showed an increase in the median diameter of the spheres from ~500 nm to 85 nm. Particles with non-spherical morphologies were observed by TEM at pressures of 101.3 kPa and higher. UV Raman spectroscopy revealed that the nanospheres were composed of sp2 and sp3 hybridized carbon atoms, based on the presence of the carbon D and T peaks. A 30% hydrogen content was determined from the red shift of the G peak and the presence of a high fluorescence background. Upon extending this work to mixtures of methane, argon, and hydrogen it was found that carbon nanomaterials with varying composition and morphology could be obtained. Upon mixing methane with other gases, the yield significantly dropped, causing flow conditions to be investigated as a method to increase product yield. Raman spectra of the product resulting from the irradiation of methane and argon indicated that increasing the argon content above 97% produced nanomaterial composed of hydrogenated amorphous carbon. In a second research effort, the effect of simulated solar radiation on the oxidation of arsenite [As(III)] to arsenate [As(V)] on the layered manganese oxide, birnessite, was investigated. Experiments were conducted where birnessite suspensions, under both anoxic and oxic conditions, were irradiated with simulated solar radiation in the presence of As(III) at pH 5, 7, and 9. The oxidation of As(III) in the presence of birnessite under simulated solar light irradiation occurred at a rate that was faster than in the absence of light at pH 5. At pH 7 and 9, As(V) production was significantly less than at pH 5 and the amount of As(V) production for a given reaction time was the same under dark and light conditions. The first order rate constant (kobs) for As(III) oxidation in the presence of light and in the dark at pH 5 were determined to be 0.07 and 0.04 h−1 , respectively. The As(V) product was released into solution along with Mn(II), with the latter product resulting from the reduction of Mn(IV) and/or Mn(III) during the As(III) oxidation process. Experimental results also showed no evidence that reactive oxygen species played a role in the As(III) oxidation process. Further research on the triclinic form of birnessite focused on its activation for water oxidation. Experiments were performed by converting triclinic birnessite to hexagonal birnessite in pH 3, 5, and 7 DI water with stirring for 18 hrs. Once the conversion was complete, the solid samples were characterized with TEM and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The resulting hexagonal birnessites from experiment at pH 3, 5, and 7 possessed the same particle morphology and average surface oxidation states within 1% of each other. This observation supported the claim that upon transformation, Mn(III) within the sheet of triclinic birnessite migrated into the interlayer region of the resulting hexagonal birnessite. Furthermore, the migration of Mn(III) into the interlayer and formation of the hexagonal birnessite led to an increased chemical reactivity for water oxidation compared to the bulk. Electrochemical studies showed that the overpotential for water oxidation associated with the pH 3, 5, and 7 samples was 490, 510, and 570 mV, respectively. In another set of experiments, ceric ammonium nitrate was used to test birnessite for water oxidation reactivity. These experiments showed that the pH 3 birnessite produced the most O2 of all the samples, 8.5 mmol O2/mol Mn, which was ~6 times more than hexagonal birnessite which did not undergo post-synthesis exposure to low pH conditions. / Chemistry