Le dernier rapport du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat), a qualifié de très vraisemblable la responsabilité des activités humaines sur l'évolution de la température moyenne à la surface de la Terre, constatée depuis le début du vingtième siècle. Les émissions atmosphériques anthropiques, issues de la combustion des énergies fossiles, sont responsables chaque année de l'émission de quantités de plus en plus importantes de gaz à effet de serre, et notamment de dioxyde de carbone.<br /><br />Afin d'être en mesure de respecter les engagements pris en matière de réduction des émissions atmosphériques, tout en permettant la poursuite raisonnée de l'exploitation des énergies fossiles, notamment pour les pays en plein développement économique, il est envisagé de stocker (séquestrer) le dioxyde de carbone produit au niveau de grandes plates-formes industrielles, dans des réservoirs géologiques, c'est-à-dire des roches poreuses et perméables. Bien qu'étant inspirée de nombreux exemples naturels, la séquestration géologique du dioxyde de carbone doit être étudiée en termes de faisabilité et d'intérêt, l'objectif étant de piéger durablement les gaz stockés.<br /><br />Dans le cadre de ce doctorat, nous nous sommes concentrés sur la surveillance des sites de séquestration, afin d'être en mesure de contrôler la stabilité et l'efficacité des stockages géologiques dans le temps, et de détecter le plus rapidement possible les éventuelles fuites. Notre travail a consisté à développer une méthodologie de surveillance reposant sur l'étude des gaz rares. Nous avons été amenés à concevoir un nouvel outil pour l'analyse des gaz rares dissous dans des échantillons d'eau, la ligne Garodiox, puis à valider cet instrument sur l'étude d'un lac de cratère volcanique, le lac Pavin en Auvergne (France). Enfin, nous avons choisi d'illustrer la méthodologie de surveillance que nous proposons, à l'aide du contrôle de l'intégrité de l'accumulation naturelle de dioxyde de carbone de Montmiral, dans le département de la Drôme (France).<br /><br />Les résultats obtenus soulignent la faisabilité et l'intérêt de la mise en place d'une telle méthodologie de surveillance au droit des sites de séquestration géologique du dioxyde de carbone.

L'origine de la matière organique insoluble des météorites et des gaz rares associés est très mal comprise. Des expériences ont été effectuées lors de cette thèse afin de mieux cerner les environnements plausibles de formation. L'adsorption physique basse pression permet de reproduire les abondances et le fractionnement élémentaire des gaz rares pour un intervalle de température de 80-100 K mais ne permet pas de rendre compte de la forte rétention des gaz rares dans la matière organique. De plus, les phénomènes d'adsoprtion n'induisent pas un fractionnement isotopique mesurable. Une expérience de solvatation sur la matière organique insoluble d'Orgueil (CI) révèle le piégeage dans le volume des gaz rares P1. Ces résultats suggèrent un piégeage d'origine mécanique de ces gaz dans la structure organique. Deux mécanismes ont ainsi été testés pour reproduire ces caractéristiques. La sublimation-condensation de matière organique sous atmosphère de xénon ionisé permet de rendre compte du fractionnement isotopique de 1 %/uma observé pour les gaz rares P1 par rapport à la composante solaire. Ces résultats démontrent la possibilité de produire les caratéristiques du pôle P1 à partir d'une nébuleuse de compositon solaire. Cependant, ce mécanisme ne permet pas de reproduire les di-radicaux observés dans la matière organique insoluble des météorites par résonance paramagnétique électronique. Ce résultat tend à favoriser une origine interstellaire de la matière organique des météorites. A ce titre, un autre mécanisme a été étudié : le changement de phase nanodiamants oignons de carbone. Les nanodiamants représentent une importante quantité du carbone interstellaire et peuvent subir une transformation en oignons de carbone sous des conditions thermiques ou d'irradiations intenses. Des expériences de chauffage de nanodiamants sous une atmosphère de xénon ont été réalisées. Elles révélent la très grande rétention thermique du xénon piégé dans la nouvelle structure avec une température maximum de relâche située à 800°C. Outre leur très grande stabilité thermique, les oignons de carbone ont été observés dans les météorites et leur lien génétique avec les nanodiamants en font un des candidats les plus sérieux au titre de porteur des gaz rares P1.

Le diagnostic des rétinopathies pigmentaires pose différents problèmes, au niveau clinique comme au niveau moléculaire. En premier lieu, il s'agit de maladies rares, la faible prévalence de chaque pathologie à l'échelle de la population mondiale rend difficile leur étude. En second lieu, la caractérisation phénotypique de ces maladies est délicate car les symptômes qui en découlent s'avèrent très similaires. De manière liée, l'œil et le processus de la vision s'avèrent complexes et impliquent les produits d'expression de nombreux gènes. Ainsi, bien que les rétinopathies soient majoritairement monogénique et respectent le modèle d'hérédité mendélienne, les causes génétiques des maladies sont variées. Sur la base de ce double constat, nous proposons deux approches méthodologiques complémentaires menant à une meilleure compréhension de ce groupe de pathologies. Une première approche a pour finalité l'acquisition du jeu exhaustif des gènes impliqués. Les travaux portent sur l'exploitation des puces de génotypage. Nous effectuons une étude de liaison génétique entre les variations ponctuelles et les pathologies. Une seconde approche porte sur la représentation des connaissances associées aux phénotypes cliniques. Un composant ontologique est construit afin d'expliciter les savoirs nécessaires au diagnostic. Les données collectées sur le long terme par les experts sont étiquetées au travers de termes organisés au sein d'un thésaurus dédié. Les profils cliniques des patients et des maladies sont manipulés sous forme de collections de caractéristiques et comparés au moyen d'une mesure de similarité adaptée. L'objectif est alors de proposer un système d'aide au diagnostic. / Diagnosis of retinitis pigmentosa could be difficult regarding both to clinics or molecular issues. Firstly, there are rare diseases, so the prevalence of each pathology in the world population is very low. Secondly, the symptoms of diseases are very similar, so their phenotypic characterization is hard. Moreover, the eye and the visual process are complex and numerous genes' products are implicated. Although retinopathies are mainly monogenic and mendelian inherited diseases, the polymorphisms involved in these diseases are very diverse.These both observations lead us to develop two complementary methodological approaches in a view to better understand the retinopathies.The first approach aims to identify all the genes involved in the diseases using genotyping chips. For this purpose, we studied genetic linkage between single nucleotide variations and pathologies. The second approach leads to the representation of clinical knowledge. An ontological compound was built to make explicit the knowledge involved in the process of diagnosis. The data previously collected by experts were labeled by terms that were organized in a specific thesaurus. The clinic profiles of the patients and diseases were handled as features collections and were compared by similarity calculations. The goal of this work is to build a knowledge-based system for diagnosis.

Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'étude structurale et magnétique de nanomatériaux magnétiques à base de terres rares (R) et de métaux de transition (T) dont le domaine d'application concerne les aimants permanents ou l'enregistrement magnétique à haute densité. Dans la recherche de nouvelles phases aux caractéristiques magnétiques performantes, nous nous sommes intéressés à l'alliage Pr2Co7 . Ce composé a des propriétés magnétiques dures intéressantes : température de Curie élevée et une anisotropie magnéto-cristalline uniaxiale importante. Du point de vue magnétique, les interactions d'échange Co-Co sont les plus fortes, suivies par les interactions R-Co, tandis que les interactions R-R sont très faibles. La dominance des interactions Co-Co induit des températures de Curie assez élevée dans les composés Pr2Co7 . L'anisotropie magnétocristalline résulte de la combinaison de deux anisotropies uniaxiales des réseaux de praséodyme et de cobalt. Afin de renforcer ces interactions, il s'avère nécessaire de substituer partiellement le cobalt dans les composés Pr2Co7 par un élément approprié tel que le fer qui a un rayon légèrement plus gros que celui du cobalt ou par insertion d'un élément léger tel qu’hydrogène ou le carbone qui peuvent augmenter les distances interatomiques et renforcer le moment magnétique. De plus, parallèlement à des propriétés magnétiques intrinsèques performantes, il est nécessaire d'optimiser les propriétés magnétiques extrinsèques de l'alliage par la recherche d'un état nonocristallin convenable correspondant aux applications potentielles. Les propriétés extrinsèques des composés Pr2Co7 n'ont été que très peu étudiées. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour l'élaboration des nanomatériaux. Dans notre étude, nous avons mis en œuvre la technique de broyage à haute énergie suivie d'une recristallisation contrôlée, méthode de synthèse qui jusque-là n'avait pas encore été utilisée pour synthétiser ce type de composé. À cette échelle, la taille des grains devient de l'ordre de grandeur de la longueur d'échange. Cette méthode qui constitue un processus de synthèse hors équilibre, permet l'obtention de poudres nanostructurées métastables à partir d'un mélange de poudres élémentaires. Cette technique est particulièrement efficace dans le cas des alliages à base de terre rares (Pr, Sm...) qui sont extrêmement volatil. En effet, elle permet d'éviter l'état liquide puisque la réaction a lieu en dessous de la température de fusion et conduit à des quantités importantes reproductibles et homogènes d'alliages. Nous avons utilisé différentes méthodes de caractérisation à savoir : la diffraction de rayon X (DRX), la microscopie électronique à transmission (MET) couplée avec l'analyse EDX,la Magnéto/susceptométre Manics DSM-8 / This work falls within the general framework of the structural and magnetic nanomaterials based magnetic rare earth (R) and transition metal (T) whose domain of application concerns the permanent magnets or magnetic recording high density. In search of new magnetic phases in performance characteristics, we were interested in the alloy Pr2Co7. This compound has interesting hard magnetic properties: high Curie temperature and uniaxial magnetocrystalline anisotropy important. From the perspective of magnetic exchange interactions Co-Co are the strongest, followed by R-Co interaction, while the RR interactions are very weak. The dominance of Co-Co interactions induces relatively high Curie temperatures in compounds Pr2Co7.The magnetocrystalline anisotropy results from the combination of two networks uniaxial anisotropy praseodymium and cobalt. To strengthen these interactions, it is necessary to partially substitute cobalt in compounds Pr2Co7 by an appropriate element such as iron which has a radius slightly larger than that of cobalt or by insertion of a light element the hydrogen and carbon that can increase the interatomic distances and enhance the magnetic moment. Moreover, along with intrinsic magnetic properties improves, it is necessary to optimize the extrinsic magnetic properties of the alloy by the search for a suitable nanocrystalline state corresponding to the potential applications. The extrinsic properties of compounds Pr2Co7 have been little studied.Several methods were used for the development of nanomaterials. In our study, we have W arranty the technique of high energy milling followed by recrystallization controlled synthesis method which until then had not yet been used to synthesize this type of compound. At this scale, the grain size becomes of the order of magnitude of the exchange length. This method which is a non-equilibrium synthesis process, allows the production of nanostructured powders metastable from a mixture of elemental powders. This technique is particularly effective in the case of alloys based on rare earth (Pr, Sm ...) that are extremely volatile. Indeed, it avoids the liquid state since the reaction takes place below the melting temperature and led to reproducible and large quantities of homogeneous alloys. We used different characterization methods, namely: the X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) coupled with EDX analysis, the magneto / susceptometer Manics DSM-8

Les désintégrations rares B0s &#8594; &#956; + &#956;-et B0 &#8594; &#956; + &#956;-sont des canaux de référence pour contraindre les modèles au-delà du Modèle Standard (BSM) avec un plus grand secteur de Higgs. Dans le SM, la fraction de branchement de ces désintégrations est prédite avec une bonne précision: B (B0 (s) &#8594; &#956; + &#956;-) = (3,2 ± 0,2) × 10-9 et B (B0 &#8594; &#956; + &#956;-) = (0,10 ± 0,01) × 10-10. Tout écart par rapport à ces valeurs peuvent donner des indications sur la physique BSM. Le cœur de cette thèse comporte deux thèmes principaux: le rejet du bruit de fond et l'extraction du signal. Nous avons optimisé un classificateur multivariée basée sur la décision des arbres technique permettant une réduction drastique du bruit de fond de B &#8594; h + h'-(h &#8801; &#960;, K) . Après le processus de sélection, environ 76% du fond combinatoire pour B0s &#8594; &#956; + &#956;-est enlevé, tout en gardant une efficacité de signal d'environ 92%. Une autre discrimination entre le signal et le fond est réalisé avec un autre classificateur multivariée optimisé pour un rejet de grand fond dans la région de l'efficacité de signal faible. Le travail présenté dans cette thèse décrit l'optimisation d'un classificateur d'arbres de décision qui supprime 99,9% du fond renforcé, après le processus de sélection ci-dessus, pour un rendement de signal de 50%. Nous avons proposé une méthode pour estimer les rendements de signaux présents dans notre échantillon de données en utilisant un ajustement extension maximale de vraisemblance. / The rare decays B0s&#8594;&#956;+&#956;&#8722; and B0&#8594;&#956;+&#956;&#8722; are benchmark channels to constrain models beyond the Standard Model (BSM) with a larger Higgs sector. In the SM, the branching fraction of these decays is predicted with a good accuracy: B(B0(s)&#8594;&#956;+&#956;&#8722;)=(3.2±0.2)×10&#8722;9 and B(B0&#8594;&#956;+&#956;&#8722;)=(0.10±0.01)×10&#8722;10. Any deviation from these values can lead to indications of physics BSM. The core of this thesis comprises two main topics: the background rejection and the signal yields extraction. We have optimized a multivariate classifier based on the boosted decision trees technique allowing for a drastic reduction of the B&#8594;h+h&#8242;&#8722; (h&#8801;&#960;,K) background. After the selection process, about 76% of the combinatorial background for B0s&#8594;&#956;+&#956;&#8722; is removed, while keeping a signal efficiency of about 92%. A further discrimination between signal and background is accomplished with another multivariate classifier optimized to have a large background rejection in the low signal efficiency region. The work presented in this thesis describes the optimization of a boosted decision trees classifier that suppresses 99.9% of the background, after the aforementioned selection process, for a signal efficiency of 50%. We have proposed a method to estimate the signal yields present in our data sample using an extended maximum likelihood fit.

Dans cette thèse nous étudions le comportement thermique de matériaux cristallins, par le biais de la simulation Monte Carlo. Cette méthode est l'une des plus efficaces pour traiter ce genre de problématique.Nous présentons notre algorithme basé sur l'optimisation de la procédure de Verlet. Il nous a permis d'étudier le comportement thermiqued'un cristal jusqu'à la fusion, avec des simulations très longues et contenant des nombres importants d'atomes (plusieurs milliers) pour de meilleures statistiques sans avoir des temps CPU prohibitifs.Nous avons appliqué cet algorithme aux cristaux de gaz rares en utilisant le potentiel de Lennard-Jones (LJ), avec les paramètres calculés par Bernardes (les plus utilisés) en 1958.Or nos résultats montrent que ces paramètres conduisentà une surestimation des températures de fusion de ces cristaux par rapport aux températures de fusion expérimentalement mesurées. Nous avons donc proposé unemodification des paramètres qui permet un meilleur accord avec l'expérience.Nous avons aussi étudié la fusion des semi-conducteurs et des métaux en prenant le cas du silicium de structure diamant et le cas de l'argent de structurecubique à faces centrées.L'objectif étant de comprendre le comportement thermique et la fusion de ces matériaux tridimensionnels avant d'examiner les cas des cristauxbidimensionnels et semi-infinis. Ces matériaux, dans l'état massif, ont été expérimentalement bien étudiés. Malgré ceci, il n'y a pas derésultats théoriques et de simulations satisfaisants sur la transition de fusion. L'un des problèmes majeurs dans l'étude de fusion est le choix d'un potentiel capable de reproduire, aux basses températures, des structures de réseaux autres que le réseau FCC. Nous avons choisi les potentiels de Stillinger-Weber et de Tersoff pour Si, et les potentiels de Gupta et EAM (embedded atom method) pour Ag.Les résultats obtenus pour les deux potentiels sont similaires et meilleurs que les résultats publiés dans la littérature. Ils sont en accord avec l'expérience.Nous avons aussi traité le cas d'un problème très étudié, mais restant controversé: le comportement de la surface (111) d'un cristal d'argent. Expérimentalement,certaines études ont montrée que la distance entre la surface et la deuxième couche atomique subit une contraction aux basses températures. Au fur et à mesure que latempérature augmente, cette distance rattrape celle entre deux couches intérieures et puis la dépasse: ce résultat est connu sous le nom d'anomalie de dilatationthermique. Nous avons étudié ce problème en prenant deux potentiels multi-corps EAM et Gupta. Les résultats montrent que le potentielEAM décrit mieux cette anomalie, qui a lieu après la fusion de la surface, que le potentiel de Gupta.Par conséquent, l'anomalie de dilatation évoquée n'a pas lieu avec le potentiel de Gupta.Finalement, nous avons étudié la stabilité thermique d'une feuille de Silicène libre, c'est-à-dire non supportée par un substrat. Cematériau attire l'attention de nombreux chercheurs du fait de ses propriétés électroniques et thermiques qui semblent comparables à celles du graphène,de même structure en nids d'abeille mais avec des atomes de carbone. C'est l'un des matériaux les plusétudiés actuellement en raison des propriétés remarquables pour des applications. En utilisant le potentiel de Tersoff avec deux jeux de paramètres,nous avons montré que la structure 2D du silicène est stable jusqu'à la fusion qui a lieu à une température élevée, malgré la basse dimension du matériau. Il est à noter que le matériaun'a pas le même comportement selon le jeu de paramètres utilisé. En outre, nous n'avons pasobservé le "buckling" avec le potentiel de Tersoff. Le potentiel de Stillinger-Weber donne, en revanche, un buckling mais la structure se déforme vers une structure tri-dimensionnelle à la fusion.La conclusion générale et les perspectives sont présentées en fin de mémoire. / In this thesis we study thermal properties and melting behavior of crystals using Monte Carlo simulations. The Monte Carlo method is very difficult to implementfor melting investigation, unlike for problems where particles (such as spins) are localized on lattice sites. However, once it is well conceived, it is among themost efficient numerical techniques, to be able to study melting.We have created a high-performance algorithm based on an optimized Verlet procedure, which allowed us to investigate thermalproperties up to the melting. This optimization was necessary for treating an important number of atoms in very long runsto have good statistics, without prohibitive CPU time.We applied our algorithm to rare-gas crystals using the Lennard-Jones potential with parameters given by Bernardes which are widely used in the literature since 1958.Our results, thanks to their precision, show that we should modify these parameters in order to have a good agreement with experimental data.We studied melting of bulk semiconductors and metals by considering the case of Si and Ag. These materials have been chosen to serve our project about Silicene. Silicon has a diamond structure, and silver has the FCC lattice structure, both of them have been well experimentallystudied with well-known experimental melting temperatures. In spite of this, no good simulations have been done. For Si, one of the major problems is thechoice of a potential which stabilizes the diamond structure at finite temperatures. We have applied our algorithm to these materials using the multi-body Stillinger-Weber and Tersoff potentials for Si and the Gupta and EAM(embedded atom method) potentials for Ag. We obtained results much more precise than in early simulations and in good agreement with experiments.We also studied the Ag(111) surface trying to elucidate the long-standing controversy whether or not there is the ``anomalous'' thermal expansion whichhappens, for certain metals, when the inter-layer distances between the topmost atomic planes changes from a contracted situation to an expansion with respect tothe bulk distance. We showed that, depending on the potential, the anomalous crossover exists and the surface melting can occur at a temperature very far belowthat of the bulk melting. This is the case of EAM potential, but not the Gupta potential where surface melting occurs just belowbulk the melting.Finally, we studied the thermal stability of a stand-alone silicene sheet. Silicene is the Si counterpart of 2D carbon sheet called ``graphene". Siliceneattracts the attention of many researchers, because of its electronic and thermal properties which seem to be comparable to those of graphene which is actually oneof the most studied materials, due to its unusual properties susceptible for revolutionary device applications. Furthermore, because it is a Si-based material, thecompatibility, with the actual Si-based electronic industry, is expected to be better than for graphene. We show that, using the Tersoff potential with twosets of parameters (the original and the modified ones), the silicene 2D honeycomb structure is stable up to high temperatures without buckling. We have tested the Stillinger-Weberpotential: it yields a buckled honeycomb sheet at low temperatures but the 2D structure is destroyed in favor of a tri-dimensional structureat the melting. Discussion on this point is given.A general conclusion with some open perspectives is given at the end.

Le calcul de la fiabilité des réseaux est en général un problème NP-difficile. On peut par exemple s’intéresser à la fiabilité des systèmes de télécommunications où l'on veut évaluer la probabilité qu’un groupe sélectionné de nœuds peuvent communiquer. Dans ce cas, un ensemble de nœuds déconnectés peut avoir des conséquences critiques, que ce soit financières ou au niveau de la sécurité. Une estimation précise de la fiabilité est ainsi nécessaire. Dans le cadre de ce travail, on s'intéresse à l’étude et au calcul de la fiabilité des réseaux hautement fiables. Dans ce cas la défiabilité est très petite, ce qui rend l’approche standard de Monte Carlo inutile, car elle nécessite un grand nombre d’itérations. Pour une bonne estimation de la fiabilité des réseaux au moindre coût, nous avons développé de nouvelles techniques de simulation basées sur la réduction de variance par échantillonnage préférentiel. / Network reliability determination, is an NP-hard problem. For instance, in telecommunications, it is desired to evaluate the probability that a selected group of nodes communicate or not. In this case, a set of disconnected nodes can lead to critical financials security consequences. A precise estimation of the reliability is, therefore, needed. In this work, we are interested in the study and the calculation of the reliability of highly reliable networks. In this case the unreliability is very small, which makes the standard Monte Carlo approach useless, because it requires a large number of iterations. For a good estimation of system reliability with minimum cost, we have developed new simulation techniques based on variance reduction using importance sampling.

L'analyse des FDM (Reliability, Availability and Maintainability en anglais) fait partie intégrante de l'estimation du coût du cycle de vie des systèmes ferroviaires. Ces systèmes sont hautement fiables et présentent une logistique complexe. Les simulations Monte Carlo dans leur forme standard sont inutiles dans l'estimation efficace des paramètres des FDM à cause de la problématique des événements rares. C'est ici que l'échantillonnage préférentiel joue son rôle. C'est une technique de réduction de la variance et d'accélération de simulations. Cependant, l'échantillonnage préférentiel inclut un changement de lois de probabilité (changement de mesure) du modèle mathématique. Le changement de mesure optimal est inconnu même si théoriquement il existe et fournit un estimateur avec une variance zéro. Dans cette thèse, l'objectif principal est d'estimer deux paramètres pour l'analyse des FDM: la fiabilité des réseaux statiques et l'indisponibilité asymptotique pour les systèmes dynamiques. Pour ce faire, la thèse propose des méthodes pour l'estimation et l'approximation du changement de mesure optimal et l'estimateur final. Les contributions se présentent en deux parties: la première partie étend la méthode de l'approximation du changement de mesure de l'estimateur à variance zéro pour l'échantillonnage préférentiel. La méthode estime la fiabilité des réseaux statiques et montre l'application à de réels systèmes ferroviaires. La seconde partie propose un algorithme en plusieurs étapes pour l'estimation de la distance de l'entropie croisée. Cela permet d'estimer l'indisponibilité asymptotique pour les systèmes markoviens hautement fiables avec des contraintes logistiques. Les résultats montrent une importante réduction de la variance et un gain par rapport aux simulations Monte Carlo. / RAM (Reliability, Availability and Maintainability) analysis forms an integral part in estimation of Life Cycle Costs (LCC) of passenger rail systems. These systems are highly reliable and include complex logistics. Standard Monte-Carlo simulations are rendered useless in efficient estimation of RAM metrics due to the issue of rare events. Systems failures of these complex passenger rail systems can include rare events and thus need efficient simulation techniques. Importance Sampling (IS) are an advanced class of variance reduction techniques that can overcome the limitations of standard simulations. IS techniques can provide acceleration of simulations, meaning, less variance in estimation of RAM metrics in same computational budget as a standard simulation. However, IS includes changing the probability laws (change of measure) that drive the mathematical models of the systems during simulations and the optimal IS change of measure is usually unknown, even though theroretically there exist a perfect one (zero-variance IS change of measure). In this thesis, we focus on the use of IS techniques and its application to estimate two RAM metrics : reliability (for static networks) and steady state availability (for dynamic systems). The thesis focuses on finding and/or approximating the optimal IS change of measure to efficiently estimate RAM metrics in rare events context. The contribution of the thesis is broadly divided into two main axis : first, we propose an adaptation of the approximate zero-variance IS method to estimate reliability of static networks and show the application on real passenger rail systems ; second, we propose a multi-level Cross-Entropy optimization scheme that can be used during pre-simulation to obtain CE optimized IS rates of Markovian Stochastic Petri Nets (SPNs) transitions and use them in main simulations to estimate steady state unavailability of highly reliably Markovian systems with complex logistics involved. Results from the methods show huge variance reduction and gain compared to MC simulations.

Les matériaux dopés avec des ions de terres rares continuent de faire l’objet de nombreuses recherches grâce à leur efficacité dans les domaines de la photonique et leurs applications dans les amplificateurs ou laser à fibre optique. Dans ce contexte, dans un premier temps, des massifs de silice (SiO2) dopée par des ions europium (Eu3+) ont été préparés par le processus Sol-Gel. Les propriétés de luminescence des ions de terres rares ont été étudiées dans ces massifs, ainsi que dans des massifs co-dopés avec du magnésium et traités thermiquement à 900°C. Les propriétés optiques des ions Eu3+ ont été étudiées aussi dans un environnement totalement différent : des nanoparticules de silice (NPSi). Ces différents matériaux ont été caractérisés par ICP-OES, MET, DRX, analyse de sorption et FT-IR. La première partie de ce manuscrit décrit comment la taille des NPSi, la quantité d’europium, le traitement thermique et la présence de magnésium modifient les propriétés de photoluminescence des ions Eu3+.Le second axe de ce travail de thèse concerne l'étude de la réactivité des ions fluorures dans le système ternaire SiO2-GeO2-LaF3. Plusieurs mélanges binaires et ternaires ont été élaborés et calciné à 1500°C puis étudiés par ATG, EDS-MEB, DRX et spectroscopie Raman. L'évaporation des ions F- a été mise en évidence via une réaction préférentielle avec le silicium (pour former SiF4) plutôt qu'avec le germanium. Dans le système ternaire, nous avons observé la formation de la phase La2Si2O7. / Rare earth ions doped materials continue to be the subject of several researches thanks to their efficiency in the fields of photonics and their applications in amplifiers or optical fiber lasers. In this context, firstly, silica bulks (SiO2) doped with europium ions (Eu3+) were prepared by Sol-Gel process. The luminescence properties of rare earth ions were studied in these bulks, as well as in bulks co-doped with magnesium and heat-treated at 900°C. The optical properties of Eu3+ ions have also been studied in a very different environment: silica nanoparticles (NPSi). These different materials were characterized by ICP-OES, TEM, XRD, sorption analysis and FT-IR. The first part of this manuscript describes how the size of the NPSi, the amount of europium, the heat treatment and the presence of magnesium modify the photoluminescence properties of Eu3+ ions.The second axis of this work concerns the study of the reactivity of fluoride ions in the ternary system SiO2-GeO2-LaF3. Several binary and ternary mixtures were prepared and heat-treated at 1500°C and then studied by TGA, EDS-SEM, XRD and Raman spectroscopy. The evaporation of F- ions has been evidenced by a preferential reaction with silicon (to form SiF4) rather than with germanium. In the ternary system, we observed the formation of La2Si2O7 phase.

A alta sensibilidade e a reprodutibilidade de sinal são características de dosímetros luminescentes opticamente estimulados, que instigam seu uso no controle da qualidade e dosimetria in vivo em Radioterapia. Nesse trabalho, amostras de Al2O3, Al2O3 (1%C) e Al2O3 com diferentes concentrações de terras-raras e de nanoestruturas de carbono foram estudadas para aplicação em Radioterapia. As amostras foram obtidas pelo processo manual de mistura e maceração e inseridas em cápsulas transparentes, com exceção do material Al2O3 (1%C), que foi obtido na forma de pastilhas. Os sinais OSL para todos os materiais testados apresentaram crescimento de resposta com a dose de radiação. A concentração de 0,02% apresentou maior intensidade de sinal para todos os materiais inseridos na alumina, com exceção do carbono grafite (1%). Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas, para análises espectroscópicas e estruturais. A sensibilidade OSL do material Al2O3 (1%C) foi investigada para feixes de elétrons de 5 a 12 MeV, para feixe de fótons de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192. Diferentes características dosimétricas OSL dos materiais Al2O3 (0,02%Eu), Al2O3 (0,02%Tb), Al2O3 (0,02%ntC), Al2O3 (0,02%npC) foram investigadas para feixes de fótons de 50 kVp, de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192, em um amplo intervalo de doses. Todos os materiais apresentaram reprodutibilidade de sinal OSL (desvios menores que 1%) e homogeneidade de resposta em grupo de até ±95% (conferida para o dosímetro de Al2O3 (0,02%ntC). Todos os materiais estudados apresentaram sensibilidade satisfatória para doses de interesse clínico. Amostras OSL de Al2O3 (1% C), Al2O3 (0,02%ntC) e Al2O3 (0,02%npC) foram utilizadas para um estudo piloto de dosimetria in vivo em Radioterapia. A dosimetria in vivo sugere o possível uso dos dosímetros na rotina clínica em Radioterapia, através do estabelecimento de um protocolo de medidas, calibrações para cada feixe e energia utilizada e controle do sistema de planejamento utilizado para os cálculos de dose. / High sensitivity and signal reproducibility are characteristics of optically stimulated luminescent dosimeter, instigating it use in quality control and in vivo dosimetry in Radiotherapy. In this work, samples of Al2O3, Al2O3 (1%C) and Al2O3 with different concentrations of rare-earth and carbon nanostructures, have been studied and developed for application in Radiotherapy. Samples were obtained by manual mixing and maceration and inserted into transparent capsules, except those of Al2O3 (1%C) which were produced as pellets. The OSL signals for all tested materials showed increasing response with radiation dose. The 0.02% concentration showed the highest signal intensity for all materials inserted into alumina, with exception to carbon graphite (1%). Materials were characterized by various techniques, through spectroscopic and structural analysis. The OSL sensitivity of Al2O3 (1%C) was investigated for electron beams from 5 to 12 MeV, 6 MV photons and an Iridium-192 source. Different dosimetric characteristics of some OSL materials Al2O3 (0.02%Eu), Al2O3 (0.02%Tb), Al2O3 (0.02%ntC), Al2O3 (0.02% npC) were investigated for photons beams of 50 kVp and 6 MV and a source of Iridium-192, in a wide dose range. All materials showed reproducibility of OSL signal (deviations less than 1%) and response homogeneity up to ± 95% (conferred for the dosimeter Al2O3 (0.02%ntC). All studied materials showed satisfactory sensitivity. Samples of Al2O3 (1%C), Al2O3 (0.02%ntC) and Al2O3 (0.02% npC) were used in a in vivo dosimetry pilot study in radiotherapy. The in vivo dosimetry performed with the developed OSL dosimeters suggest its possible use in clinical practice in Radiotherapy by establishing a measure protocol, calibrations for each beam and energy used and control of the planning system used for dose calculations.