La spectroscopie gamma est une sonde très précise de la structure nucléaire interne des noyaux. Elle permet de fixer les niveaux d'énergie autorisés par la mécanique quantique, de déterminer les nombres quantiques caractéristiques (spin et parité) ainsi que la durée de vie de certains états. Créés avec une énergie d'excitation élevée et à haut moment angulaire par réaction de fusion-évaporation, quel que soit le type de faisceau, leur spectre de désexcitation peut s'avérer très complexe à établir expérimentalement mais aussi à interpréter théoriquement. L'étude de séquences de désexcitation caractéristiques,<br>notamment par une certaine régularité, est ainsi naturellement privilégiée.Le chapitre qui suit cette introduction s'arrête sur ces structures particulières associées à différents modes de rotation du noyau. Plusieurs résultats seront ainsi exposés issus d'expériences en partie ou fortement réalisées, analysées et interprétées dans le groupe de Lyon. La rotation collective des noyaux déformés, voire superdéformés, sera illustrée par la mise en évidence de bande de rotation respectivement dans les régions de masse A $simeq$ 130 et A $simeq$ 190. La région de masse A $simeq$ 190 est doublement à l'honneur, pour détailler un autre mode singulier de rotation dit “magnétique”. Enfin quelques mots évoqueront la recherche de formes tétraédrales, un projet initié et piloté par un groupe Strasbourgeois.

Des positrons s'annihilent dans les régions centrales de notre Galaxie. Ce fait est établi depuis la détection d'une forte émission de la raie à 511 keV en direction du centre Galactique. Cette raie gamma est émise lors de l'annihilation de positrons avec des électrons. Grâce à SPI, le spectro-imageur de l'observatoire spatial INTEGRAL, nous pouvons maintenant caractériser précisément cette raie d'émission. <br />Cette thèse présente une étude de l'émission d'annihilation des positrons basée sur la modélisation des interactions entre les positrons et les différentes composantes du milieu interstellaire. Les modèles présentés s'appuient sur les récents développements de nos connaissances des caractéristiques du milieu interstellaire dans les régions centrales de la Galaxie, où la majorité des positrons semblent s'annihiler, et la physique des positrons (production, propagation, annihilation). Afin d'obtenir des contraintes sur les sources des positrons et les sites d'annihilation, les résultats des modèles sont comparés aux données fournies par SPI.

L'origine des positrons galactiques reste un des sujets les plus controversés de l'Astrophysique des hautes énergies depuis la découverte de la raie d'annihilation électron-positron en provenance du centre galactique à la fin des années 1970. L'étude de la raie d'annihilation à 511 keV est actuellement un des objectifs majeurs de SPI : le spectromètre d'INTEGRAL.<br />Cette thèse s'ouvre sur l'étude de la partie centrale de SPI: son plan de détection. La procédure de calibration en énergie ainsi que l'étude de la dégradation des détecteurs sont reportées. Par la suite, une étude approfondie du bruit de fond instrumental permet d'utiliser SPI dans les meilleures conditions. Le traitement des données aboutit alors à des cartes du ciel et des spectres avec une précision inégalée. Pour finir, les contributions des diverses sources potentielles de positrons galactiques sont confrontées aux résultats obtenus.

L'industrie nucléaire montre un intérêt croissant pour les technologies basées sur les fibres optiques pour la transmission des données et comme capteurs. Les fibres optiques offrent plusieurs avantages et les capteurs utilisant cette technologie n'ont pas besoin d'alimentation électrique au point de détection, ils ont une réponse rapide et peuvent être facilement multiplexés : dans le cas d'un capteur de température plusieurs thermocouples peuvent être substituées par une seule fibre, diminuant les déchets. Les réacteurs à fission nucléaire constituent un des environnements les plus agressifs : la dose de rayonnement gamma est de l'ordre du GGy avec une forte fluence de neutrons et une température de fonctionnement supérieure à 300°C pour les réacteurs actuels, connus comme de génération III. Ce travail a été réalisé en collaboration avec la société AREVA, industriel français actif dans le domaine de l'énergie, dans le but de réaliser un capteur de température résistant à l'environnement d'un réacteur nucléaire de génération IV, réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium liquide. La technologie actuellement utilisée, les thermocouples, présente une dérive de la mesure due au rayonnement et un temps de réponse d'une seconde. Afin de supprimer la dérive, de réduire le temps de réponse et d'augmenter la précision, un capteur de température à réseau de Bragg a été choisi. Pour comprendre le comportement d'un tel système dans un environnement difficile, nous avons utilisé une approche expérimentale basée sur des techniques complémentaires comme l'atténuation induite par le rayonnement, photoluminescence, résonance paramagnétique électronique et spectroscopie Raman / The nuclear industry shows an increasing interest in the fiber optic technology for both data communication and sensing applications in nuclear plants. The optical fibers offer several advantages and the sensors based on this technology do not need any electrical power at the sensing point, they have a quick response and they can be easily multiplexed: in the case of a temperature sensor, several thermocouples can be substituted by a single fiber, resulting in a decrease of the waste material. The fission reactors are a very harsh environment: it is characterized by the highest dose of gamma-rays, of the order of magnitude of GGy, besides a high flux of neutrons and high operating temperature (300°C for the current reactors, known as generation III). This work has been carried out in collaboration with AREVA, a French industrial conglomerate active in the energy domain, with the aim of realizing a temperature sensor resistant to the environment of nuclear reactor of generation IV, in particular a Sodium-cooled Fast Reactor. The currently used technology, the thermocouples, presents a drift of the measurement due to irradiation, that needs a calibration, and a long response time on the order of seconds. In order to remove the drift, to reduce the response time and to increase the precision, a Fiber Bragg Grating temperature sensor was chosen, in regard to all the advantages of the optical fibers. To understand the behavior of such system in a harsh environment, as the nuclear reactor core, we used an experimental approach based on complementary techniques such as radiation-induced attenuation, photoluminescence, electron paramagnetic resonance and Raman spectroscopies

Les composants électroniques embarqués dans des applications spatiales sont exposés à différents types de particules qui composent l’environnement radiatif spatial. L’interaction de ces particules avec les matériaux constituant les circuits intégrés est à l’origine d’effets singuliers ou d’effets de dose qui peuvent altérer la fiabilité des systèmes en induisant différents types de défaillances à l’échelle des fonctions électroniques élémentaires, et mettre en péril les missions satellitaires. En vue de prédire les taux d’évènement au cours d’une mission ou la durée de vie des composants en environnement radiatif, préalablement à leur intégration dans une application spatiale, il est nécessaire de comprendre les mécanismes physiques induits et de caractériser le fonctionnement des composants sous irradiation.Dans ce contexte, nous présentons l'élaboration et la mise en oeuvre de méthodes de caractérisation de la sensibilité des mémoires dynamiques SDRAM DDR3 aux effets des radiations en vue de leur future intégration dans des modules mémoires pour application spatiale. Le développement d’un banc de test fonctionnel et paramétrique compatible avec différents moyens d’irradiations est présenté. Les résultats d’essais obtenus sous rayonnement gamma, sont analysés et complétés par une estimation de la sensibilité des composants obtenue sous rayons X. Une campagne de caractérisation sous ions lourds, associée à l’utilisation d’un outil laser, permet de présenter une analyse comparative de la sensibilité des composants aux évènements singuliers. La complémentarité de ces techniques ainsi que les avantages et inconvénients des outils laser et rayons X sont discutés. / Electronic components, embedded in space applications, are exposed to different types of particles that make up the space radiation environment. The individual or cumulative interaction of these particles with the integrated circuits materials is the source of single-event effects or dose effects that can alter the reliability of the systems by inducing different types of failures at basic electronic functions level and threaten the mission success. In order to predict the event rate during a mission or the components lifetime in a radiative environment, prior to their integration into a space application, it is necessary to model these failures and to characterize the functioning of the components under irradiation.In this context, the objectives of this thesis are the development and implementation of models and methods for characterizing the sensitivity of DDR3 SDRAM memories to the radiation effects for their future integration into memory modules for space applications. The development of a functional and parametric test bench compatible with various irradiation facilities is presented. Results obtained under gamma radiation, are analyzed, and supplemented by sensitivity estimation using X-rays. A characterization campaign under heavy ions, combined with laser testing, allows us to present comparative analysis of the components SEE sensitivity. The complementarity of these

Les détecteurs gamma semi-conducteurs monolithiques pixellisés en CdTe et CdZnTe sont amenés à remplacer les détecteurs à base de scintillateur pour des applications médicales, notamment pour la tomographie d'émission de photons uniques (SPECT). Outre la compacité, ils présentent de meilleures performances spectrométriques : la résolution en énergie, l'efficacité de détection, et la résolution spatiale. De plus, la profondeur d'interaction des photons dans le cristal peut être mesurée. <br />Ce travail a consisté à étudier expérimentalement et par simulation, les corrélations entre le pas des anodes, les propriétés physiques des matériaux (résistivité et propriétés de transport des électrons) et les performances spectrométriques des détecteurs. Nous avons comparé plusieurs méthodes de mesure de la profondeur d'interaction des photons et avons obtenu une résolution en énergie à 122 keV comprise entre 1.7 % et 7 %, selon le matériau, pour 5 mm d'épaisseur. Le partage de charges entre les anodes des détecteurs a été étudié et un traitement des informations mesurées est proposé.

Ce travail déecrit tout d'abord un nouveau procédé de synthèse d'agrégats métalliques d'argent dans la zéolitje Y. La méthode de préparation est basée sur la réduction radiolytique d'ions argent, incorporés préalablement par échange cationique dans la charpente aluminosilicatée. Les agrégats ainsi formes, constitues de quelques atomes, sont de très petite taille et sont stables a température ambiante. Puis, l' étude des agrégats a été envisagée selon deux axes. D'une part, une étude par diffraction des rayons X a été entreprise afin de déterminer la localisation des agrégats dans le réseau zéolithique. D'autre part, différentes études spectroscopiques (telles que la spectrophotométrie, la luminescence, le RPE et l' EXAFS) ont été effectuées afin de préciser la nature des agrégats, c'est-a-dire leur géomètrie, leur configuration électronique et leur environnement local.

Ce travail a été consacré à l'étude de l'influence des conditions de synthèse sur la thermoluminescence de l'alumine, dans le but de l'utiliser en dosimétrie de rayonnement ionisant. Des poudres sont synthétisées par traitement thermique de l'alumine, pure ou dopée par la technique d'imprégnation. Les paramètres étudiés sont le cycle thermique, l'atmosphère gazeuse du four et la nature des dopants (Mg²⁺, Cr³⁺, Th⁴⁺, Fe³⁺/Fe²⁺). La thermoluminescence (TL) est liée à la présence de défauts ponctuels. Cette technique consiste à mesurer l'intensité lumineuse émise par un solide préalablement irradié. Trois pics de TL sont observés. Un pic situé vers -40°C permet de mettre en évidence les impuretés magnésium et les lacunes d'oxygène. L'évolution de l'intensité de deux pics, situés vers 190°C et 360°C, est étudiée en fonction de la pression partielle d'oxygène du traitement thermique et de la concentration des dopants Mg²⁺, Cr³⁺ et Th⁴⁺. Ces investigations ont permis d'identifier les défauts impliqués dans les processus de luminescence de ces deux pics, il s'agit des lacunes d'aluminium et des ions Cr³⁺ substitués à Al³⁺. Des poudres d'alumine possédant une haute sensibilité au rayonnement ionisant (rayons X, UV, ) ont ainsi été synthétisées. L'utilisation en dosimétrie des pics situés a 190°C et 360°C est envisagée. La réactivité des poudres non dopées, contenant différents types de défauts ponctuels, a été analysée par dilatométrie. L'influence de l'atmosphère de préparation des poudres sur leur comportement au frittage a ainsi été mise en évidence. Les différences de vitesse de retrait sont corrélées avec les variations de concentration en lacunes d'aluminium. Ces résultats supposent que l'étape limitante du frittage de ces poudres est la diffusion des ions Al³⁺.

Ce travail étudie la faisabilité de différents procédés d’oxydation avancée (POAs) pour le traitement d’eaux usées industrielles. Le secteur visé est l’industrie pharmaceutique, les essais ont été menés sur des eaux synthétiques contenant deux molécules modèles: le paracétamol et la ciprofloxacine. Les procédés étudiés dans ce travail sont l’ozonation, la sonochimie, le traitement par radiation gamma et la dégradation par radiation ultraviolet. Ces techniques sont envisagées en mono-traitement ou en combinaison avec des oxydants et/ou des catalyseurs (peroxyde d’hydrogène, réactif de Fenton et zéolite Fe/MFI). Pour chaque procédé, l'influence de différents paramètres opératoires est analysée et interprétée dans l'objectif de déterminer les meilleures conditions pour la conversion et la minéralisation du chaque polluant. Parmi les paramètres étudiés se trouvent le pH, la concentration en oxydant, la concentration du catalyseur, la dose de la radiation gamma, la fréquence et la puissance ultrasonore. Des effets synergiques importants sont trouvés pour l’ozonation catalytique et pour le photo-Fenton par rapport aux procédés seuls. D’un point de vue purement énergétique, les traitements les plus efficaces sont l’oxydation radio- Fenton et l’oxydation photo-Fenton. Sur la base de ces résultats, un photo-réacteur solaire à recirculation est mis en oeuvre pour traiter par oxydation photo-Fenton des solutions synthétiques préparées avec un mélange de paracétamol et de ciprofloxacine dans l’eau du robinet mais aussi avec des eaux usées réelles dopées avec les deux composés. Dans les deux cas, la dégradation des molécules dépasse 95% dans les 15 premières minutes et la minéralisation dépasse 55% en 180 minutes. / In this work, the feasibility of paracetamol and ciprofloxacin degradation by different advanced oxidation processes (AOPs) was investigated. These molecules are representative of pharmaceutical pollutants found in wastewater. The used processes were the ozonation, the high frequency ultrasound, the gamma radiation and the ultraviolet radiation, alone or in combination with oxidizers and/or catalysts (hydrogen peroxide, Fenton’s reagent and zeolite Fe/MFI). The influence of different operations parameters (pH, oxidant concentration, catalyst concentration, gamma radiation dose and ultrasonic power and frequency) for each processes were studied, in order to determine the optimal operating ranges for the degradation and mineralization of the pharmaceuticals pollutants. Results showed marked synergistic effects by combining individual processes with hydrogen peroxide or Fenton’s reagent, being the most important synergy factors those corresponding to the heterogeneous catalytic ozonation and photo-Fenton processes. Taking into account the energy consumption, the mineralization and the synergy factor, the most effective treatments were radio-Fenton oxidation and photo-Fenton oxidation. Optimal conditions for photo-Fenton oxidation were studied in an open channel reactor at bench scale in tap water and in a real matrix from a municipal wastewater treatment plant. Samples were spiked with a mixture of the pharmaceuticals. In both cases 95% degradation within the first 15 minutes was achieved and its mineralization exceeded 55% in three hours.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.