Les spectres des rayons γ prompt de fission sont des données nucléaires importantes pour la physique des réacteurs, en tant qu'entrée pour les calculs de chauffage gamma, puisque l'effet de chauffage gamma peut être sous-estimé jusqu'à ~28% avec les données nucléaires actuelles. De plus, les nouvelles informations sur les rayons γ prompts de fission seront utiles du point de vue de la physique fondamentale, où les résultats peuvent être comparés à de nombreuses prédictions théoriques concurrentes pour affiner les modèles du processus de fission. Les spectres des rayons γ prompts de fission ont été mesurés pour la fission induite par neutrons rapides de ²³⁸U et de ²³⁹Pu, en utilisant des neutrons rapides générés à partir de la source LICORNE. Le dispositif expérimental se composait d'une chambre d'ionisation et de différents types de détecteurs à scintillation, dont les détecteurs LaBr₃ et PARIS phoswich. Une procédure d'analyse, comprenant le unfolding et la simulation de la réponse aux rayons γ dans les détecteurs à scintillation, est mise au point pour extraire le spectre des rayons γ prompts de fission et les caractéristiques spectrales correspondantes. Les résultats expérimentaux sont comparés aux codes de modélisation de fission GEF et FREYA. Cette comparaison révèle que les caractéristiques spectrales sont liées aux conditions énergétiques, aux rendements isotopiques et au moment angulaire des fragments de fission. La dépendance énergétique des caractéristiques spectrales montre que l'émission des rayons γ est tout à fait insensible à l'énergie neutronique incidente. Toutefois, on observe une forte dépendance à l'égard du système fissionnant particulier. / Prompt fission γ-ray spectra are important nuclear data for reactor physics, as an input for gamma heating calculations, since the gamma heating effect can be under-estimated by up to ~28% with present nuclear data. Furthermore the new prompt fission γ-ray information will be useful from a fundamental physics point of view, where results can be compared with many competing theoretical predictions to refine models of fission process. Prompt fission γ-ray spectra have been measured for the fast-neutron-induced fission of ²³⁸U and ²³⁹PuPu, using fast neutrons generated from the LICORNE source. The experimental setup consisted of an ionization chamber and different types of scintillation detectors, including LaBr₃ and PARIS phoswich detectors. An analysis procedure, including unfolding and recovering the γ-ray response in the scintillation detectors, is developed to extract the prompt fission γ-ray spectrum and corresponding spectral characteristics. The experimental results are compared to the fission modeling codes GEF and FREYA. This comparison reveals that the spectral characteristics are related to the energetic conditions, isotopic yields and angular momentum of the fission fragments. The energy dependence of the spectral characteristics shows that the prompt γ-rays emission is quite insensitive to the incident neutron energy. However, a strong dependence on the particular fissioning system is observed.

L'objectif est de comprendre d'effet de la turbulence optique sur la mesure au sol du rayon solaire. La mesure du rayon solaire avec précision est importante pour les modèles de structure et d'évolution solaire et stellaire. En plus l'activité solaire a une influence certaine sur le climat terrestre. Le travail de thèse a porté sur la calibration et l'exploitation de données issues des télescopes SODISM2, dédié à la mesure du rayon solaire par imagerie pleine, et MISOLFA un moniteur de turbulence qui permet d'estimer les paramètres spatio-temporels de celle-ci. Les premières mesures de MISOLFA montrent sa capacité pour l'extraction des profils de la turbulence et des paramètres intégrés à partir des fluctuations des angles d'arrivées observées sur le bord solaire. Les paramètres spatiaux issus des fluctuations d'intensité dans la voie pupille montrent un bon accord avec les paramètres issus de la voie image. Les premières mesures du temps caractéristique des angles d'arrivée ont été également obtenues qui donnent une valeur moyenne de 5.3 ms sur une année de mesures. SODISM2 est la copie d'un instrument à bord du satellite PICARD (2010-2014). Les premières mesures de cet instrument montrent une grande stabilité et une dispersion de l'ordre de 200 mas. Une tendance à la baisse de l'ordre de 12 mas/an a été également observée mais elle demeure non significative compte tenu de la dispersion. Une nouvelle méthode a été élaborée pour l'obtention des flat field en utilisant les cartes de contrastes. Des simulations numériques d'imagerie à travers la turbulence montrent un effet systématique des paramètres de la turbulence sur l'estimation du rayon et de la largeur du limbe / The objective is to understand the effect of optical turbulence on ground-based solar radius measurements. The measurement of the solar radius with accuracy is important for models of solar and stellar structure and evolution. In addition solar activity has an evident influence on the terrestrial climate. The work focused on the calibration and exploitation of data obtained by two telescopes: SODISM2 dedicated to the measurement of the solar radius by full-disk imaging, and MISOLFA a turbulence monitor which allows to estimate the turbulence spatio-temporal parameters. The first measurements of MISOLFA show its capacity for the extraction of turbulence profiles and integrated parameters from the angle-of-arrival fluctuations observed on the solar edge. The spatial parameters estimated from the intensity fluctuations in the pupil plane show a good agreement with the parameters coming from the image plane. The first measurements of the angle-of-arrival characteristic time have also been obtained which give an average value of 5.3 ms over a year of measurements. SODISM2 is the qualification model of an instrument on board the PICARD satellite (2010-2014). The first measurements of this instrument show a high stability and a dispersion of the order of 200 mas (milli-arcseconds). A downward trend on the order of 12 mas/year was also observed but it is not significant given the dispersion of the measurements. A new method was developed for obtaining flat fields using contrast maps. Numerical simulations of imaging through turbulence show a systematic bias introduced by the effect of the turbulence parameters on the estimation of the radius and the limb width

Ce travail s'inscrit principalement dans le domaine de synthèse d'observateurs pour des synthèses non linéaires. D'une part le développement d'une nouvelle méthodologie de synthèse est proposée et d'autre part des résultats supplémentaires pour les observateurs à horizon glissant sont donnés. La première partie est plus directement dédiée aux rappels des notions de base d'observabilité des systèmes linéaires et non linéaires, ainsi qu'à la description des principales techniques de synthèse d'observateurs. De cette étude, il a été possible d'énoncer les avantages et les inconvénients de chaque méthode. Dans une deuxième partie et grâce à l'étude des différentes techniques de synthèse, une nouvelle méthodologie de synthèse d'observateur pour des systèmes non linéaires a été développée. Cette méthodologie divise un systhème en [n] problèmes d'optimisation scalaires, dénommés problèmes élémentaires, qui peuvent être résolus en parallèle en utilisant un solveur numérique de l'équation de Hamilton-Jacobi sclaire que pour de systèmes de grand ordre peut être très interessant de l'appliquer. La dernière partie est concentrée sur les observateurs à horizon glissant plus classiques et de traiter le cas où les hypothèses de régularité uniforme globale ne sont pas supposées. la description technique correspondante est donné à travers des définitions du rayon de régularité et du rayon d'observabilité.

Tous les cristallins des vertébrés sont transparents et ont un pouvoir de réfraction. Ceci est dû à l'arrangement régulier de cellules et à l'expression différentielle de protéines spécifiques, les cristallines. L'indice de réfraction croissant du cortex vers la région nucléaire est associé à l'augmentation de la concentration en cristallines. La région nucléaire, où l'indice de réfraction est le plus haut, est enrichie en γ-cristallines, une famille de polypeptides monomériques synthétisés principalement pendant le développement précoce, qui jouent un rôle important en formant un ensemble de protéines très dense. Cependant, cette concentration élevée est près d'un point critique où les protéines très solubles subissent une séparation de phase, conduite par une concurrence de forces d'interactions protéine-eau, eau-eau et protéine-protéine. Cette séparation de phase est cruciale dans l'opacification des cellules du cristallin trouvée dans certaines formes de cataracte mammifère. Une étude de diffraction de neutrons à haute résolution peut compléter les données existantes aux rayons X et peut nous permettre de faire une analyse détaillée et complète de l'organisation du solvant autour de la γcristalline. Ceci fournira une base structurale pour étudier les interactions protéine-solvant, solvant-solvant et protéine-protéine. Cette étude peut être considérablement facilitée par l'utilisation de la protéine entièrement deutériée. La substitution du deutérium à l'hydrogène réduit le bruit de fond incohérent causé par les hydrogènes, renforçant alors le rapport signal sur bruit. L'échange de l'hydrogène par le deutérium peut être fait en trempant le cristal de protéine dans une solution deutériée mais seulement 25% de hydrogènes totaux de la protéine sont alors échangés. Un échange total peut être uniquement effectué par une biosynthèse protéique in vivo, en utilisant une culture bactérienne dans un milieu deuterié. La γE cristalline de rat a été choisie comme un système modèle pour localiser les atomes d'hydrogène des molécules d'eau entourant la protéine et ceux impliqués dans des intéractions stabilisantes. De grandes quantités de protéines hydrogénées et perdeutériées ont été exprimées dans Escherichia coli, qui a poussé dans un milieu minimal, et elles ont ensuite été purifiées. Par spectrométrie de masse, le niveau de substitution isotopique des hydrogènes non échangeables dans la protéine s'est avéré être de 98%. En l'absence d'activité biochimique connue, les γE cristallines hydrogénées et deutériées ont été caractérisées par gel natif, par détermination du point isoélectrique et par des protéolyses limitées. Il n'y a aucune différence biochimique évidente entre ces formes de la protéine. D'autres caractérisations, par spectroscopie infrarouge et en dichroïsme circulaire, ont été employées pour étudier des différences significatives, mais aucune n'a été décelée. Les protéines hydrogénées et deutériées ont été cristallisées dans des tampons hydrogénés et deutériés. Les conditions de cristallisation, les groupes de l'espace et les paramètres de maille se sont avérés être les mêmes pour toutes les formes de la protéine. La comparaison de ces quatre formes de γE cristalline n'a indiqué aucune différence structurale évidente entre elles à une résolution atomique aux alentours de 1,4Å. Cependant, la variation de facteur d'agitation thermique des structures à une résolution identique (HγEh2o, HγEd2o et DγEh2o) dépend du marquage d'isotopique. Les structures de la protéine deutériée en H2O ou celle hydrogénée avec un tampon D2O ont un facteur d'agitation thermique plus bas. Par la suite, le modèle moléculaire de la γE cristalline a été obtenu à 1,36Å et quelques nouveaux détails étonnants de la protéine et du réseau de molécule d'eau entourant la protéine sont décrits dans ce rapport. Jusqu'à l'amélioration de la taille des cristaux, toute collecte de données par diffraction de neutrons ne peut pas être envisagée, mais d'une manière globale, nous avons prouvé que la perdeutériation n'induisait pas de changement structural de la protéine.

Une nouvelle technique qui localise et identifie les éléments fluorescents dans un échantillon a été développé. Cette modalité d'imagerie pratique utilise une source de rayons X poly-chromatique pour irradier l'échantillon et favoriser l'émission de fluorescence. De nombreux facteurs qui affectent l'ensemble du système comme l'atténuation, l'auto-absorption de l'échantillon, la probabilité de fluorescence et la diffusion Compton ont été pris en compte. Ensuite, un système de détection efficace a été établi pour acquérir les données de fluorescence optimales et discriminer entre les éléments en fonction de leur fluorescence caractéristiques. Ce dispositif, couplé avec une technique de reconstruction d'image approprié conduit à une image détaillée à deux dimensions. Par rapport aux techniques classiques de reconstruction d'image, la méthode de reconstruction développée est une technique statistique qui a une convergence appropriée vers une image avec une résolution acceptable. En outre, c'est une technique simplifiée qui permet l'imagerie de nombreuses applications différentes. / A new technique that localizes and identifies fluorescing elements in a sample wasdeveloped. This practical imaging modality employs a polychromatic X-ray source toirradiate the sample and prompts the fluorescence emission. Many factors affecting thewhole system like attenuation, sample self-absorption, probability of fluorescence andCompton scattering were taken into account. Then, an effective detection system wasestablished to acquire the optimum fluorescence data and discriminate betweenelements depending on their characteristic fluorescence. This set-up, coupled with anappropriate image reconstruction technique leads to a detailed two-dimensional image.Compared to the conventional image reconstruction techniques, the developedreconstruction method is a statistical technique and has an appropriate convergencetoward an image with acceptable resolution. Moreover, it is a simplified technique thatallows the imaging of many different applications.

La performance des cibles du Laser LMJ est très sensible à l'uniformité de la tache focale du laser. La technique utilisée à ce jour pour éviter les inhomogénéités est de rendre le faisceau partiellement incohérent, ce qui a pour conséquence la fluctuation de points chauds (speckles) au cours du temps, avec un effet de moyenne. De nombreux travaux ont d'ores et déjà été menés concernant l'étude de ces points chauds dans le cadre d'un faisceau unique au plan focal. Dans cette thèse, on s'intéresse à ces points chauds lorsqu'il sont issus de la superposition de faisceaux multiples, et plus particulièrement aux points chauds dans le cas de la configuration du LMJ. On a établi une équation analytique permettant de calculer la taille des points chauds dans le cas d'un speckle généré par des faisceaux multiples. Cette formule est en parfait accord avec les différents résultats obtenus par simulations numériques grâce au code PARAX. On a ainsi pu prédire la taille du grain de speckle LMJ en fonction de différentes configurations LMJ telle qu'une configuration à deux ou trois cônes et pour des choix de polarisations différents. Il en ressort que l'impact de la polarisation est assez faible sur les caractéristiques du speckle LMJ. Toutefois la double polarisation est la plus adaptée aux critères d'uniformité requis pour une bonne interaction laser-plasma. D'autre part on a montré que les grains de speckle LMJ sont de l'ordre de la longueur d'onde.Dans la seconde partie de cette thèse, on a établi les formules des contraste, temps de vie, trajectoires et vitesses des points chauds deux techniques de lissage : Lissage par Dispersion Spectrale Transverse (LDST) et Longitudinal (LDSL). Ces derniers sont respectivement utilisés sur le NIF et prochainement sur le LMJ. On a ainsi montré que quels que soient le nombre de cône et le choix des polarisations faites sur le LMJ, la durée de vie d'un point chaud LMJ est environ de 2 ps et le contraste intégré sur des temps infinis est approximativement de 15%. Les vitesses sont également très faibles (10-6c) et faiblement influencées par le choix des polarisations. / The future French Laser Megajoule (LMJ) is a multiple laser beam facility built to achieve Inertial confinement Fusion (ICF). It is mainly designed for an indirect drive scheme using X-rays conversion. In this scheme, the target in the center of the hohlraum is irradiated and then compressed by the X-rays more uniformly than what it would be in a direct drive schemes. However, a high of uniformity is still needed to reach ignition since the propagation of intense laser beams in an under-critical plasma can generate laser-plasma instabilities (LPI). The control of LPI is of crucial importance for the success of ICF. By breaking both spatial and temporal coherences, the use of optical smoothing techniques, such as smoothing by spectral dispersion (SSD), often dramatically reduces LPI and also ensures the reproducibility of laser conditions from one shot to another. An accurate description of the speckle pattern in the hohlraum is thus of great interest for ICF experiments.We focus our attention on the spatial and then temporal properties of the speckles pattern generated by multiple laser beams. At first, we establish equations for the 3D speckle size based on autocorrelation functions. Numerical simulations of the propagation of multiple laser beams in vacuum are then performed with the PARAX code in configurations where the paraxial approximation can be used. The case of speckle patterns in the LMJ configuration in the zone where all the beams overlap is eventually studied. We show that such speckles have an ellipsoidal shape. Finally, influence of the polarization of the beams on the shape, size and abundance of the speckles is also investigated. In a second part we study the important aspect of temporal smoothing techniques like the movement of the speckles. This work is also triggered by the development of a statistical model that describes the motion of hot spots in order to evaluate the contrast, the trajectory and the velocity of LMJ hot spots. We address these quantities in the case of a speckle pattern generated by multiple laser beams thanks to the autocorrelation function in intensity.

Nous avons étudié l'effet des rayons cosmiques dans les détecteurs en utilisant un bolomètre de germanium composite NTD à basse température, et une source de particules alpha comme source générique d'impulsions. Nous avons caractérisé ce bolomètre en constatant que la forme de son impulsion était due à la combinaison de sa réponse impulsionnelle (la somme de deux exponentielles doubles), et des effets liés à la position découlant de la thermalisation des phonons balistiques en phonons thermiques dans son absorbeur. Nous avons établi un schéma décrivant la forme de l'impulsion dans ce bolomètre en comparant une impulsion mathématique générique à une seconde description basée sur la physique thermique. Nous constatons que la thermalisation des phonons balistiques, suivie de la diffusion thermique, jouent un rôle important dans la forme de l'impulsion, en parallèle avec le couplage électrothermique et les effets électriques dépendant de la température. Nous avons modélisé les impulsions en observant que leur comportement peut être reproduit en tenant compte de la réflexion de phonons balistiques sur le bord de l’absorbeur, avec un couplage thermique fort au capteur central du bolomètre. Compte tenu de ces résultats, nous étudions également les effets des rayons cosmiques sur l’instrument Athena X-Ray Integral Field Unit (X-IFU), en produisant des timelines simulées et en testant la hausse de la valeur moyenne de la température (RMS) sur la plaquette du détecteur. Nous montrons que le flux thermique attendu des rayons cosmiques est au même ordre de grandeur que le maximum autorisé ΔTRMS ce qui constitue une menace sur le budget de la résolution énergétique de l'instrument. / We have studied the effect of cosmic rays in detectors using a composite NTD germanium bolometer at low temperatures and an alpha particle source as a generic source of pulses. We have characterised this bolometer, finding that its pulse shape is due to a combination of its impulse response function (the sum of two double exponentials), and position-dependent effects arising from thermalisation of ballistic phonons into thermal phonons in its absorber. We have derived a scheme for describing the pulse shape in this bolometer, comparing a generic mathematical pulse shape with a second description based on thermal physics. We find that ballistic phonon thermalisation, followed by thermal diffusion, play a significant role in the pulse shape, along with electro-thermal coupling and temperature-dependent electrical effects. We have modelled the pulses, finding that their behaviour can be reproduced accounting for ballistic phonon reflection off the absorber border, with a strong thermal coupling to the bolometer’s central sensor. With these findings, we also investigate the effects of cosmic rays on the Athena X-Ray Integral Field Unit (X-IFU), producing simulated timelines and testing the average RMS temperature increase on the detector wafer, showing that the expected cosmic ray thermal flux is within the same order of magnitudeas the maximum allowed ΔTRMS, posing a threat to the instrument’s energy resolution budget.

Ce travail porte sur les séries à coefficients entiers positifs, sur les séries N-rationnelles et est centré autour de deux types de questions : le problème de la hauteur d'étoile et l'étude des propriétés des distributions de longueurs des codes. On étudie le problème de la hauteur d'étoile de séries rationnelles particulières : les séries N-rationnelles en une variable. On caractérise de différentes façons les séries N-rationnelles qui sont de hauteur d'étoile 1, et on donne un critère permettant de décider de la hauteur d'étoile d'une classe importante de séries N-rationnelles en une variable. L'étude de la hauteur d'étoile des séries N-rationnelles en une variable repose sur l'utilisation des propriétés de leurs représentations par des matrices. On établit, en particulier, à partir d'un résultat d'Handelman, une caractérisation du rayon spectral d'une matrice compagnon irréductible à coefficients entiers positifs. On étudie, ensuite, les distributions de longueurs des codes circulaires et des codes préfixes. On prouve trois nouveaux résultats concernant les codes circulaires. On généralise, dans plusieurs directions, la caractérisation des distributions de longueurs des codes circulaires établie dans le cas d'un alphabet fini par Schützenberger. D'une part, on remplace l'alphabet fini par un alphabet quelconque dont les éléments ont des poids, ce qui permet d'étendre le résultat à deux distributions de longueurs. D'autre part, on restreint les conditions, ce qui permet d'établir la décidabilité dans le cas d'une distribution finie. On donne une nouvelle formulation de cette caractérisation. Ce résultat, établi par des méthodes combinatoires, met en évidence la décidabilité dans le cas d'une distribution finie. On établit une condition nécessaire et suffisante pour qu'une suite d'entiers positifs soit la distribution de longueur d'un code circulaire maximal sur un alphabet fini. Enfin, on met en évidence les liens entre les séries génératrices des codes préfixes rationnels et une classe de séries N-rationnelles : les DOL-séries. On donne une condition suffisante pour qu'une suite N-rationnelle soit la distribution de longueurs d'un code rationnel préfixe maximal sur un alphabet à k lettres.

Depuis la découverte des rayons X par Röntgen, l'imagerie radiographique utilise le contraste d'absorption. Cette technique est e fficace uniquement si les objets à étudier sont suffi samment absorbants. C'est pour cela qu'on peut détecter une lésion osseuse avec une radiographie, mais pas une lésion ligamentaire. Toutefois, l'imagerie par contraste de phase peut permettre de surmonter cette limite. Depuis les années 2000, s'appuyant sur des travaux similaires en optique visible, les scientifi ques des rayons X essayent de mettre au point des dispositifs sensibles au contraste de phase et compatibles avec des applications industrielles comme l'imagerie médicale ou le contrôle non destructif. Néanmoins, les architectures classiques des interféromètres sont très diffi ciles à mettre en place dans les rayons X durs, et sont trop contraignantes pour être transférables vers l'industrie. C'est pourquoi des dispositifs utilisant des réseaux de diff raction ont été les plus développés. Ils ont permis d'obtenir les premières images de radiographie par contraste de phase sur des humains vivants. Mais les architectures proposées aujourd'hui utilisent plusieurs réseaux et son contraignantes pour les industriels. C'est pourquoi j'ai développé au cours de ma thèse un système n'utilisant qu'un unique réseau de phase. J'ai montré qu'un tel dispositif peut générer des interférogrammes achromatiques et invariants par propagation. Ce dispositif a permis d'effectuer des mesures de contraste de phase quantitatives sur un fossile biologique, ainsi que des mesures métrologiques sur des miroirs plans adaptés aux rayons X.

Les chercheurs savent depuis longtemps que la supraconductivité est engendrée par le couplage de paires d’électrons, appelées paires de Cooper. Par contre, l’origine de l’inter-action conduisant à l’attraction effective entre les électrons formant les paires demeure mal comprise pour certains matériaux découverts durant les trente dernières années. Dans ce mémoire, la supraconductivité a été induite dans des cuprates dopés aux électrons faisant partie de la famille des infinite-layers (IL), ayant la forme Sr[indice inférieur 1−x]Nd[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 2]. Les IL ne peuvent être déposés en couches minces par la technique d’ablation laser que depuis très récemment. L’étude systématique de ces composés reste donc entièrement à accomplir. Les IL ont également une structure cristalline extrêmement simplifiée qui facilite l’interprétation des phénomènes physiques mesurés en laboratoire. L’étude des IL est un véritable tour de force. Plusieurs groupes de recherche dans le monde tentent de les synthétiser en couches minces avec beaucoup de difficulté. Ces matériaux sont métastables et d’une sensibilité déconcertante. Obtenir des couches minces exemptes de phases parasites est un travail de longue haleine. Ce défi a non-seulement été relevé, mais il a été possible de réaliser de la microfabrication sur les couches minces crues, rendant toute caractérisation des propriétés de transport beaucoup plus précise. L’ablation laser pulsée est la technique qui a été utilisée pour faire la croissance des couches minces étudiées. La diffraction des rayons-X a permis l’identification des phases de la structure cristalline, mais surtout l’étude des propriétés structurales des couches minces déposées. Une analyse des paramètres en plan (a) et hors plan (c) de la cellule unité de ces couches minces en fonction des conditions de croissance s’est avérée essentielle. Il a été remarqué que le paramètre hors plan joue un rôle limitant dans l’émergence de la supraconductivité. Des mesures de résistivité à très basses températures et sous champs magnétiques intenses ont permis d’établir un lien entre l’apparition de la supraconductivité et la grandeur du paramètre hors plan de la structure cristalline. Une transition complète ne semble être possible que lorsque le paramètre hors plan se trouve sous une grandeur critique, c = 3,41[A rond majuscule]. Des mesures d’effet Hall en fonction de la température sur des échantillons ayant différentes valeurs du paramètre hors plan ont permis de déterminer l’évolution des porteurs de charges présents en fonction de c. Les échantillons supraconducteurs suggèrent que la présence de trous comme porteurs de charge est essentielle à l’émergence de la supraconductivité. Leur présence semble diminuer rapidement à partir d’un paramètre hors plan plus grand que 3,41[A rond majuscule]. Il est possible d’établir un lien fondamental entre le comportement de la densité observé et celui d’une autre famille de supraconducteurs, les dopés aux électrons ayant une structure T’.