La porosité d'une plaque composite carbone / époxy de type RTM est connue par tomographie X. Une méthode de détermination de cette porosité par mesure de l'atténuation des ondes longitudinales à travers l'épaisseur de cette plaque est proposée. Ces mesures sont effectuées sur des surfaces de dimensions variables (quelques cm2 à quelques mm2) et permettent l’obtention de cartographies. Une correspondance porosité (tomo X) – atténuation (onde US) est déduite et analysée en fonction de la structure du matériau composite. Dans chaque cas, on estime la qualité des relations obtenues et on en déduit les limites de validité de la correspondance porosité-atténuation. Des premiers résultats de tomographie acoustiques sont obtenus. / The porosity of a composite plate in carbon / epoxy of type RTM is known by used of tomography X. A method of determination of this porosity by measure of the mitigation of the longitudinal waves through the thickness of this kind of plate is proposed. These measures are made on surfaces of different sizes (from some cm2 to some mm2) and allow the obtaining of cartographies. A correspondence porosity (tomo X) - Mitigation (US wave) is deducted and analyzed according to the structure of the composite material. In every case, we estimate the quality of the obtained relations and we deduct the limits of validity of the correspondence between porosity and mitigation. First results of acoustic tomography are obtained.

Développer une méthode de caractérisation théorique complète d'un spray sur base de la connaissance du mécanisme de formation des gouttes et pouvant être appliquée de façon similaire quel que soit le type de spray, constitue l'axe central de la présente recherche. La difficulté principale étant la connaissance de la physique de rupture de la nappe liquide en gouttelettes, l'étude entreprise s'est attachée à la description du spray ultrasonique, qui a l'avantage d'impliquer un mécanisme de formation d'ondes de surface (ondes de Faraday) largement étudié. Les moyens mis en oeuvre pour trouver la loi de distribution théorique qui décrit au mieux la pulvérisation ultrasonique sont, d'un côté, l'analyse de l'instabilité des ondes de surface, qui permet de déterminer les caractéristiques moyennes du spray, et de l'autre, une méthode stochastique, le formalisme de l'entropie maximale, qui fournit la distribution la plus probable basée sur les caractéristiques moyennes et sur les lois de conservation élémentaires applicables à tout type de pulvérisation (conservation de la masse et de l'énergie). La validation expérimentale de cette nouvelle approche théorique a permis en outre de développer de nouveaux designs de pulvérisateurs performants.// To develop a method of complete theoretical characterization of a spray based on the knowledge of the of droplet formation mechanism and being able to be applied in a similar way whatever the type of spray, constitute the central axis of this research. The main difficulty being the knowledge of the physics of liquid film break-up into droplets, the study undertaken was concerned with the description of the ultrasonic spray, which has the advantage of implying a mechanism of formation of surface waves (Faraday waves) largely studied. The means implemented to find the theoretical droplet size distribution which describes ultrasonic atomization as well as possible are, first, analysis of surface waves instability, which allows to determine the average characteristics of the spray, and then, a stochastic method, the maximum entropy formalism, which provides the most probable distribution based on the average characteristics and the elementary laws of conservation applicable to any type of atomization (mass and energy conservation). The experimental validation of this new theoretical approach made it possible moreover to develop new designs of powerful ultrasonic atomizers.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό ενός πρωτότυπου μετρητικού συστήματος που έχει ως εφαρμογή τον εντοπισμού απόστασης ενός αντικειμένου από ένα ζεύγος πομπού/δέκτη αισθητήρων με χρήση υπερήχων. Ο πομπός εκπέμπει ένα σήμα δημιουργούμενο από έναν μικροελεγκτή, το οποίο ανακλάται πάνω στο δοθέν αντικείμενο και επιστρέφει στον δέκτη, από τον οποίο έπειτα από σχετική μορφοποίηση οδηγείται πίσω στον μικροελεγκτή προς επεξεργασία. Στην συνέχεια τα δεδομένα οδηγούνται σε έναν προσωπικό υπολογιστή, όπου και μπορούν να υποστούν οποιαδήποτε επεξεργασία και να τα εκμεταλλευτούμε με οποιονδήποτε τρόπο. Γι αυτόν τον λόγο σχεδιάστηκε μια απλή και εύχρηστη διεπαφή για το χειρισμό του συστήματος, η χρήση του οποίου βρίσκει μεγάλη εφαρμογή σε μετρητικές διατάξεις στις οποίες είναι επιθυμητή η ταχύτητα και η ακρίβεια. / The goal of this diploma thesis is to design a prototypical measuring system that has application in the location of an object by using a pair of ultrasound transceivers. The transmitter emits a signal that is generated by a microcontroller, which is reflected on the given object, returning to the receiver, though which is modified so as to be processed by said microcontroller again. After that, the results are sent to a personal computer to be used in any way possible. For that very reason a simple, yet handy, interface is developed so as to control the system, which can be used in measuring arrays that demand great speed and precision.

Σκοπός: Επειδή η μεγαλύτερη συχνότητα της αναπτυξιακής δυσπλασίας του ισχίου στα θήλεα νεογνά μπορεί να οφείλεται σε ενδοκρινικούς παράγοντες και επίσης έχει βρεθεί ότι το κάπνισμα στη διάρκεια της εγκυμοσύνης προκαλεί ενδοκρινικές διαταραχές, αποφασίσαμε να μελετήσουμε την ανατομία του ισχίου σε νεογνά των οποίων οι μητέρες κάπνιζαν ή δεν κάπνιζαν στην διάρκεια της εγκυμοσύνης. Μεθοδολογία-σχεδιασμός μελέτης: Εξετάσθηκαν κλινικά και υπερηχογραφικά 2066 ισχία, εκ των οποίων 521 αρένων και 512 θηλέων νεογνών. Εξ’ αυτών 48 ήταν άρρενα και 53 θήλεα νεογνά, των οποίων οι μητέρες κάπνιζαν κατά την διάρκεια της εγκυμοσύνης. 93 Αποτελέσματα : Η μέση τιμή ±ΣΑ της γωνίας α στα άρρενα νεογνά των μητέρων οι οποίες δεν κάπνιζαν ήταν 62,3ο ± 5,1ο και των μητέρων οι οποίες κάπνιζαν κατά την εγκυμοσύνη ήταν 62,1ο ± 4,9ο (η διαφορά δεν είναι στατιστικά σημαντική). Στα θήλεα νεογνά των μη καπνιστριών και καπνιστριών μητέρων η α γωνία ήταν 60,7ο ± 5,3ο και 61,9ο ± 4,9ο αντίστοιχα (η διαφορά είναι σημαντική, p= 0,02). Η διαφορά μεταξύ αρρένων και θηλέων νεογνών, τα οποία γεννήθηκαν από μη καπνίστριες μητέρες είναι σημαντική (p<0,000001), ενώ δεν υπήρχε στατιστικώς σημαντική διαφορά μεταξύ αρρένων και θηλέων νεογνών που γεννήθηκαν από καπνίστριες μητέρες. Μεταξύ των θηλέων νεογνών, των οποίων οι μητέρες δεν ήταν καπνίστριες, ο αριθμός των νεογνών με ισχίο τύπου ΙΙα ή χειρότερου ήταν σημαντικά μεγαλύτερος από ότι μεταξύ εκείνων των θηλέων νεογνών, των οποίων οι μητέρες κάπνιζαν. Τα ευρήματα της κλινικής εξέτασης ήταν προς την ίδια κατεύθυνση με εκείνη των υπερηχογραφικών ευρημάτων, γεγονός το οποίο δείχνει ότι το μητρικό κάπνισμα κατά την εγκυμοσύνη προστατεύει το ισχίο στα θήλεα νεογνά. Συμπεράσματα: Το κάπνισμα της μητέρας κατά την διάρκεια της εγκυμοσύνης μειώνει την συχνότητα της υπερηχογραφικής και πιθανότατα της κλινικά διαπιστούμενης αναπτυξιακής δυσπλασίας του ισχίου στα θήλεα, αλλά όχι στα άρρενα νεογνά. Η προστασία του ισχίου η οποία προκαλείται από τον καπνό του τσιγάρου, μπορεί να έχει ενδοκρινική βάση. / Objective: Because the greater frequency of developmental dyplasia of the hip (DDH) in the female could have an endrocrine etiology and maternal smoking in pregnancy causes fetal endocrine disequilibrium, we investigated the anatomy of the hip in neonates of smoking (SM) and nonsmoking mothers (NSM). Study design: Clinical – sonographic examination was performed on 2066 hips of 521 male and 512 female neonates. In 48 male and 53 female neonates the mothers smoked during pregnancy. Results : The mean + SD a angle in the male neonates of the NSM was 62.3ο ± 5.1ο and of the SM 62.1ο ±4.9ο (NS). In the female neonates 95 of the NSM and the SM it was 60.7ο ±5.3ο and 61.9ο ±4.8ο, respectively (p=0.02). The difference between the male and the female neonates of the NSM is significant (p<0.000001), but there is no significant difference between the female neonates of the SM and the male neonates. Among the female neonates whose mothers were nonsmokers the number of those with hip Type IIa or worse was significantly greater that among those whose mothers were smokers. The clinical findings were in the same direction as those of the sonographic findings suggesting hip protection by maternal smoking in the female. Conclusions: Maternal smoking during pregnancy reduces the frequency of sonographic and possibly clinically detected DDH in female but not in male neonates. The tobacco – induced hip protection may have an endocrine basis.

In ultrasound contrast imaging, the discrimination between acoustic echoes from tissue and contrast microbubbles would have as a result the increase of the Contrast-to-Tissue-Ratio, improving therefore the quality of the imaging. The main idea is to differentiate the responses from those two kinds of signals based on their spectral content. The most important features of those sinusoidal signals are that they are very short in duration and than they are very likely to have many closely spaced frequency components. So, in order to achieve this target a novel Bayesian parametric spectral estimation technique has been originally designed by Yan Yan (PhD University of Edinburgh), that is supposed to have greater resolving capabilities than commonly used spectral estimation methods. The new technique uses a reversible jump Markov Chain Monte Carlo (rjMCMC) algorithm so as to identify the frequency components of a signal and it is called parametric because it assumes a model and then the problem of spectral estimation is reduced to that of estimating the parameters of the model. This new method has been initially tested with synthetic signals created in Matlab, so as to define on which parameters it depends and to extract mathematical equations that describe these dependences. And although some coarse comparisons with other techniques showed that the capabilities of this method were great, there was plenty room for improvements. Corrections in the Matlab code of this method, analysis of the code’s output in various ways so as to find which is superior, and the proposal of a new simpler model are just some of the changes that have evidently improved the method’s function. But the most important one is the completion of the amplitude estimation that was left unfinished in the past, as a complete spectral analysis implies both frequency and amplitude estimation. Now, signal reconstruction is possible and also, direct comparisons of the method’s resulting spectrum with the one of the Discrete Fourier Transform or of any other nonparametric (DFT-based) or parametric method can be made. The new version of the code has been applied apart from synthetic signals, to the real ones providing indeed information that was undisclosed in the past concerning the spectral content of those signals. However, further research is required, in order to take advantage of this information and in order to determine the exact performance and limitations of this method that remains still in experimental level. / Στην απεικόνιση με υπέρηχους όταν χρησιμοποιείται μέσο αντίθεσης, ο διαχωρισμός ανάμεσα στην ακουστική ηχώ που προέρχεται από τον ιστό και σε αυτή που προέρχεται από τo μέσο αντίθεσης όπως οι μικροφυσαλίδες, θα μπορούσε να έχει σαν αποτέλεσμα τη βελτίωση της ποιότητας της εικόνας. Η βασική ιδέα είναι να διαφοροποιηθούν οι αποκρίσεις από τα δύο διαφορετικά είδη σημάτων υπερηχοτομογραφίας με βάση το φασματικό τους περιεχόμενο. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά αυτών των ημιτονοειδών σημάτων είναι ότι είναι πολύ μικρά σε χρονική διάρκεια και ότι είναι πολύ πιθανό να αποτελούνται από συχνοτικές συνιστώσες που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους. Έτσι, για την επίτευξη αυτού του στόχου, μία καινούρια Μπαγιεσιανή παραμετρική μέθοδος για συχνοτική ανάλυση σχεδιάστηκε αρχικά από την Yan Yan (PhD Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου), η οποία θεωρητικά παρέχει μεγαλύτερη ακρίβεια από τις υπόλοιπες συμβατικές μεθόδους που ήδη χρησιμοποιούνται. Η τεχνική αυτή, κάνει χρήση ενός συγκεκριμένου αλγορίθμου (rjMCMC) έτσι ώστε να προσδιορίσει τις συχνοτικές συνιστώσες ενός σήματος και καλείται παραμετρική επειδή υποθέτει ένα αρχικό μοντέλο και στη συνέχεια «υποβιβάζει» το πρόβλημα της συχνοτικής ανάλυσης σε ένα πιο απλό, όπως αυτό του υπολογισμού των παραμέτρων του μοντέλου. Αρχικά, η μέθοδος δοκιμάστηκε σε συνθετικά σήματα, που δημιουργήθηκαν στο Matlab, ούτως ώστε να προσδιοριστούν οι παράμετροι από τις οποίες εξαρτάται και να εξαχθούν μαθηματικές εξισώσεις που να περιγράφουν τις εξαρτήσεις αυτές. Αν και από τις πρώτες συγκρίσεις με άλλες μεθόδους ήταν φανερό ότι η συγκεκριμένη έχει πολύ μεγάλες δυνατότητες, υπήρχαν πολλά περιθώρια βελτίωσης. Διορθώσεις στον κώδικα Matlab της μεθόδου, ανάλυση της εξόδου του με διάφορους τρόπους με σκοπό να προσδιοριστεί ο πιο αποτελεσματικός και η πρόταση ενός νέου πιο απλού μοντέλου είναι κάποιες από τις αλλαγές που αποδεδειγμένα βελτίωσαν τη λειτουργία της μεθόδου. Αλλά η πιο σημαντική αλλαγή είναι η ολοκλήρωση του κώδικα έτσι ώστε να περιλαμβάνει και προσδιορισμό των πλατών που αντιστοιχούν σε κάθε μια συχνότητα. Ο κώδικας για την εκτίμηση των πλατών αν και προϋπήρχε ως ένα βαθμό, δεν είχε ενσωματωθεί στον κυρίως κώδικα και έτσι η μέθοδος δεν μπορούσε να χαρακτηριστεί ολοκληρωμένη. Τώρα η ανακατασκευή σήματος είναι εφικτή καθώς και οι άμεσες συγκρίσεις του φάσματος της μεθόδου με το αντίστοιχο που προκύπτει από τον διακριτό μετασχηματισμό Fourier ή από άλλες μη παραμετρικές και παραμετρικές μεθόδους. Η καινούρια έκδοση του κώδικα εφαρμόστηκε, εκτός από τα συνθετικά σήματα, στα πραγματικά σήματα παρέχοντας πράγματι πληροφορίες που δεν είχαν φανερωθεί στο παρελθόν, σχετικά με το φασματικό περιεχόμενο των σημάτων αυτών. Ωστόσο, περαιτέρω έρευνα απαιτείται για να αξιοποιηθούν οι πληροφορίες αυτές αλλά και για να προσδιοριστούν οι ακριβείς περιορισμοί και οι επιδόσεις της μεθόδου που ακόμα και τώρα παραμένει σε πειραματικό στάδιο.

-- / Ultrasound imaging is one of the most important ways of imaging the human body. The mainly application of ultrasound is for the soft parts of the body, due to the properties of tissues in the propagation of the ultrasounds. The brain with its normal shape is an appropriate organ for ultrasound imaging. But intraoperative ultrasound imaging may be effective in tumor localization and it can be used throughout surgery to monitor the extent of tumor resection. The ability to locate precisely a deeply situated intracranial lesion intraoperatively can reduce the risk of damage to normal tissue, assist in determining the extent of tumor resection and reduce the time surgery. Intraoperative ultrasound holds great promise, but if it is to be used to its fullest extent, further modification of transducers must be developed. For this reason in this project we have done different simulations via the program Field II in order to evaluate the most appropriate transducers for the best depiction that can be achieved. We have to mention that those different experiments are based to the same code but with different specific parameters in every experiment.

Introduction. Les ultrasons (US) basse fréquence appliqués sur la peau pour en augmenter laperméabilité (sonophorèse) peuvent promouvoir le passage transcutané de molécules in vitroet in vivo chez l’animal. L’objectif de ce travail a été d’appliquer la sonophorèse à l’homme invivo.Méthodes. Trois essais cliniques randomisés ont été menés chez le volontaire sain : l’essai (1)évaluant la tolérance des US à différentes intensités versus placebo ; l’essai (2) évaluant lapénétration transcutanée de l’histamine après sonophorèse ; l’essai (3) comparant l’effetvasoconstricteur d’un dermocorticoïde sans et après sonophorèse. Les US étaient délivrés enmode pulsé, avec une sonde de 36 kHz, durant 5 minutes, à des intensités de 1,57 à 3,50W/cm2.Résultats. Dans l’essai (1), aucune toxicité (douleur > 40/100 ou nécrose) n’a été observéechez les 34 sujets inclus. Les effets secondaires étaient un érythème, et des acouphènesrégressifs dès l’arrêt des US. Dans l’essai (2), l’histamine a induit une papule chez 9/10 sujets,uniquement sur les zones préalablement traitées par US. Dans l’essai (3), sur les 15 sujets, lavasoconstriction induite par le dermocorticoïde était significativement plus importante sur leszones traitées par US, surtout avec une occlusion longue (2h).Conclusions. Ces essais démontrent qu’avec des intensités ultrasonores bien tolérées chezl’homme, la sonophorèse est efficace pour faire pénétrer l’histamine et améliorer l’efficacitédes dermocorticoïdes. / Introduction. Low-frequency ultrasound (US) applied on skin, called sonophoresis, havebeen investigated to enhance the transdermal transport of various drugs in vitro and in vivo inanimals. We aimed to investigate low-frequency sonophoresis in vivo in humans.Methods. Three randomized clinical trials have been conducted in healthy subjects: trial (1)aimed to assess skin toxicity of sonophoresis at different intensity levels compared to placebo;trial (2) aimed to investigate the transdermal penetration of histamine with sonophoresis; trial(3) aimed to investigate the clinical efficiency of sonophoresis in enhancing transdermalpenetration of topical steroids in human skin. US were applied in pulsed mode for 5 minutes,with a 36 kHz device. US intensities ranged from 1.57 to 3.50 W/cm2.Results. In trial (1), no toxicity, defined as a pain score > 40/100 or necrosis, was reported.The most frequent adverse events were erythema, and tinnitus, which ceased ondiscontinuation of US. In trial (2), arm zones without US showed no papules, whereas 9/10subjects receiving US showed papules. In trial (3), including 15 subjects, vasoconstrictionwas significantly higher with the topical steroid applied after US than without US, especiallyin the zone with 2-h occlusion.Conclusions. These clinical trials provide favourable exploratory results regarding toleranceof low-frequency sonophoresis on human skin in vivo. They confirm that sonophoresisenhances transdermal penetration of histamine and increases the efficiency of topical steroids.

La première partie de ce travail est consacrée à l’évaluation de l’efficacité photocatalytique de plusieurs semiconducteurs commerciaux. La comparaison est basée sur la détermination de leurs propriétés physiques : diamètre des particules, taille des cristallites, structure cristallographique, propriétés électroniques, composition chimique ainsi que capacité d’adsorption. L’efficacité photocatalytique est testée sur le phénol, un polluant modèle. Alors que ZnO présente une activité photocatalytique légèrement supérieure à celle des différents TiO2 étudiés, c’est pour le TiO2 P25 que la plus faible résistivité a été observée. C’est donc au sein de ce dernier que la circulation électronique est la meilleure. L’existence de différentes formes cristallographiques pour le TiO2 est démontrée être également un autre paramètre fondamental gouvernant la réactivité. Si la partition anatase/rutile (80/20%) est donc importante, le fait que le TiO2-P25 soit formé d'un seul cristallite le semble tout autant, car c’est tout le grain qui peut être considéré comme actif.Une seconde partie est dédiée à l’étude de la dégradation photocatalytique d’un colorant, le Vert Cibacron (RG12) utilisé dans l’industrie textile. Le travail est réalisé en suspension aqueuse en présence de dioxyde de titane TiO2-P25. La décoloration de la suspension est effective après 90min de traitement et s’accompagne d’une minéralisation partielle de 60% pour une gamme de concentration initiale en RG12 entre 10-40 mgL-1. Pour déterminer le mécanisme général de la photocatalyse, des investigations thermodynamiques et cinétiques ont été menées sur l’adsorption du colorant sur TiO2-P25. La chimisorption s’est avérée être le processus spontané endothermique majoritaire se déroulant à la surface du photocatalyseur. La cinétique d’adsorption suit globalement une loi de pseudo-ordre deux accompagnée d’un mécanisme de diffusion intraparticulaire observé aux fortes concentrations (80-120 mgL-1) mettant en avant les mésopores du matériau. Un modèle faisant intervenir une adsorption compétitive des espèces à la surface du photocatalyseur a été élaboré. Les molécules de colorant, de sous-produits de dégradation, les molécules d’eau et ions hydroxydes, ainsi que le dioxygène présent en solution et à la surface du TiO2 sont supposés entrer en compétition vis à vis des mêmes sites d’adsorption. Il est alors observé que l’inverse de la constante de dégradation photocatalytique du colorant dépend d’un polynôme du second degré de la concentration initiale du colorant de départ.Afin de contrecarrer le problème récurrent de la filtration des suspensions aqueuses de TiO2, la fixation de TiO2 par la méthode PMTP sur des plaques de verre a été étudiée. La caractérisation des dépôts par MEB et DRX a permis de montrer que ceux-ci étaient homogènes. Les performances du TiO2 supporté ont été comparées au procédé photocatalytique classique en suspension aqueuse sur le colorant Vert Cibacron dans un réacteur à recirculation de 500 mL dont les conditions optimales de fonctionnement ont été déterminées. Le modèle précédent de compétition d’adsorption des espèces à la surface du photocatalyseur, s’est montré adapté à décrire les résultats expérimentaux comparativement au modèle de Langmuir-Hinshelwood.Enfin, le couplage photocatalyse/sonolyse a été examiné pour la dégradation du vert Cibacron. Le dosage des espèces actives générées par chaque technique a été réalisé. Une synergie est apparue lors du couplage de la photocatalyse sous irradiation solaire en présence d’ultrasons 500 kHz. / The first part of this work is dedicated to the evaluation of the photocatalytic efficiency of semiconductors ZnO, TiO2 P25, and two other titanium dioxides (anatase 100%). The comparison was based on determining the physical properties of photocatalysts, mainly: the particle diameter, crystallite size, crystallographic structure, electronic properties, chemical composition and the adsorption capacity. The photocatalytic efficiency was tested with phenol as target molecule. While comparable photocatalytic activity was found with ZnO and TiO2 P25, the lowest resistivity was observed with TiO2 P25, which means that a better electronic circulation occurs in this last photocatalyst compared to ZnO, but also that there is another fundamental parameter governing the reactivity. Under the same crystallographic form, 100% anatase, the photoreactivity of TiO2 is slightly higher with the photocatalyst having the lowest grain's diameter. The highest photoreactivity of TiO2 P25 can be explained by the partition anatase/rutile (80/20%), a higher electronic circulation and by the fact that TiO2 P25 is formed from a single crystallite, where any grains are considered as photoactive. Second part concerns the photocatalytic degradation of dye Cibacron Green (RG12) used by textile industry, in aqueous suspension in the presence of titanium dioxide TiO2 P25. Discoloration of the suspension was effective after 90min treatment with a partial mineralization 60% of the initial dye (10-40 mgL-1). To determine the general mechanism of the photocatalytic process, especially if the surface of the material is involved or not, thermodynamic and kinetic investigations were investiagted on adsorption. Chemisorption was found to be the majority endothermic spontaneous process occurring on the surface of the photocatalyst. Moreover, the adsorption kinetics follows a pseudo-second order law with a intraparticle diffusion mechanism which was observed at higher concentrations (80-120 mgL-1) highlighting the mesopores of TiO2. As the Langmuir-Hinshelwood, Ollis and Direct –Indirect models were enable to fully describe our experimental results, a new model involving a competitive adsorption of species on the surface of the photocatalyst was developed. Dye molecules, byproducts of degradation, water molecules, hydroxide ions and the oxygen present in solution are assumed to compete with respect to the same sites of adsorption at the TiO2 surface. The model showed that the inverse of the constant of the dye photocatalytic degradation depended on a second degree polynomial of the initial concentration of initial dye. Binding experiments of TiO2 on glass plates by the method PMTP were carried out in order to work with supported TiO2 in a dedicated reactor having a recirculation of 0.5 L and where optimum operating conditions were determined. Characterization of deposits by SEM and XRD showed that they were homogeneous with a density of 0.26 mg TiO2/cm². Performances of the supported TiO2 were compared to the conventional photocatalytic process in aqueous suspension by studying the discoloration of the previous dye Cibacron green. The competitive adsorption model elaborated well described experimental results. Final examination was done by coupling photocatalysis and sonolysis for the degradation of Cibacron Green. The determination of the active species generated by each technique was performed. A synergy was observed under solar irradiation of TiO2 in the presence of 500 kHz ultrasound which could provide from an extensive mass transfer of the dye on the photocatalyst induced by ultrasounds.

Le Réacteur à Haut Flux (RHF) de l'Institut Laue-Langevin (ILL), uniquement dédié à la recherche fondamentale, produit le flux continu de neutrons thermiques le plus intense au monde, soit 1.5 1015 neutrons par seconde et par cm2, avec une puissance thermique de 58 MW. Ce réacteur possède un cœur constitué d'un élément combustible unique en uranium très enrichi. Dans le cadre d'une étude sur le comportement des éléments combustibles après irradiation, l'ILL souhaite développer un dispositif capable d'aller mesurer la largeur du canal d'eau. Cette mesure permettra de caractériser le gonflement des plaques, inhérent à l'irradiation, ainsi que les modifications de structure (corrosion, décollement,…). Cependant, cette mesure de distance est délicate puisqu'une résolution de l'ordre du micromètre est recherchée alors que la dimension de l'espace inter-plaques est proche du millimètre. Les contraintes d'accès sont également difficiles du fait que l'élément combustible est placé à environ 5 m sous la surface de l'eau. En outre, tous les systèmes sont soumis à de fortes radiations. Basés sur des méthodes magnétiques, capacitives ou optiques, des dispositifs permettent aujourd'hui de mesurer des distances avec une résolution nanométrique et avec des fonctionnalités pouvant être adaptées dans des conditions de températures et de pression difficiles. Ces méthodes ne peuvent cependant pas être appliquées à des systèmes fortement radiatifs ou en immersion. Afin de répondre à cette problématique, deux transducteurs ultrasonores fonctionnant en émission-réceptions ont été conçus, étudiés et ensuite développés dans le cadre de cette thèse. Ces transducteurs sont montés sur une lame en acier inoxydable de 1 mm d'épaisseur afin d'autoriser l'accès à l'espace inter-plaques. Du fait de la haute résolution recherchée, les transducteurs sont excités à une fréquence au-delà de 120 MHz et intégrés dans un ensemble d'instruments de mesure comprenant un système d'acquisition haute fréquence, un traitement de signal de haute précision et une électronique spécifique développée pour améliorer le signal d'excitation.Connaissant la vitesse du son dans l'eau et l'épaisseur de la lame, les transducteurs mesurent la distance inter-plaque à partir de la détermination du temps de vol entre l'émission d'un pulse ultrasonore et la réception des échos réfléchis sur la surface de chacune des plaques. Deux expériences in-situ conduisant à une série de mesure de distance inter-plaque ont été réalisées au sein de l'élément combustible irradié du réacteur à haut flux. / The fuel elements of High Performance and Research Reactors are usually made of plates instead of rods. During irradiation, the fuel plates undergo limited swelling and an oxide layer appears on the outer surface of the cladding. However, measuring the inter-plate distance of such fuel elements isn't trivial mainly because of the requested resolution in constraint geometry. Indeed while the typical dimensions of the water channel between plates is close to two millimeter, a resolution of one micron is needed to characterize any fuel plate swelling. In order to perform such measurements, we designed a robust device based upon high frequency ultrasonic probes and adapted to the high radiation environment. It was thinned until 1 mm in order to be inserted into the 1.8 mm width water channel. To achieve the expected resolution, the system is excited with frequencies up to 120 MHz. Thanks to a highly performing signal processing; distance measurement is carried out through the ultrasonic waves' time of flight. One of the crucial points is then the evaluation of the local water temperature inside the water channel. To obtain a precise estimation of this parameter, the ultrasonic sensor is used as a thermometer thanks to the analysis of the spectral components of the acoustic signal propagating inside the sensor multilayered structure. The feasibility of temperature and distance measurement has already been proved with success on a full size irradiated fuel element of the RHF. Some experimental constraints were identified to improve the accuracy of the measurement system in future works.

Différents modèles sont développés de façon à constituer des outils génériques pour la simulation de méthodes de contrôle non-destructif par ondes élastiques guidées de plaques métalliques ou composites. Diverses méthodes de contrôle de ces structures existent ou sont à l’étude. La plupart font appel à des sources ultrasonores de taille finie ; toutes sont confrontées aux phénomènes de réflexion résultant de la taille finie des objets contrôlés. Les modèles développés traitent des phénomènes de diffraction associés aux sources et de réflexion sur un bord de plaques. Comme l’interprétation des signaux mesurés lors de contrôle par ondes guidées fait souvent appel à la notion de modes guidés, les modèles sont eux-mêmes modaux. Les cas de plaques isotropes (métalliques) et anisotropes (composites multicouches) sont considérés ; une approche générale suivant l’approximation de la phase stationnaire permet de traiter tous les cas d’intérêt. Pour les premiers, la validité d’une approximation de type Fraunhofer permet de traiter très efficacement les champs directs et réfléchis rayonnés par une source. Pour les derniers, une attention particulière est portée sur le traitement des caustiques. La méthode de la phase stationnaire étant difficile à généraliser, un modèle de pinceau, de nature plus géométrique, est proposé présentant un haut degré de généricité. Il met en cascade des termes de propagation en milieu isotrope ou anisotrope et d’interaction avec une frontière. L’équivalence de la méthode de la phase stationnaire au modèle de pinceau est démontrée pour le rayonnement et la réflexion dans une plaque isotrope, cas faisant l’objet d’une validation expérimentale. / Different models are developed to provide generic tools for simulating nondestructive methods relying on elastic guided waves applied to metallic or composite plates. Various inspection methods of these structures exist or are under study. Most of them make use of ultrasonic sources of finite size; all are sensitive to reflection phenomena resulting from the finite size of the monitored objects. The developed models deal with transducer diffraction effects and edge reflection. As the interpretation of signals measured in guided wave inspection often uses the concept of modes, the models themselves are explicitly modal. The case of isotropic plates (metal) and anisotropic (multilayer composites) are considered; a general approach under the stationary phase approximation allows us to consider all the cases of interest. For the first, the validity of a Fraunhofer-like approximation leads to a very efficient computation of the direct and reflected fields radiated by a source. For the second, special attention is paid to the treatment of caustics. The stationary phase approximation being difficult to generalize, a model (so-called “pencil model”) of more geometrical nature is proposed with a high degree of genericity. It chains terms of isotropic or anisotropic propagation and terms of interaction with a boundary. The equivalence of the stationary phase approximation and the pencil model is demonstrated in the case of the radiation and reflection in an isotropic plate, for which an experimental validation is proceeded.