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Dissertations / Theses on the topic 'Compton effect'
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1
Cullen, Jason. "Inverse compton scattering in high energy astrophysics." Connect to full text, 2001. http://hdl.handle.net/2123/849.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Sydney, 2002.Title from title screen (viewed Apr. 23, 2008). Submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy to the Research Centre for Theoretical Astrophysics & Theoretical Physics Group, School of Physics. Degree awarded 2002; thesis submitted 2001. Includes bibliography. Also available in print form.
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Karakowski, Jonathan J. "Can the neutron polarizabilities be determined from a deuteron Compton scattering experiment? /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1998. http://hdl.handle.net/1773/9809.
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3
Zhao, Xi-jun. "Proton Compton scattering with polarized γ rays." Diss., Virginia Tech, 1993. http://hdl.handle.net/10919/40192.
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4
Hattawy, Mohammad. "Deeply Virtual Compton Scattering off Helium-4." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112161/document.
Full textAbstract:
Les Distributions de Partons Généralisées (GPDs) sont des fonctions de structure riches qui contiennent des informations sur les corrélations de quark/ anti-quark, et sur les corrélations entre l'impulsion longitudinale et la position transversale des partons. Ces GPDs sont accessibles via des réactions exclusives durs tels que la Diffusion Compton Profondément Virtuelle (DVCS pour Deeply Virtual Compton Scattering), à savoir la leptoproduction d'un photon réel où le photon est émis par la cible. La DVCS nucléaire ouvre une nouvelle voie pour explorer la nature des modifications moyennes des hadrons dans le milieu nucléaire. Dans ce travail, nous présentons la première mesure exclusive du processus DVCS sur l'hélium-4 avec un faisceau d'électrons polarisés longitudinalement de 6 GeV et le détecteur CLAS dans le Hall B au Jefferson Lab, États-Unis. L'hélium-4 est d'un intérêt particulier il n'a qu'une seul GPD, en raison de son spin 0. Le but de cette étude est de comprendre les modifications nucléaires de distributions de partons. Dans notre expérience, le détecteur CLAS a été amélioré avec une Chambre à Projection Temporelle Radiale (RTPC pour Radial Time Projection Chamber) pour détecter les noyaux de recul de faible énergie, et un calorimètre intérieur (IC) pour détecter les photons produit à petits angles. Les détails de la structure, de l'étalonnage et du fonctionnement de la RTPC sont présentés. Ensuite, l'analyse des données et la mesure des asymétries faisceau-spin du processus DVCS sont présentésThe Generalized Parton Distributions (GPDs) are rich structure functions that contain information on quark/anti-quark correlations, and on correlation between longitudinal momentum and the transverse spatial position of partons. These GPDs are accessible via hard exclusive reactions such as Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS), i.e. the leptoproduction of a real photon where the photon is emitted by the target hadron. Nuclear DVCS opens a new avenue to explore the nature of medium modifications at the partonic level. In this work, we present the first exclusive measurement of the DVCS process off helium-4 with a longitudinally polarized electron beam of 6 GeV using the CLAS detector in the experimental Hall-B at Jefferson Lab, USA. The helium-4 is of particular interest since the number of GPDs is reduced to one, because of its spin zero. The aim of this study is to understand the nuclear medium modifications of parton distributions. In our experiment, the CLAS detector was upgraded with a Radial Time Projection Chamber (RTPC) to detect the low-energy recoil nuclei, and an Inner Calorimeter (IC) to detect the forward going photons. The details of the structure, calibration and working principle of the RTPC will be presented. Then, the measurement of the beam-spin asymmetries in the DVCS channel will be presented
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Fielding, Andrew L. "Final state effects in neutron Compton scattering measurements." Thesis, University of Portsmouth, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.310441.
Full text
6
Davis, William L. "The design and construction of a small electromagnetic calorimeter." Virtual Press, 1992. http://liblink.bsu.edu/uhtbin/catkey/845946.
Full textAbstract:
Experiment 683, at Fermi National Accelerator Laboratory's Wide Band Photon Laboratory, is designed to study photon-hadron collisions at energies up to ~s = 27 GeV. The Wide Band Photon Lab currently the highest energy photon beam in the world. Several processes are to be studied. One such process in the quantum electrodynamic (QED) Compton effect. This paper is concerned with the design and construction of a small electromagnetic calorimeter (with embedded proportional wire chambers) to be used to aid in the study of the QED Compton effect. A theoretical description of the QED Compton effect is given. Basic principles of calorimetry, as it pertains to high energy physics, are discussed. Tests of the components used for construction of this device is discussed and results reviewed. The components include wavelength shifter, scintillator, photomultiplier tubes, and photomultiplier tube bases. Muon testing of this device is discussed also.Department of Physics and Astronomy
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Hmissi, Mohamed Zied. "Etude et conception d'une nouvelle génération de détecteur Gamma pour les caméras Compton." Thesis, Troyes, 2019. http://www.theses.fr/2019TROY0031.
Full textAbstract:
La caméra Compton est un dispositif permettant d'imager les sources de rayonnement gamma. Elle est composée de deux détecteurs placés l'un derrière l'autre. Chaque détecteur doit mesurer l'énergie déposée par un photon gamma et sa position d'interaction. En utilisant ces données collectées, on va chercher à estimer la direction de la source émettrice de ces rayons gamma. Pour cela, le problème de localisation de la source radioactive dans l'espace sera traité en se positionnant dans le cadre bayésien. Plusieurs solutions pour résoudre ce problème ont été abordées dans la littérature scientifique, utilisant des méthodologies variées telles que les algorithmes de maximisation de la vraisemblance ou les algorithmes génétiques pour retrouver la position de la source à partir des mesures fournies par le capteur. L'approche bayésienne aborde ce problème sous un aspect probabiliste, en cherchant à construire la densité de probabilité a posteriori du paramètre à retrouver. Un tel choix est justifié par l'incertitude qui entoure les observations fournies par les détecteurs, mais est rendu difficile à cause de l'aspect non-linéaire des phénomènes physiques qui rentrent jeu. Il devient alors nécessaire d'avoir recours à des méthodes de type Monte-Carlo, basées sur une analyse stochastique, et permettant d'approximer numériquement la loi a posteriori recherchéeThe Compton camera is a device for imaging gamma radiation sources. It consists of two detectors placed behind each other. Each detector must measure the energy deposited by a gamma photon and its interaction position. Using these collected data, we will try to estimate the direction of the emitting source of these gamma rays. For this purpose, the problem of locating the radioactive source in space will be dealt with by positioning oneself within the Bayesian framework. Several solutions to this problem have been addressed in the scientific literature, using various methodologies such as likelihood maximization algorithms or genetic algorithms to locate the source position from measurements provided by the sensor. The Bayesian method approaches this problem from a probabilistic point of view, seeking to construct the posterior density of the parameter to be found. Such a choice is justified by the uncertainty surrounding the observations provided by the detectors, but is made difficult because of the non-linear aspect of the physical phenomena that come into play. It then becomes necessary to resort to Monte-Carlo methods, based on stochastic analysis, and allowing to approximate numerically the posterior density sought
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Dixon, Mark. "Studies of spin and charge momentum densities using Compton scattering." Thesis, University of Warwick, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.340475.
Full text
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Tata, Zafiarifety Christian. "Simulation et traitement des données d’un imageur à rayons Gamma pour une nouvelle génération de caméras Compton." Electronic Thesis or Diss., Troyes, 2019. http://www.theses.fr/2019TROY0028.
Full textAbstract:
La localisation de la radioactivité est une étape cruciale dans le contexte du démantèlement des centrales nucléaires. Pour cela plusieurs systèmes de détection ont été développés, telle que la caméra pinhole, utilisant des collimateurs en plomb ou tungstène, mais ayant comme principal inconvénient une basse efficacité de détection. La caméra Compton, elle, utilise la cinématique de la diffusion Compton. Elle représente une alternative très prometteuse comparée aux systèmes classiques car disposant de plusieurs avantages tels que : une haute efficacité de détection, une reconstruction des images de la source radioactive avec une haute résolution spatiale et un large champ de vue, et une capabilité de faire de la spectroscopie avec une bonne résolution en énergie. Ainsi dans ce travail nous avons développé une nouvelle caméra Compton basé sur l’utilisation de deux cristaux monolithiques de CeBr3 équipés de photodétecteur Philips DPC3200 et assemblés avec des matériaux et procédés développés par Damavan pour obtenir les têtes de détection de qualité optimale et adaptés aux contraintes de la caméra Compton. Nous avons ainsi mis en place une procédure de calibration en temps et en énergie des têtes de détection. Nous avons aussi implémenté un nouvel algorithme de calcul de positions basé sur l’utilisation d’un nouveau modèle simulé par Monte Carlo. Finalement nous avons procédé à l’évaluation globale de la performance de la caméra, une fois que les concepts élémentaires dans son développement ont été éprouvés : Le temps, l’énergie et la positionThe localization of radioactivity is a crucial step in the dismantling of nuclear power plants. For this purpose, several detection systems have been developed, such as the pinhole camera, using lead or tungsten collimators, but having as main disadvantage a low detection efficiency. The Compton camera uses the kinematics of the Compton broadcast. It represents a very promising alternative compared to conventional systems because it has several advantages such as: high detection efficiency, reconstruction of radioactive source images with high spatial resolution and wide field of view, and the ability to perform spectroscopy with good energy resolution. So, in this work we developed a new Compton camera based on the use of two monolithic crystals from Cebr3 equipped with Philips DPC3200 photodetector and assembled with materials and processes developed by Damavan for obtain the detection heads of optimal quality and adapted to the constraints of the Compton camera. We have thus set up a procedure for the calibration of the time and energy of the detection heads. We also implemented a new position calculation algorithm based on the use of a new model simulated by Monte Carlo. Finally, we carried out a global evaluation of the camera’s performance, once the basic concepts in its development were tested: time, energy and position
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Zeufack, Tadonkeng Ghislain Sidoine. "Etude de détection couplée PET/caméra Compton dans le contexte de l’imagerie médicale." Thesis, Troyes, 2020. http://www.theses.fr/2020TROY0027.
Full textAbstract:
Dans le contexte de l’imagerie médicale, une source radioactive peut être localisée à partir d’un système composé de détecteurs en coïncidence, appelé système PET, contenant des cristaux scintillateurs destinés à transformer les rayons gamma, émis par cette dernière, en photons lumineux détectables, à partir desquels nous allons pouvoir estimer les coordonnées de leurs points d’impact dans le cristal monolithique. C’est une étape primordiale à la reconstruction des positions des sources radioactives, que ce soit dans le domaine médical par le système PET qui se base sur les effets photoélectriques, ou dans le domaine du nucléaire par la caméra Compton qui se base sur la diffusion Compton. Il est donc très important d’avoir de prime abord de bonnes résolutions spatiales. Mais ces systèmes contiennent des artefacts, causés par les propriétés physiques des cristaux, les bruits induits par le système électronique, et surtout la présence d’événements indésirables appelés diffusions Compton intraplaques, dégradant fortement la qualité des images reconstruites. Ainsi, pour améliorer cette dernière, nous avons premièrement travaillé sur le développement et la calibration d’un modèle simulé de l’interaction du rayon gamma dans le cristal, par Monte Carlo. Par la suite, grâce à ce modèle simulé, nous avons pu estimer les positions des interactions 3D des rayons gamma tout en mettant au point un ensemble d’opérations de filtrage destinées à réduire ces artefacts. Ce qui nous a permis à la fin, de procéder à l’évaluation globale des performances du modèle simuléIn the context of medical imaging, a radioactive source can be located from a system composed of coincidence detectors, called the PET system, containing scintillator crystals intended to transform gamma rays emitted by the latter, in detectable light photons, from which we will be able to estimate the coordinates of their impact points in the crystal. This is an essential step in the reconstruction of the positions of radioactive sources, whether in the medical field by the PET system which is based on photoelectric effects, or in the nuclear field by the Compton camera which is based on the Compton scattering. It is therefore very important to have good spatial resolutions. But these systems contain artifacts, caused by the physical properties of the crystals, the noise induced by the electronic system, and especially the presence of adverse Compton events, significantly degrading the quality of reconstructed images. Thus, to improve the latter, we first worked on the development and the calibration of a simulated model of the interaction of gamma ray in the crystal, by Monte Carlo. Subsequently, using this simulated model, we were able to estimate the positions of 3D interactions of gamma rays while developing a sequence of filters to reduce these artifacts. This allowed us in the end to carry out the overall evaluation of the performance of the simulated model
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AL, SALEH-MAHROUSSEH SALOUA. "Calcul relativiste, en electrodynamique quantique, de la diffusion compton sur un electron lie." Clermont-Ferrand 2, 1988. http://www.theses.fr/1988CLF21098.
Full textAbstract:
Pour expliquer le deplacement et l'elargissement du pic compton,lorsque l'energie du photon est voisine de l'energie de liaison de l'electron, il est necessaire d'introduire non seulement la liaison et le mouvement de l'electron, mais aussi le recul du mnoyau. On donne un calcul relativiste de la valeur quadratique moyenne de l'impulsion de l'electron et une expression generale des fonctions d'onde radiales. Pour le calcul analytique covariant de l'element de matrice ou utilise un propagateur pour un electron lie dans le schema de furry et determine la secton efficace, sans aucune integration
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Bouchard-Gilanton, Véronique. "Modélisation et correction de l'effet Compton dans la reconstruction d'images tomoscintigraphiques." Grenoble 1, 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10003.
Full textAbstract:
L'imagerie nucleaire apporte des informations fonctionnelles, complementaires des informations anatomiques provenant d'images scanner, irm ou echographiques. Afin d'ameliorer et de faciliter le diagnostic, il semble important d'avoir acces a des images de haute resolution, et donc d'ameliorer la mauvaise resolution des images tomoscintigraphiques due principalement a l'attenuation et la diffusion. Nous nous interessons plus particulierement a l'effet compton, phenomene physique majoritairement perturbateur et diffusant. Differentes techniques de correction de cette diffusion ont d'ores et deja ete proposees, mais la plupart d'entre elles ne tiennent pas compte du fait que l'effet compton depend de la densite electronique du milieu. Grace a la mise en correspondance images anatomiques / images fonctionnelles developpee au laboratoire, nous avons acces, en tout point de la zone a reconstruire, a cette information de densite. Nous pouvons donc modeliser physiquement le processus d'acquisition d'une image, depuis l'injection du radiopharmaceutique jusqu'a la detection par la gamma-camera. Apres avoir donne quelques rappels sur l'imagerie spect et quelques techniques de reconstruction usuelles, nous presentons une modelisation physique de l'effet compton grace a la formule de klein et nishina, et l'importance de sa prise en compte dans la reconstruction. Nous rappelons les principales methodes de correction actuellement developpees pour pallier a ce phenomene, avant d'introduire notre propre modelisation. Une etude rapide de sa complexite algorithmique nous amene a considerer differentes simplifications de notre modele et a paralleliser notre algorithme de modelisation. Enfin, une validation est effectuee sur des simulations et des donnees cliniques.
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Siena, Matteo. "Processi di scattering in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019. http://amslaurea.unibo.it/19469/.
Full textAbstract:
Con il termine Scattering si indica un insieme di meccanismi di diffusione della radiazione da parte della materia. Quando interagiscono con una particella carica, i fotoni possono essere assorbiti e quindi riemessi subito dopo in un'altra direzione cambiando la loro energia iniziale oppure no: nel primo caso si parla di Scattering Compton (SC) mentre nel secondo di Scattering Thomson. Inoltre vi è un processo nel quale è la particella carica (l'elettrone nei processi astrofisici) ad avere un'energia maggiore, che la trasferisce così al fotone incidente; si tratta del caso dell'Inverse Compton (IC) ed è un meccanismo molto rilevante in Astrofisica. Tutti questi processi vengono analizzati nel Capitolo 1, mentre nel Capitolo 2 vengono discusse alcune principali applicazioni dell' IC e dello Scattering Thomson, in particolare nel paragrafo 2.1.1 si approfondisce il fenomeno della Catastrofe Compton, che consiste in uno spropositato aumento della luminosità della sorgente che arriverebbe a produrre fotoni via via sempre più energetici diventando una potente sorgente di raggi X e gamma. Queste emissioni, però, non sono state osservate finora e nonostante questo possa essere spiegato per alcune sorgenti tramite una semplice applicazione dell'effetto Doppler, per altre, come le Intra-Day Variable Sources (IDVS), ciò non è possibile, come mostrato nel lavoro pubblicato (e riassunto nella seguente trattazione sempre nel paragrafo 2.1.1) da O. Tsang e J.G. Kirk nel 2007, i quali riesaminano il problema della catastrofe per tali sorgenti mostrando che l'assenza del fenomeno appena descritto può essere spiegato apportando delle modifiche ai processi in gioco. Infine, nell'ultimo paragrafo si analizza il concetto di Luminosità di Eddington, una delle principali applicazioni in ambito astrofisico dello Scattering Thomson.
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Wang, Huan. "Study of an Optical Enhancement Cavity for Thomson Scattering Light Sources." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03179872.
Full textAbstract:
Les cavités d'amélioration optique (OEC) de puissance moyenne élevée ont un large éventail d'applications, y compris la diffusion Thomson produisant des rayons X / gamma quai monochromatiques à flux moyen élevé, la génération d'harmoniques d'ordre élevé (HHG) améliorée par cavité, les interféromètres à ondes gravitationnelles, Sources de lumière de microbunching en régime permanent (SSMB) et expériences d'énergie de fusion, etc. Les travaux de cette thèse se concentrent sur les études théoriques et expérimentales des OEC de puissance moyenne élevée dédiées aux sources lumineuses diffusantes Thomson. Dans le but d'augmenter le flux moyen des photons générés par diffusion Thomson, il est demandé que le faisceau laser à l'intérieur de l'OEC ait une petite taille avec une taille de rayon de quelques dizaines de microns, une longueur d'impulsion de l'ordre de la picoseconde et une puissance moyenne intra-cavité stable de quelques centaines de kilowatts. Pour décrire précisément et efficacement le champ laser hautement focalisé à l'intérieur de l'OEC à utiliser dans les simulations de la diffusion Thomson, une expression de champ de champ laser polarisé linéairement hautement focalisé corrigé non paraxial est dérivée avec une méthode d'expansion de la série Lax généralisée. Pour supprimer les instabilités modales commencent à apparaître apparemment sur OEC avec une puissance moyenne intra-cavité atteignant ~ 100 kW qui affectent la stabilité de la cavité et pourraient conduire à une perte de verrouillage, les instabilités modales sont bien décrites avec des dégénérations de mode induites par une déformation thermoélastique de la surface du miroir caractérisée par le modèle Winkler. Nous avons évoqué la méthode du miroir en forme de D pour supprimer les instabilités modales et prouvé son efficacité par simulation. Une puissance moyenne intra-cavité stable à l'échelle horaire de 200 kW a été réalisée sur le prototype OEC de la source de lumière diffusée Thomson Thomson avec mise en œuvre de miroirs en forme de D à l'intérieur. L'analyse est effectuée pour comprendre le phénomène de chute de puissance rapide apparaissant sur l'OEC qui affecte la stabilité de la cavité et empêche la puissance intra-cavité d'atteindre l'objectif conçu. Des chutes de puissance intra-cavité sont apparues avec une ampleur et une échelle de temps en fonction du niveau de puissance. L'augmentation supplémentaire de la puissance incidente a conduit à des dommages irréversibles de la surface du miroir de couplage de cavité. L'origine de ce phénomène est étudiée par imagerie de surface de miroir post mortem et analyse des signaux transmis et réfléchis par l'OEC. La perte de diffusion induite par la déformation de la surface du miroir due à un contaminant de point chaud est très probablement la physique dominante derrière ce phénomène et le comportement de la cavité pourrait être bien reproduit par simulation. Cette analyse pourrait aider à comprendre le processus physique derrière ce type de phénomène de chute de puissance apparaissant sur l'OEC appliqué dans une large gamme d'applications et à prévenir les dommages permanents au miroir. La conception complète du prototype OEC de la source de rayons X à diffusion Tsinghua Thomson (TTX) est présentée et une expérience préliminaire est effectuée dessus, réalisant l'objectif de verrouiller un laser à injection à ondes continues avec la cavité avec le gain de cavité mesuré à 133. La conception de l'installation expérimentale haute puissance pour le prototype TTX OEC et la conception pour TTX OEC à coupler avec l'anneau de stockage d'électrons sont fourniesHigh-average-power optical enhancement cavities (OEC), have a wide range of applications including Thomson scattering producing high average flux quasi-monochromatic X/gamma-rays, cavity-enhanced high-order harmonic generation (HHG), gravitational wave interferometers, steady-state microbunching (SSMB) light sources and fusion energy experiments etc. The works of this thesis focus on the theoretical and experimental studies of high-average-power OEC dedicated to Thomson scattering light sources. With the purpose of increasing the average flux of Thomson scattering generated photons, it is demanded for the laser beam inside OEC to have small waist with radius size of few tens of microns, pulse length at the order of picosecond and stable intra-cavity average power of few hundreds of kilowatts. To precisely and effectively describe the highly focused laser field inside OEC to be used in simulations of Thomson scattering, a field expression of nonparaxial corrected highly focused linearly polarized laser field is derived with a generalized Lax series expansion method. To suppress the modal instabilities start to appear apparently on OEC with an intra-cavity average power reaching ~100 kW which affect cavity stability and could lead to lose of lock, the modal instabilities are well described with mode degeneracies induced by mirror surface thermoelastic deformation characterized by Winkler model. We brought up the D-shape mirror method for suppressing modal instabilities and proved its effectiveness with simulation. An hour-time-scale stable intra-cavity average power of 200 kW was realized on the prototype OEC of Thomson scattering light source ThomX with implementation of D-shape mirrors inside. Analysis is carried out for understanding the fast power drop phenomenon appearing on OEC which affects the cavity stability and hinders the intra-cavity power reaching the designed goal. Intra-cavity power drops appeared with magnitude and time scale depending on the power level. Increasing further the incident power led to irreversible damage of the cavity coupling mirror surface. The origin of this phenomenon is investigated with post mortem mirror surface imaging and analysis of the signals transmitted and reflected by the OEC. Scattering loss induced by mirror surface deformation due to a hot-spot contaminant is found to be most likely the dominant physics behind this phenomenon and the cavity behavior could be well reproduced by simulation. This analysis could help to understand the physical process behind this kind of power drop phenomenon appearing on OEC being applied in wide range of applications and to prevent permanent mirror damage. Full design of the prototype OEC of Tsinghua Thomson scattering X-ray source (TTX) is presented and preliminary experiment is carried out on it, realizing the goal of locking a continuous wave injection laser with the cavity with the cavity gain measured to be 133. Design of the high power experimental setup for TTX prototype OEC and the design for TTX OEC to be coupled with the electron storage ring are provided
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Gorchtein, Mikhail. "Dispersion approach to real and virtual Compton scattering." [S.l.] : [s.n.], 2002. http://ArchiMeD.uni-mainz.de/pub/2002/0098/diss.pdf.
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Jutier, Christophe. "Mesure de la diffusion Compton virtuelle en dessous du seuil de création de pion à quadri-moment transféré au carré Q2=1. (GeV/c)2." Clermont-Ferrand 2, 2001. http://www.theses.fr/2001CLF21298.
Full text
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Ben, Younes Ridha. "Contribution à l'amélioration qualitative et quantitative des images de médecine nucléaire en tomographie d'émission à simple photon." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2008.
Full textAbstract:
Reconstruction tomographique de la distribution radioactive d'un traceur placé dans le milieu non atténuant puis atténuant. Différentes méthodes de reconstruction, performances et contrôle de la qualité du détecteur, dégradation des images. Méthode de détection automatique des contours
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Chane-Yook, Martine. "Etude d'une équation cinétique liée à l'effet Compton : modélisation et simulation 3D de la charge d'un satellite en environnement plasmique." Aix-Marseille 1, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008427.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude de deux équations cinétiques. La première est une équation quantique homogène décrivant l'effet Compton. Ce phénomène se produit lorsque les photons entrent en collision avec les électrons. Le noyau de collision présente une singularité en l'énergie nulle. Un résultat d'existence locale en temps d'une solution entropique au problème de Cauchy est obtenu pour de petites valeurs initiales. La deuxième est l'équation de Vlasov couplée avec l'équation de Poisson. Ce système modélise les interactions entre plasma et satellite. On s'intéresse au phénomène de charge électrostatique d'un satellite en orbite géostationnaire. On considère le cas où la dynamique des ions et des électrons obéit à une équation de Vlasov et où le potentiel est donné par l'équation de Poisson. Le but est d'étudier ce problème en 3D dans tout l'espace. Une méthode particulaire pour la résolution de l'équation de Vlasov est couplée à une méthode d'éléments finis/infinis pour la partie PoissonThis work deals with the study of two kinetic equations. The first equation describes the interaction between photons and electrons, called the Compton effect. The collision kernel presents a singularity at energy zero. Existence results to the Cauchy problem are obtained for initial data small enough and locally in time. The second equation is the Vlasov equation coupled with the Poisson equation. This system represents the interaction between the satellite and the plasma. More precisely, we are interested in the charge phenomenon of a satellite in geostationary orbit. The evolution of the ion and electron distribution functions are ruled by the Vlasov equation which is coupled with the Poisson equation for the potential. The aim is to solve Vlasov-Poisson in a three-dimensional frame in the whole space. One particle method for the Vlaov equation resolution is coupled with a finite/infinite element method for the resolution of the Poisson equation
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Russew, Thomas. "Etude et simulation d'un détecteur pour l'expérience GRAAL à l'ESRF : application à la photoproduction d'étrangeté." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10182.
Full textAbstract:
Grace a son faisceau de photons de haute energie, l'experience graal va pouvoir mesurer pour la premiere fois des observables de simple et double polarisation liees a la polarisation du faisceau pour des reactions de photoproduction d'etrangete. Apres un expose des modeles phenomenologiques decrivant le mecanisme de telles reactions et de la definition des observables de polarisation, cette these presente en detail le faisceau de gammas produit par retrodiffusion compton et le detecteur de particules de l'experience graal. La simulation monte carlo permet d'etudier la reponse detaillee du detecteur aux evenements photonucleaires. Des procedures de reconstruction de traces, de reduction de bruit de fond et d'analyse finale ont ete developpees, testees et optimisees. Parmi deux procedes qui suppriment la presque totalite du bruit de fond, celui garantissant la meilleure efficacite a ete choisi. La reproduction precise des valeurs d'une observable de simple polarisation et de deux observables de double polarisation pour un ensemble de donnees correspondant a 420000 reactions gamma(p,lambda)k prouve que des telles quantites peuvent etre mesurees avec exactitude par l'experience graal
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Mas, Jacky. "Amélioration de la résolution et correction de la diffusion Compton en imagerie isotopique." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2047.
Full textAbstract:
Après avoir détaillé les principes généraux de la formation des images isotopiques et précisé les phénomènes qui les dégradent, l’auteur aborde au cours de la première partie le problème de la mauvaise résolution spatiale et de la variation de la fonction de dispersion ponctuelle avec la distance source-détecteur. Plusieurs méthodes de filtrage linéaire sont étudiées, en particulier la déconvolution sous contraintes de Hunt, le filtre de Metz et une version originale itérative du filtre de Wiener. Lorsque la réponse impulsionnelle du détecteur possède certaines caractéristiques, la restauration par la phase des signaux est envisageable. L’auteur montre sur des images non-bruitées les bons résultats obtenus avec deux algorithmes itératifs qui n’ont jamais encore été utilisés en médecin nucléaire. Dans le cas d’images bruitées, l’utilisation de cette dernière méthode nécessite un traitement préalable du bruit. Pour cela, le recours à la méthode de décomposition en valeurs singulières est proposé. Les résultats préliminaires obtenus sur des modèles mathématiques où l’on prend en compte la résolution spatiale et le bruit statistique sont satisfaisants. Cependant, sur des images réelles un phénomène supplémentaire apparaît : la diffusion Compton. La seconde partie de la thèse est consacrée à l’étude de cette dégradation. Une revue de la littérature a permis de conclure que seules les méthodes de recombinaison peuvent éliminer de manière adaptée les photons diffusés. Le choix s’est porté sur un algorithme d’Analyse Factorielle Oblique initialement proposé par Di Paola et mis en œuvre par Morvan sur des cystographies isotopiques. Hannequin a émis une hypothèse originale sur la forme du facteur pic photoélectrique. C’est cette Analyse Factorielle des Structures Dynamiques (AFSD) sous contraintes qui est utilisée ici. Cette méthode de recombinaison a été validée sur des modèles simulés par la procédure de Monte-Carlo et sur des fantômes réels. Les résultats obtenus par la recombinaison sous contraintes ont été comparés à ceux obtenus par la méthode de Jaszczak, et démontrent la supériorité de la nouvelle approche. En tomographie d’émission à simple photon l’effet Compton se comporte comme un bruit additif qui se combine avec le phénomène d’atténuation pour rendre impossible une quantification précise des paramètres d’intérêt clinique sur les coupes. Des simulations tomographiques et des fantômes réels ont été corrigés par l’AFSD sous contraintes et par la méthode de Jaszczak, montrant d’une part les meilleurs performances de la recombinaison et d’autre part la nécessité de cette correction de la diffusion avant toute compensation de l’atténuation. Cette dernière a été réalisée à l’aide de l’algorithme de Chang modifié.
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Roeth, Myriam. "Ionisation et défaut Compton : étude de structures moléculaires." Metz, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1995/Roeth.Myriam.SMZ9502.pdf.
Full textAbstract:
La comparaison des profils expérimentaux et des calculs dans l'approximation de l'impulsion des spectres de diffusion inélastique d'électrons ou de rayons x ou par des cibles atomiques, moléculaires ou solides fait apparaitre des écarts: le défaut Compton. Afin de prendre en compte ces différences et d'en donner une interprétation physique, un modèle a été développé. Il permet d'écrire le profil Compton sous la forme d'une série de termes alternativement symétriques et antisymétriques en q, le paramètre des profils Compton. Le premier terme de ce développement correspond au profil Compton dans l'approximation de l'impulsion, les termes suivants fournissent les corrections a cette approximation. Nous avons, dans le cas de l'hydrogène moléculaire, calcule le premier terme correctif de cette série. Ce terme résulte des interactions post-collisionnelles entre l'ion restant et l'électron éjecté. Ces interactions induisent un déplacement du maximum observe expérimentalement dans l'échelle des pertes d'énergie. Cette correction dépend de l'orientation que possède la molécule par rapport au transfert d'impulsion. Une discussion des résultats directionnels nous a permis de mettre en évidence l'importance de l'anisotropie du défaut, à faible transfert d'impulsion. D'autre part, nous avons étudié les effets de la liaison chimique sur le défaut Compton en comparant le défaut de la molécule d'hydrogène avec ceux d'autres cibles isoélectroniques (l'atome d'hélium et deux atomes isoles d'hydrogène). Finalement nos résultats sont en très bon accord avec l'expérience bien que nous ayons utilise des fonctions d'onde très simples pour décrire l'état initial de la cible et approxime l'interaction biélectronique par une charge effectiveIn both cases of X ray or electron inelastic scattering from atomic, molecular or solid targets, the comparison between the experimental data and the calculations in the framework of the impulse approximation, displays discrepancies or Compton defects. In order to take this effects into account, a theoretical model has been proposed. It allows to write the Compton profile as a sum of terms alternatively symmetric and antisymmetric in q, the parameter of the Compton profile. The leading term of this series corresponds to the profil in the impulse approximation, the other terms give us corrections to this approximation. In the case of the molecular hydrogen, we have calculated the first corrective term. This term arises from the interactions between the remaining ion and the ejected electron. Theseinteractions induce a shift of the maximum, in the energy scale. The correction depends also on the relative orientation of the molecular axis versus the momentum transferred by the incident particles. The study of directionals results allows to display the importance of the anisotropy of the defect, for weak momentum transfer. On the over hand, we have study the effect of chemical bonding on the Compton defect, comparing the defect of the molecular hydrogen with other isoelectronic targets (helium and two free hydrogen atoms). Finally our results are in exellent agreement with the experiment although we have use very simple wavefunctions to describe the initial target state and approximate the bielectronic interaction with a effective charge
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Liu, Xing. "R & D of a High-Aaverage-Power Fabry-Pérot resonator for Thomson scattering experiments." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS532/document.
Full textAbstract:
L’imagerie effectuée avec des rayons X est largement utilisée de nos jours dans de nombreuses disciplines telles que la physique du solide, les sciences du vivant et la médecine. Les sources de rayons X basées sur la diffusion Thomson d’un faisceau laser par des paquets d’électrons permettent d’obtenir des faisceaux de bonnes qualités pour un faible coût et un faible encombrement. Plusieurs instituts de recherche académiques se sont récemment lancés dans la construction de telles sources qui sont constituées d’un anneau des stockage d’électrons et d’un résonateur optique. Le résonateur optique permet de stocker des impulsions laser focalisées au point d’interaction laser-électron à des fréquences de plusieurs dizaines de méga Hertz. Des flux de rayons X dépassants 10^{11} ph/s peuvent ainsi être obtenus. Dans ce travail de thèse un modèle de stockage d’impulsion a été développé. Ce modèle prend en compte les effets de la phase CEP (carrier-envelope phase) et des décalages temporels permettant d’obtenir des résonances secondaires. Ces résonances sont observées couramment et nous avons pu calculer les gains et finesses équivalentes. Nous avons aussi calculé les corrections non-paraxiales des modes propres d’une cavité non-planaires. Nous avons résolu les équations perturbatives de Lax pour des faisceaux gaussiens elliptiques généralisés. Nous avons pu ainsi décrire qualitativement des résultats expérimentaux obtenus avec une cavité non-planaire constituée de quatre miroirs. Nous avons aussi modélisé l’effet des déformations thermoélastiques des miroirs de cavité en utilisant le modèle simplifié de Winkler. Sur le plan expérimental, nous avons effectué des études sur le résonateur optique prototype du projet EQUIPEX THOMX. Nous avons tout d’abord proposé une nouvelle méthode d’asservissement laser-cavité basée sur l’utilisation d’une possible différence de phase induite par la réflexion des ondes s et p. Comparée à la méthode de Pound-Drever-Hall, notre méthode ne nécessite pas de modulation et démodulation de fréquence. Nous avons effectué les calculs de modélisation ainsi qu’une démonstration expérimentale. En parallèle, nous avons effectué des expériences de stockage de puissance dans la cavité prototype de finesse 26000 et nous avons obtenu une puissance moyenne de 383 kW correspondant à un gain de 10000. Nous avons atteint un niveau de puissance pour laquelle des instabilités modales induites par les déformations thermoélastiques des miroirs de notre cavité deviennent dominantes et perturbent l’asservissement laser-cavité. Une machine à rayon X Thomson, TTX, existe aussi à l’université de Tsinghua. Celle-ci est basée sur un accélérateur linéaire et une source laser femtoseconde terawatt. Un nouveau projet basé sur un anneau de stockage compact d’électrons, TTX2, voit actuellement le jour à l’université de Tsinghua. Nous présentons le design du système optique de ce futur projetAt present, X-rays imaging is widely applied in solid-state physics, in the life sciences, in medical applications and in other disciplines. An X-ray source based on laser-electron interaction, that is, a Thomson scattering X-ray source, can be used to produce high-quality X-rays at a low cost and small footprint. The construction of compact laser electron sources, consisting of an electron storage ring and an optical enhancement cavity, has recently attracted the interest of many institutions. The optical enhancement cavity is mainly used to amplify the injected power, circulate the pulses at a high repetition frequency (tens of megahertz) and produce a beam with a small waist at the interaction point. When introduced into the electron storage ring, the laser pulses produced in the high-average-power cavity scatter off high-energy electrons at a high repetition frequency. Thus, a high X-ray flux of more than 10^{11} ph/s can be obtained.In order to study the physical process inside a high-power resonator a model has been developed. As a first step, we establish a precise transient model of the laser pulse stacking technique considering the CEP (carrier-envelope phase) effect and time detuning leading to secondary resonances. The results of this model in the time and frequency domains match very well. A cavity with a given finesse and no detuning has a narrower linewidth than a detuned cavity with a higher finesse if both cavities have the same gain; consequently, it is easier to lock a laser to the latter cavity. Next, for the first time, we derived the non-paraxial corrections for general astigmatic beams so as to explain the S-shaped cavity mode observed in a non-planar four-mirror cavity. We solved Lax perturbation series of the wave equation for general elliptic Gaussian beams and S-shaped beam modes appear as the beam propagates away from the cavity symmetry point. This feature agrees qualitatively with observations made on a highly divergent non-planar four-mirror cavity. In addition, we study the thermal effect by using Winkler’s deformation model. The cavity gain is very sensitive to the mirror deformation in open loop. A strong feedback and ultra-low expansion mirrors are indispensable to reach a high power stored in the cavity.Several significant experiments were performed on a prototype cavity of the EQUIPEX project THOMX. Firstly, we proposed a new frequency stabilization method based on the polarization of a folded cavity and tuning of the cavity mirror reflectivity. Sufficient s- and p-wave phase detuning can be obtained by special design of the cavity mirrors’ coatings, which gives rise to an error signal that can be used for locking. Compared to the traditional Pound-Drever-Hall method, this technique is simpler without need for frequency modulation and demodulation. Theoretical calculations and experimental results demonstrate the feasibility of the proposed method. Meanwhile, high-power experiments on the prototype cavity for ThomX were demonstrated. A cavity finesse of approximately 26,000 is measured using four different methods, and the deposition of dust on the cavity mirrors is found to have an enormous effect on the finesse. We achieved a stable average power as high as 383 kW with a cavity gain of 10,000. In addition, modal instabilities which limit this power were observed. We believe that this effect originates from cavity modal frequency degeneracy induced by thermal effect.Tsinghua University hosts a compact, low-repetition-frequency X-ray source knownas TTX, which is based on a linac system and a terawatt femtosecond laser system. The next step is to upgrade TTX to a high-repetition-frequency X-ray machine called TTX2, consisting of an optical cavity and an electron storage ring. We present the complete design of a prototype optical cavity for TTX2
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Belleguic-Pigeard, de Gurbert Marjorie. "Spectroscopie γ en ligne au moyen de la fragmentation du projectile au G. A. N. I. L. : structure des noyaux riches en neutrons autour de N = 20." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10077.
Full textAbstract:
Depuis l'observation, en 1975, du comportement anormal de certains noyaux légers riches en neutrons, de nombreuses tentatives ont été faites d'expliquer l'apparition de la déformation dans des noyaux situés à la fermeture de couche sphérique N=20. L'une des explications apportées consisterait dans le fait que les nombres magiques sphériques disparaîtraient loin de la stabilité. Ce travail consiste à étudier la structure des noyaux exotiques de la région N=20, dans le but de confirmer cette hypothèse de la disparition de l'effet de couche sphérique N=20. Dans cette perspective, une expérience a été faite au G. A. N. I. L. à l'aide d'une nouvelle méthode, utilisant la spectroscopie γ en ligne associée aux réactions de fragmentation. Les fragments sont identifiés par S. P. E. G. , et la détection γ est assurée par 74 cristaux de BaF2 et 4 détecteurs Ge. Les rayonnements γ détectés en coïncidence avec les fragments qui les ont émis permets d'accéder au spectre de désexcitation de ces fragments. L'état 4+ du 32Mg a été mesuré lors de cette expérience, et se trouve à 2315 ± 15 keV de l'état fondamental. La comparaison entre le schéma de niveau expérimental et des calculs de modèle en couche suggère que l'état fondamental, ainsi que les premiers états excités de ce noyau correspondent à une configuration déformée, mais qu'il existe à plus haute énergie des états où ce noyau est sphérique. Ainsi, la déformation dans cette région proviendrait d'une coexistence de formes, plutôt que de la disparition du gap sphérique N=20. Le premier état 2+ de 28Ne est situé à plus basse énergie que celui de 26 Ne, ce qui signifie que les isotopes de Ne se comportent comme ceux de Mg à l'approche de N=20, et les calculs théoriques suggèrent que, comme 32Mg, le noyau 29Ne est déformé dans son état fondamental. Le premier état 2+ du noyau 22O se situe à 3190 ± 15 keV, suggérant l'apparition d'un gap sphérique N=14 dans les isotopes d'oxygène. D'autres isotopes tels que 33Al et 31Na ont été étudiés.
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Ibn, Chaikh Mohammed. "Etudes en spectroscopie Compton des molécules et des solides." Metz, 1987. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1987/Ibn_Chaikh.Mohammed.SMZ8704.pdf.
Full textAbstract:
Le travail présenté se propose d'apporter une contribution nouvelle à l'évaluation du défaut compton des cibles moléculaires ou solides. Dans la première partie du mémoire de thèse, nous avons rappelé la théorie générale des collisions ainsi que les approximations fondamentales conduisant au calcul de la section efficace différentielle de diffusion. Les applications spécifiques à la description de la diffusion compton sont ensuite développées. La dernière partie expose des résultats nouveaux, concernant des cibles moléculaires ou solides pour lesquelles les calculs sont beaucoup plus complexes que dans les problèmes atomiques. En particulier un traitement moléculaire a donc été mis au point et appliqué ici au cas le plus simple, la molécule d'hydrogène. Les résultats de ces calculs ont été comparés à des mesures existantes du déplacement compton du maximum de pic. L'utilisation de diverses fonctions d'onde décrivant l'état fondamental de la molécule d'hydrogène permet de discuter des relations existant entre la spectroscopie compton et les caractéristiques de la liaison chimique. Une comparaison entre les situations de toutes les cibles à deux électrons (hydrogène moléculaire, hélium et deux atomes d'hydrogène isolés) permis de conclure à des propriétés d'additivité particulières d'effets atomiques. Ces propriétés d'additivité constatées ont été utilisées également pour évaluer le défaut compton de l'aluminium. Le calcul correspondant a consisté à sommer les contributions respectives des électrons de valence et les électrons de coeur. Le calcul du défaut associé aux électrons de valence est basé sur un traitement simple de l'interaction post-collisionnelle entre l'électron éjecté d'une bande de valence et le trou restant. Le traitement proposé constitue la première interprétation quantitative du défaut compton observé dans l'étude d'un solide et permet de conclure à l'existence, au moment de Fermi, d'une discontinuité dans le spectre, discontinuité implicitement contenue dans les mesures de Weiss (1975)The present work provides new contribution in compton defect studies of molecules or solid systems. In the first of the document, the general theory of collisions is summarized as well as the fundamental approximations used to calculate differential scattering cross-sctions. The last part exhibits results concerning molecular or solid targets whose calculations generalize the atomic casses. A molecular traitment has been detailed and applied here to the simpler case, i. E. The hydrogen molecule. The results are compared to existing measurements of compton shifts. Different ground state wave fonctions of the hydrogen molecule have been used. Their results are discussed in terms of relation ships between chemical bond and compton spectroscopy. A comparison between all targets containing two electrons (hydrogen molecule, helium and two isolated hydrogen atoms) allows to conclude in particular additivity contributions of atomic compton defects. These properties have been applied to estimate the compton defect in aluminium. The corresponding calculation consists to add up both core and valence contributions. The compton defect due to valence electrons is based on the simple assumption of a coulomb electron-hole interaction. The corresponding formalism developped here has been shown to establish a quantitative interpretation of the compton defect in simple metals. Between new features predicted by such a model, the discontinuities appearing at Fermi momenta were rediscovered in the analysis of Weiss's previous measurements (1975)
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Lucertini, Francesca. "Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/8869/.
Full textAbstract:
Con questa Tesi si vuole illustrare L'effetto Compton inverso e alcune delle sue applicazioni astrofisiche. Poichè l'effetto Compton inverso è un processo di scattering si è ritenuto importante spiegare, brevemente, la diffusione Thomson e la diffusione Compton per mostrare le differenze tra i tre processi. Successivamente si è studiata l'emissione per Compton inverso dovuta a una singola interazione, la potenza e lo spettro del caso generale. Tra le applicazioni astrofisiche si sono riportate la Comptonizzazione e il Synchrotron self-Compton, per poi approfondire ognuna con una esempio specifico. Nel caso della Comptonizzazione si è discusso l'effetto Sunyaev-zeldovich mentre i BL Lacertae rappresentano l'approfondimento relatico al Synchrotron self-Compton.
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Zangarelli, Riccardo. "Processi di scattering in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/21201/.
Full textAbstract:
L'elaborato contiene una descrizione generale dei principali processi di scattering di importanza astrofisica, a partire dal più semplice fenomeno di scattering Thomson; si prosegue con lo scattering Compton e inverse Compton, del quale si evidenzia la relazione con il sincrotrone (synchrotron self-Compton). Viene analizzata l'evoluzione di uno spettro dominato dai processi Compton e inverse Compton (Comptonizzazione), e si conclude la trattazione dei processi in sè con una breve descrizione dello scattering ad opera della polvere. Infine, vengono esposti degli esempi di applicazioni dei processi in modo da giustificare l'importanza astrofisica di questi ultimi.
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Matassoni, Filippo. "Emissione di compton inverso e applicazioni astrofisiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7395/.
Full textAbstract:
Nella tesi vengono trattati i fenomeni di urto tra fotoni e elettroni, nella fattispecie si riconoscono tre urti differenti: lo scattering Thomson, Compton e Compton Inverso (IC). L'attenzione viene focalizzata sull'effetto IC. Una volta riportati i risultati sui tre processi sopracitati, il testo prosegue con la trattazione del problema di interesse astrofisico, ovvero la Comptonizzazione. La Comptonizzazione è il caso più generale in cui IC e effetto Compton competono, e stabilisce come lo spettro fotonico viene modificato a causa delle interazioni col plasma.
Vengono in seguito trattati due interessanti applicazioni astrofisiche della Comptonizzazione: l' effetto Sunyaev-Zel'Dovich e il Synchrotron-self-Compton.
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Ceccotti, Emilio. "Processi di scattering in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/14066/.
Full textAbstract:
Lo scattering è il processo in cui un’onda elettromagnetica interagisce con la materia, tipicamente un elettrone libero. In tale interazione l’onda cambia direzione e può modificare la propria energia. Se lo scattering produce solo un cambio di direzione, si parla di scattering Thomson, che risulta particolarmente importante per la definizione di sezione d’urto classica. Quando invece la radiazione perde energia e la trasferisce all’elettrone, si ha lo scattering Compton, viceversa, quando la radiazione guadagna energia sottraendola all’elettrone, si ha l’inverse Compton. Questi ultimi due processi producono una modifica nello spettro energetico (SED) di alcune regioni, fenomeno noto come Comptonizzazione. Nel caso in cui la Comptonizzazione agisca sullo spettro della radiazione cosmica di fondo (CMB), si ha l’effetto Sunyaev-Zel’dovich. In particolare, questo si suddivide in un effetto termico, dovuto agli elettroni liberi molto energetici di una regione che fanno inverse Compton sui fotoni della CMB, e in un effetto cinetico, dovuto al moto relativo della regione rispetto alla CMB. Nel presente scritto si focalizzerà l’attenzione su come si può misurare l’evoluzione della temperatura della CMB fino a redshift z = 1, che è un’applicazione del Sunyaev-Zel’dovich termico, e sul calcolo dell’effetto cinetico nell’alone di gas del Gruppo Locale.
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Drebot, Illya. "Electron beam dynamics with and without Compton back scattering." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920424.
Full textAbstract:
This thesis introduce my work on transverse and longitudinal non linear dynamics of an electron beam in ThomX, a novel X-ray source based on Compton backscattering. In this work I implemented in simulation code theoretical models to calculate transverse and longitudinal non linear dynamics under Compton back scattering. The processes studied include collective effect such as longitudinal space charge, resistive wall and coherent synchrotron radiation, intra beam scattering. I also implemented a longitudinal feedback algorithm and studied the effect of the feedback's delay in the simulation to explore its effects on beam dynamics. This code allows to perform a full 6D simulation of the beam dynamics in a ring under Compton back scattering taking into account the feedback stabilisation for the 400 000 turns (~ 20 ms) of one injection cycle. One important feature is that this simulation code can be run on a computer farm. Using this code I investigated the electrons dynamics in ThomX and the flux of scattered Compton photons. I analysed the relative contribution of each physical phenomena to the overall beam dynamics and how to mitigate their disruptive effect. As part of my work on longitudinal phase feedback I also measured and analysed properties of the ELETTRA RF cavity to be used on ThomX.
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Iemmi, Erik. "Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/11432/.
Full textAbstract:
Nell'elaborato viene affrontato il processo di diffusione di fotoni denominato Compton Inverso.
Per prima cosa c'è una breve introduzione dove vengono elencati i vari processi di diffusione di radiazione e alcune applicazioni astrofisiche del Compton inverso che saranno poi affrontate nella seconda parte.
Nel capitolo 1 viene fatta una trattazione fisica del processo e vengono analizzati potenza emessa e spettro risultante.
Infine nel capitolo finale vengono approfondite le applicazioni astrofisiche più importanti del Compton inverso: Comptonizzazione, effetto Sunyaev-Zeldovich e Synchrotron Self Compton.
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Mariaud, Christian. "Etude des systèmes binaires galactiques à très haute energie avec HESS et HESS-II." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX030/document.
Full textAbstract:
En astronomie gamma, les systèmes binaires sont des objets stellaires impliquant une étoile massive et un objet compact, le plus léger des deux en orbite autour de l’autre. Ils émettent de façon régulière à haute et très haute énergie (E > 100 GeV) et peuvent être détectés par le réseau de télescopes H.E.S.S.. Malgré leur faible nombre, ils présentent une grande diversité de comportement et sont caractérisés par une modulation de flux dépendant de la position de l’objet compact. 2 systèmes binaires sont étudiés : LS 5039 et PSR B1259–63, en effet un jeu de données conséquent est disponible puisque ces sources sont observées maintenant depuis plus de 10 ans. En 2012, le cinquième télescope de plus grande taille a commencé ses observations et permet ainsi de faire la connexion avec le domaine du GeV.Une modélisation de ces deux systèmes binaires dans le cas d’une diffusion anisotrope inverse Compton dans le régime de Klein–Nishina sera aussi proposée avec une prise en compte du disque circumstellaire pour PSR B1259¡63. Les données recueillies lors d’une observation peuvent être détériorées par une atmosphère dégradée, affectant ainsi le flux de photons ° collectés. Un coefficient traduisant la qualité de l’atmosphère est donc nécessaire. De plus les gerbes peuvent être déformées à cause de laprésence du champ magnétique terrestre, les études de ces phénomènes sont donc nécessaires pour essayer de corriger ces effetsBinary systems in gamma astronomy are stellar objects involving a massive star with a compact object, the lightest in orbit around the other. They emit regularly at high energy and very high energy (E > 100 GeV) for detection by H.E.S.S. telescopes. Despite their low relative number, they are all characterized by a modulation of gamma photon flux which depends on the position of the lightest object. We will focus more on 2 binary systems : LS 5039 and PSR B1259–63, we have a susbstantial data, H.E.S.S. telescopes have regularly observed these objects for more than 10 years. In 2012, a fifth telescope much larger size, began observations and enables to get events at lower energy and then make the connection with other experiments such as Fermi-LAT. A modelling of these two binary systems in anisotropic inverse Compton in Klein–Nishina regime are also presented and the circumstellar disk is taken into account for PSR B1259–63. Data taken by theH.E.S.S. telescopes can be improved. During observations, atmosphere can be degraded and thus affecting the flux of gamma photons collected. It’s therefore important to know the transparency coefficient of the atmosphere during an analysis. Furthermore, the electromagnetic air showers are more distorted because of the Earth’s magnetic field, a study of these phenomenas is necessary to correct these effects
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Dupraz, Kevin. "Conception et optimisation d’un recirculateur optique pour la source haute brillance de rayons gamma d’ELI-NP." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112218/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la conception et la réalisation du système optique d'une nouvelle source de rayonnement gamma, ELI-NP-GBS (Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics - Gamma Beam Source), qui utilise des développements récents des technologies des lasers, de l'optique et des accélérateurs. Les caractéristiques finales que devra atteindre cette source sont au moins d'un ordre de grandeur, en intensité, supérieur à la meilleure machine Compton actuelle, HIGS. Un nouveau type de système optique a été conçu pour ELI-NP-GBS. Il s'agit d'un système à 32 passages composé de deux miroirs paraboliques confocaux et d'un ensemble de paires de miroirs. Les miroirs paraboliques permettent la focalisation et la collimation successives d'un faisceau laser de haute intensité (400 mJ par impulsion). La géométrie "dragon-shape" garantie que le croisement du faisceau laser avec le faisceau d'électron se produise avec un angle constant en un point unique. De telles performances sont assurées par un alignement des éléments optiques à mieux que quelques micromètres en position et quelques microradians en orientation et une synchronisation de tous les passages avec les paquets d'électrons à mieux que quelques centaines de femtosecondes. Cet alignement et cette synchronisation est obtenue par l'intermédiaire de procédures et d'algorithmes spécialement développés pour ce système. Les algorithmes ont ainsi été développés et testés sur des simulations numériques dédiées prenant en compte les aspects mécaniques et optiques du système tel que les pré-alignements mécaniques, les états de surfaces des miroirs, la polarisation du faisceau laser, etc. Une première preuve de principe de la méthode de synchronisation a été concluanteThis thesis is about the design and the realization of the optical system of a new gamma-ray source, ELI-NP-GBS (Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics - Gamma Beam Source), which benefits from the recent developments in laser technology, optics and accelerators. The final characteristics that this source aims to reach is one order of magnitude higher in intensity than the actual best Compton machine, HIGS. A new type of optical system has been designed for ELI-NP-GBS. It is a 32 passes system made of two confocal parabolic mirrors and a set of Mirror-Pair Systems. The parabolic reflectors focalize and collimate successively a high intensity laser beam (400 mJ per pulse). The ``dragon-shape'' geometry ensures that the laser beam and electron bunches cross at a constant angle in a unique point. These performances are guaranteed by a few micrometers precision in position alignment, a few microradians precision in orientation alignment and by a few hundreds femtoseconds synchronization between electron bunches and laser pulses for each pass. This alignment and this synchronization is performed by used of dedicated procedures and algorithms. These algorithms have been developed and tested with numerical simulations which take into account the mechanical and optical aspects of the system such as the mechanical pre-alignment, the mirrors' surface deformations, the laser beam polarization, etc. A first proof of principle of the synchronization method has been successful
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Cotellucci, Alessandro. "Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/16339/.
Full textAbstract:
L'emissione di Compton inverso è uno dei principali processi di radiazione in astrofisica. Non è un'emissione intrinseca in quanto è legata all'interazione di elettroni relativistici con un campo di radiazione già esistente, che per alcune sorgenti può essere prodotto dai medesimi elettroni. Ripetute interazioni Compton possono portare alla modifica dello spettro di radiazione esterna, questo fenomeno è detto comptonizzazione. La comptonizzazione è alla base dell'effetto Sunyaev-Zeldovich che avviene negli ammassi di galassie con la radiazione cosmica di fondo (CMB) e che ha importanza sia per lo studio degli ammassi e della CMB sia per fini cosmologici, quale la stima della costante di Hubble citata in questo elaborato. L'elaborato si conclude con la spiegazione dell'emissione del vento della Crab pulsar attraverso l'emissione di Compton inverso.
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Macconi, Duccio. "Processi di scattering in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/11466/.
Full textAbstract:
L'attenzione è stata posta su tre fenomeni fondamentali di scattering: Thomson, Compton e Compton inverso. Sono state sottolineate alcune ed eventuali applicazioni astrofisiche di questi e valutate le implicazioni o generalizzazioni che da tali fenomeni possono derivare: Synchrotron Self-Compton, Comptonizzazione ed effetto Sunyaev-Zeldovich termico.
Infine è stato preso un caso astrofisico come applicazione di questi fenomeni: Sagittarius A*, una fonte radio proveniente dal centro della nostra galassia, molto studiata negli anni, citando un articolo pubblicato su una rivista scientifica nel 2012.
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Sopena, Moros Arturo. "Etude des effets relativistes en régime d’interaction non-linéaire entre les molécules et les impulsions laser brèves dans les domaines de fréquences XUV et X mous." Thesis, Bordeaux, 2021. http://www.theses.fr/2021BORD0131.
Full textAbstract:
Le développement des sources XUV intenses du type laser à électrons libres (LEL) et génération d’harmoniques d’ordre élevé (GHOE) en régime femtoseconde (fs) et sub-fs permet l’investigation des processus non-linéaires ultra rapides dansl’interaction laser-matière. Dans le contexte de l’étude de la dynamique de la photoionisation moléculaire aux temps ultra-brefs, la résolution directe de l’équation de Schrödinger dépendante du temps (ESDT) s’est révélée cruciale pour l’interprétationdes observations expérimentales. Dans cette thèse, nous présentons des calculs ab-initio pour la photo-ionisation de H2 en impulsion ultra-brève UV et X. On s’intéressera plus particulièrement aux processus non-linéaires impliquant deux photons,à leur rôle dans le couplage dynamique électron-noyaux ainsi qu’aux effets liés aux corrections à l’approximation dipolaire (AD).Notre approche théorique est basée sur la méthode spectrale, elle nécessite la détermination des états quantiques de la molécule isolée. Ces états sont calculés dans l’approximation Born-Oppenheimer (BO) dans le contexte de la méthode d’interaction de configuration, en s’appuyant sur la théorie des collisions pour traiter les continua et sur le formalisme de Feshbach pour calculer les états autoionisants. Dans le traitement de l’interaction avec le rayonnement, nous nous basons sur un développement multipolaire du vecteur potentiel du champ en jauge de Coulomb, dont nous conservons les termes correspondant à l’AD et aux effets de retard jusqu’à l’ordre O(1/c). Finalement, nous utilisons des approches perturbatives et nonperturbatives pour obtenir l’amplitude de transition liée à l’ionisation, à partir de laquelle on calcule les sections efficaces, les spectres de photoélectrons et les distributionsangulaire dans le référentiel de la molécule [...]The development of intense XUV sources through free-electron lasers (FELs) and high-order harmonic generation (HHG) in the femtosecond (fs) and sub-fs domains provides a unique tool to investigate non-linear ultrafast laser-matter interaction. In the study of the dynamics of molecular photoionization at ultrashort timescales, the Time-Dependent Schrödinger Equation (TDSE) has been crucial for the interpretation of experimental observations. In this thesis, we present results for ab initio calculations of H2 photoionization with UV/X-ray ultrashort laser pulses. We focus on the study of non-linear processes involving two photons and their role in the coupled electron-nuclear dynamics they induce and their study beyond the dipole approximation (DA). Our theoretical approach is based on a spectral method, which requires determining the quantum states of the field-free molecule. These states are calculated in the Born-Oppenheimer approximation employing a configuration interaction scheme together with multichannel scattering theory to determine for the treatment of continuum states, and the Feshbach partitioning formalism to account for autoionization. We resort to a multipolar expansion of the vector potential in the Coulomb gauge, from which we keep the terms corresponding to DA and retardation effects up to O(1/c), to account for the interaction with radiation. Finally, we make use of perturbative and non-perturbative propagation schemes to obtain transition amplitudes from which we can extract cross-sections, photoelectron spectra (PES), and molecular frame angular distributions (MFPADs).In the first part of the results, we demonstrate the coherent control of ionization and dissociation achieved by filtering the higher harmonics in an attosecond pulse train (APT) in an XUV pump-UV probe scheme. By solving the TDSE in DA including electronic and nuclear motion, we are able to extract nuclear and electronic kinetic energy release (KER) spectra to analyze the main ionization pathways as afunction of the delay between pump and probe. We then discuss the effect of harmonic filtering in manipulating one-photon against two-photon ionization yields, dissociative ionization channels, and asymmetries in the MFPADs. In the second part of the results of the thesis, we report the first calculations of Stimulated Raman Scattering (SRS) and Stimulated Compton Scattering (SCS) in H2 with intense X-ray laser fields. These non-linear phenomena consist in the absorption of a photon and the subsequent stimulated emission of a less energetic one leaving the molecule in an excited state (SRS) or effectively ionizing it (SCS). Theoretically, the inclusion of effects beyond DA becomes mandatory. We begin by investigating the relative role of the dipole (A.P) and non-dipole (A2) interaction terms through a perturbative study of the Raman cross-section. The role of the high energy electronic continuum in the partial cancellation of the dipole contribution is also analyzed. We then present results from SRS and SCS calculations using ultra-short pulses in which we compare the relative contribution of the dipole and non-dipole routes as a function of the photon energy. We assert the validity of perturbation theory by directly comparing SRS calculations with results obtained by solving the TDSE. In SCS, the interference between dipole and non-dipole routesproduces asymmetries in the MFPADs, which we analyze. Special attention is givento the effect of molecular orientation.Finally, we study SCS with two colors, focusing on the effect of the angle between the pulse propagation directions. As seen in atoms, non-dipole effects are enhanced for counter-propagating pulses. We also investigate the effect of color separation in energy
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Favier, Pierre. "Etude et conception d'une cavité Fabry-Perot de haute finesse pour la source compacte de rayons X ThomX." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS412/document.
Full textAbstract:
La diffusion Compton inverse est un moyen unique pour produire des rayons X quasi-monochromatiques via l'interaction entre des électrons relativistes et une impulsion laser. Ce processus présente l'avantage de produire des flux très élevés de rayons X avec des énergies supérieures à quelques dizaines de keV. De plus, la divergence du faisceau de sortie est beaucoup plus grande que dans les sources de lumière synchrotron classiques et le faisceau de rayons X est donc plus facile à manipuler. Nous présentons une source de rayons X en construction à l'Université Paris-Sud, ThomX. Cette source utilise un faisceau d'électrons de 50 MeV qui interagit à 16,7 MHz avec une impulsion laser de quelques picosecondes dont la puissance moyenne est à l'état de l'art avec 600 kW, permettant de produire des rayons X entre 30 et 50 keV avec un flux de 10^{13} ph/s. Cette gamme d'énergie ainsi que la dépendance énergie-angulaire provenant du processus physique conviennent aux applications sociétales comme la radiothérapie ou l'histoire de l'art.Une cavité optique de très haute finesse (> 24000) est utilisée comme prototype pour effectuer des travaux de R&D pour la source ThomX. 400 kW de puissance laser moyenne ont été stockés avec succès dans cette cavité, en utilisant un faisceau laser d'entrée de seulement 40 W. Ce résultat, unique au monde, permet d'envisager l'achèvement de la source de rayons X de faible coût et de haut flux ThomX. Cette thèse explique les études expérimentales et analytiques qui ont été réalisées pour atteindre cette performance, dont une généralisation du processus d'empilement des impulsions laser pour les faisceaux laser ayant une fréquence de répétition différente de celle de la cavité, et les méthodes développées pour l'amélioration expérimentale du couplage spatialInverse Compton Scattering provides a unique way to produce quasi-monochromatic X-rays via the interaction of relativistic electrons with a laser pulse. This process has the advantage of producing very high fluxes of X-rays with energies above a few tens of keV. In addition the output beam divergence is much larger than in classical synchrotron light sources and the X-ray beam is thus easier to manipulate. We present an X-ray source under construction at Paris-Sud University, ThomX. This source uses a 50 MeV electron beam that collides at 16.7 MHz with a few picoseconds pulsed laser beam whose power is enhanced at the state of the art 600 kW average power to produce X-rays between 30 and 50 keV with a flux of 10^{13} ph/s. This energy range as well as the energy-angular dependence coming from the physical process are suitable for societal applications like radiotherapy or art history.A very high finesse optical cavity (> 24000) is used as a prototype to perform R&D for the ThomX source. 400 kW of average laser power have been successfully stored in this cavity, using an input laser beam of only 40 W. This result, unique in the world, is a pathway towards the completion of the low-cost, compact, high flux X-ray source ThomX. This thesis explains the experimental and analytical studies that have been performed to reach this performance, including a generalization of the process of laser pulse stacking to frequency-detuned laser beams, and the methods developped for experimental spatial coupling enhancement
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Ragot, Sébastien. "Matrices densité : modélisation des densités de charge et d'impulsion : prédiction des propriétés solides." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0709.
Full textAbstract:
Les grandeurs liées à la dynamique des électrons, par exemple l'énergie cinétique, sont particulièrement difficiles à évaluer à partir de la seule densité de charge, accessible par diffraction X. Elles sont en revanche directement liées à la densité d'impulsion qui est, elle, accessible par diffusion Compton. En cela, la diffusion Compton peut et doit fournir un complément efficace aux problèmes électroniques dans les molécules ou les solides. Pour autant, les études combinées dans les espaces R et P restent relativement rares. La modélisation de l'information commune a ces deux espaces repose sur la formulation de la matrice densité réduite à un électron (MD1). Nous explorons les possibilités offertes par une méthode dite de partition de clusters pour la formulation de la MD1 relative à un ion ou une molécule dans un environnement cristallin. Au niveau Hartree-Fock, nous montrons que cette méthode converge vers la solution exacte. Elle permet par ailleurs d'estimer des effets de corrélation électronique dans les deux espaces R et P et, plus généralement, de rendre compte des interactions d'un ion ou d'une molécule plonge(e) dans un environnement solide. L'application au cas de la glace ih permet d'obtenir des informations relatives aux interactions des molécules d'eau, offrant par la une interprétation précise d'une récente expérience de diffusion Compton. L'influence des défauts dans la glace est abordée. L'application de cette méthode au cas de la glace ih permet d'obtenir des informations relatives aux interactions des molécules d'eau. Les résultats théoriques permettent une interprétation précise d'une récente expérience de diffusion Compton, voire, d'envisager l'influence des défauts.
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Dauvergne, Denis. "Processus de capture électronique par des ions lourds très épluchés canalisés dans des cristaux minces à des énergies supérieures à 20 MeV-nucléon." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10069.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a l'etude des processus d'echanges de charge par des ions lourds canalises dans des cristaux minces a des energies superieures a 20 mev/nucleon. La canalisation d'ions lourds dans un cristal permet l'extinction des interactions a faible parametre d'impact avec les curs atomiques du cristal. Des processus d'echanges de charge qui sont minoritaires lors de collisions avec des cibles solides peuvent etre mis en evidence en canalisation, et meme devenir dominants, car la grande majorite des ions incidents interagit uniquement avec le gaz d'electrons de valence du cristal. C'est le cas de la capture dielectronique (en anglais resonant transfer and excitation, rte), processus resonnant dans lequel la capture est accompagnee de l'excitation d'un electron de cur du projectile, et de la capture electronique radiative (rec). L'ensemble des processus d'interaction ion-electron observables en canalisation sont presentes dans le premier chapitre. Les chapitres suivants decrivent deux experiences, realisees dans la voie lise de l'accelerateur ganil de caen: la premiere experience est consacree a l'etude de la resonance kll-rte d'ions xe#5#2#+ canalises le long de l'axe <110> d'un cristal de 21 m de silicium, a des energies variant de 34 a 43 mev/nucleon; la seconde presente l'etude de la capture rec-k par des ions kr#3#6#+ de 60 mev/nucleon canalises dans un cristal de 37 m de silicium oriente selon l'axe <110>. Ces deux experiences ont permis de faire une etude detaillee des distributions en impulsion des electrons de valence du cristal, dans la direction particuliere de propagation de l'ion incident canalise (profils compton)
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Lenta, Corinne. "Étude de la correction de l'atténuation et mise en place d'un outil de simulation en imagerie scintigraphique quantitative : application à la radiothérapie interne." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2060.
Full textAbstract:
La formation des images scintigraphiques obtenues à l'aide d'une gamma caméra est affectée par la diffusion Compton et par l'atténuation. Ces deux phénomènes rendent difficile la quantification de la distribution radioactive dans un organe ou dans une zone d'intérêt. La diffusion se traduit par une dégradation qualitative (mauvais contraste, dégradation de la résolution spatiale) et quantitative, des images obtenues. Le caractère non-stationnaire de la diffusion rend son étude difficile. Le système de détection de la gamma caméra (collimateur et cristal) est plus ou moins adapté à l'énergie d'émission du radioélément utilisé. Cela contribue également à la dégradation des images. Il est alors, nécessaire d'intervenir sur les différents paramètres qui biaisent la quantification.
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Fuchey, Eric. "Electroproduction de pions neutres dans le Hall A au Jefferson Laboratory." Clermont-Ferrand 2, 2010. http://www.theses.fr/2010CLF22037.
Full textAbstract:
La décennie passée a vu une forte évolution de l'étude de la structure des hadrons par les processus exclusifs, permettant d'accéder à une description plus complète de cette structure. Les processus exclusifs incluent la diffusion Compton profondément virtuelle, ainsi que la production exclusive de mesons à haute énergie. Ce document s'attache particulièrement à ce dernier, et plus particulièrement à la production exclusive de pions neutres. Cette thèse décrit l'analyse des événements en triple H(e,égammagamma)X, qui fut un sous produit abondant de l'expérience DVCS qui a eu lieu durant l'automne 2004 dans le Hall A au Jefferson Laboratory, afin d'extraire la section efficace de ép ->eppi°. Cette section efficace a été mesurée à deux valeurs de quadrimoment de transfert Q2=1. 9GeV2 et Q2=2. 3GeV2. La précision statistique accomplie pour ces mesures est meilleur que 5%. Le domaine cinématique permet d'étudier l'évolution en Q2 et en W de la section. Ces résultats ont été comparés avec des calculs inspirés de la phénoménologie de Regge, ainsi qu'avec les prédictions du formalisme des distributions de partons généralisées. Une interprétation dans le cadre de la diffusion profondément inélastique semi-inclusive est également discutée
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Miola, Andrea. "Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/12354/.
Full textAbstract:
Lo scopo di questo elaborato è quello di descrivere il fenomeno del Compton
inverso, uno dei meccanismi di emissione più importanti in ambito astrofisico,
attraverso una trattazione matematico-fisica per comprenderne le varie caratteristiche fondamentali e quindi, una volta compreso il suo funzionamento, fornire degli esempi pratici della sua applicabilità e rilevabilità in ambito astrofisico.
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De, Nichilo Elisa. "Processi di scattering in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/23916/.
Full textAbstract:
Con il termine scattering si definisce un processo fisico che descrive l’interazione di una particella con la radiazione elettromagnetica; in base all’energia coinvolta nel processo, si possono identificare diverse tipologie di scattering che vengono descritte nel primo capitolo di questo elaborato.
Un caso estremamente rilevante è lo scattering Thomson, dove un elettrone in quiete subisce un urto elastico con un fotone di bassa energia che viene diffuso con una frequenza pari a quella iniziale.
Per energie elevate l'effetto dominante è lo scattering Compton. In questo meccanismo un fotone, effettuando un urto elastico con un elettrone, trasferisce ad esso parte della sua energia e diminuisce la sua frequenza. Al contrario, se è l'elettrone a trasferire parte della sua energia al fotone, si parla di Inverse Compton.
Quando i fotoni appartenenti alla radiazione di sincrotrone effettuano scattering con elettroni relativistici, si ha Synchrotron Self-Compton.
I processi di scattering Compton e Compton Inverso si possono riassumere in un fenomeno più generale chiamato Comptonizzazione, che concerne le modifiche sullo spettro di radiazione avvenute in seguito all'interazione Compton tra fotoni ed elettroni. Un caso specifico di Comptonizzazione è l’effetto Sunyaev-Zeldovich che riguarda i fotoni della Radiazione Cosmica di Fondo.
Nel secondo capitolo si esaminano alcuni esempi in cui lo scattering riveste un ruolo importante nella Fisica dell’accrescimento: la Luminosità di Eddington, per cui è importante introdurre il concetto di sezione d’urto di Thomson, e l'emissione in banda X della radiazione elettromagnetica in seguito a Comptonizzazione, che ha sede nelle regioni coronali dei buchi neri.
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Mossé, Laurent. "Etude de la diffusion Compton virtuelle en régime profondément inélastique pour le dispositif expérimental COMPASS." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112027.
Full textAbstract:
De nouvelles distributions de partons généralisées (GPD), introduites très récemment (1996), apparaissent dans la description de la structure interne du proton. Elles complètent les informations apportées par les distributions de partons usuelles et lient ces dernières aux facteurs de forme. Elles sont le sujet d'études extensives tant au niveau théorique qu'expérimental. Le processus de Diffusion Compton Virtuelle en régime profondément inélastique (DVCS) est particulièrement adapté à la mesure de ces nouvelles distributions. Il est possible d'utiliser le faisceau de muons de haute énergie ( ̃100GeV) et le dispositif expérimental COMPASS au CERN pour mesurer le processus DVCS. Cette thèse est consacrée à l'étude des GPD et du DVCS en général et à sa mesure à COMPASS en particulier. Après une étude du cadre théorique des GPD, la situation expérimentale dans le monde est présentée, et les enjeux d'une expérience à COMPASS sont soulignés. La faisabilité d'une telle expérience est alors validée par une simulation. Cette expérience repose sur le dispositif déjà existant et nécessite la construction d'un détecteur de recul hermétique, principalement pour assurer de façon systématique l'exclusivité de la mesure. Le calcul des taux de comptage attendus pour 6 mois de Prises de données permet de confirmer l'intérêt des mesures pour l'étude des GPD. Des tests d'un prototype de détecteur de recul, basé sur la mesure de temps de vol et fonctionnant dans l'environnement créé par le faisceau de muons à COMPASS, sont décrits et analysés. Un pion de faible impulsion produit dans l'état final et s'ajoutant au processus DVCS sera très difficilement détectable. Il est essentiel de s'assurer que ce processus ne perturbera pas de manière significative la mesure du processus DVCS. Une estimation théorique, basée sur la dérivation d'un théorème de pion mou est présentéeRecently, new parton distributions called generalized parton distributions (GPD) appeared in the description of the internal structure of the nucleon. They enrich the pieces of information accessible through the usual parton distributions and connect the latter with the form factors. They are the subject of extensive theoretical as well as experimental studies. The Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS) is the simplest process that gives access to these new distributions. It is possible to use the high energy muon beam (1̃00GeV) and the experimental setup of COMPASS at CERN to measure the DVCS process. This PhD thesis is devoted to the studies of GPD and DVCS in general and to its measurement at COMPASS in particular. After a study of the theoretical framework of GPD, the experimental situation in the world is presented, and light is shed on the stake of a DVCS experiment at COMPASS. The feasibility of such an experiment is then validated through a simulation. This experiment takes benefit of the existing apparatus and requires the construction of an hermetic recoil detector, mainly to insure systematically the exclusivity of the measurement. The calculation of the counting rates expected for a 6 months data taking period allows to confirm the interest of the measurements for the study of GPD. Tests of a recoil detector prototype, based on a time of flight measurement and operating in the noisy environment of the COMPASS muon beam, are described and analyzed. A pion of weak impulsion produced in the final state and adding to the DVCS process will be very hard to detect. It is of essential importance to insure that this process will not significantly disrupt the measurement of the DVCS process. A theoretical estimate, based on the derivation of a soft pion theorem is presented
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Keane, Aidan J. "Liouville's equation and radiative acceleration in general relativity." Thesis, University of Glasgow, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.301358.
Full text
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Baudrand-Ouadi, Sylvestre. "Mesure de la polarisation longitudinale de faisceaux de positons et d'électrons à HERA par effet Compton à l'aide d'une cavité Fabry-Perot de haute finesse." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066562.
Full textAbstract:
Cette thèse présente l'installation et la mise en œuvre d'un polarimètre à HERA. La présence de radiations synchrotron due à un changement de configuration de l'expérience HERMES, postérieure à notre installation sur le site de l'accélérateur HERA en 2003 à retardé de manière importante la mise en route du polarimètre. Nous avons mesuré le degré de polarisation circulaire du faisceau de photon laser Nd:YAG utilisé dans ce polarimètre. Nous avons obtenue -99. 9% (laser droit) et 99. 8% (laser gauche) à quelques pour milles près dans l’environnement extrêmement bruyant de l’accélérateur. Les mesures de la polarisation du faisceau de positron obtenues en 2006 sont les premières mesures de polarisation effectuées dans le mode quelques photons. Ce sont les mesures de polarisation les plus rapides et les plus précises statistiquement jamais effectuées à HERA.
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Zhu, Pei. "Applications de la diffusion des rayons X aux contrôles non destructifs industriels." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0095.
Full textAbstract:
La présente étude porte sur l'application de la diffusion de rayons X cohérente et incohérente au contrôle et à la caractérisation des matériaux et composants. Chaque application a eu comme origine une demande précise formulée par un partenaire industriel. Nous présentons d'abord les bases théoriques de la diffusion Compton, puis, après description des différents éléments d'une chaîne de contrôle par diffusion Compton, nous analysons les différents paramètres qui interviennent sur le signal obtenu et les performances de la méthode. Nous détaillons aussi un programme de simulation qui, tenant compte de tous les phénomènes physiques mis enjeu, permet de réaliser une optimisation de la méthode pour chaque nouvelle application. Trois différentes applications industrielles de la diffusion Compton sont ensuite présentées : mesure de densité, mesure d'épaisseur et détection des défauts (fissure, délaminage. . . ). Dans la partie concernant la diffusion cohérente, après le rappel les bases théoriques, nous décrivons l'utilisation de la diffusion Rayleigh aux faibles angles pour mesurer l'épaisseur d'un revêtement SiC sur une matrice de carbone SiC. La méthode expérimentale utilise un montage sensiblement identique à celui de la diffusion Compton. Dans la dernière partie nous présentons deux applications particulières de la fluorescence X dans le domaine de la mesure d'épaisseur de revêtement, sur des matériaux métalliques et compositesThe present study refers ta the applications of coherent and incoherent X-ray scattering in the field of evaluation and characterization of materials and components. Each application was originated from a precise request of an industrial partner. The first part 1s a recall of the basic theory of Compton scattering. Then, after description of the involved equipments, an analysis of the different parameters which characterize the obtained signal and the performance of the method is done. A simulation program is also detailed, which takes into account all major physical phenomena involved, and which permits to realize a optimization of the method for each nex application. Three different industrial applications of Compton scattering are then presented: density measurement, thickness measurement and defect detection (cracks, delamination. . . ). In the part concerning coherent scattering, after the recall of the basic theory, a method using small angle coherent scattering is described, which is used to measure the coating thickness of a SiC layer surrounding a C/SiC structure. This method uses an experimental equipment which is almost identical to that of the Compton scattering. Finally , studies in the field of X-ray fluorescence are described: two applications of coating thickness measurement are developed, which are used for metallic and composite materials
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Duvauchelle, Philippe. "Tomographie par diffusion Rayleigh et Compton avec un rayonnement synchroton : application à la pathologie cérébrale." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE19003.
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Falletto, Nicolas. "Etude, conception et réalisation d'une cavité Fabry-Perot pour le polarimètre Compton de TJNAF." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10124.
Full textAbstract:
Ce travail decrit la mise en uvre du premier polarimetre compton dont la source de photons est constituee par un laser polarise circulairement, continu, couple a une cavite optique fabry-perot de gain eleve ( 7000). Cet appareillage a ete installe aupres de l'accelerateur d'electrons de tjnaf dont les caracteristiques sont rappelees en premiere partie. Les notions de base de la polarimetrie compton des faisceaux d'electrons sont alors developpees. Le choix d'une cavite inseree dans le tube faisceau de l'accelerateur est explique. Il conduit a concevoir une cavite monolithique avec des miroirs solidaires d'une piece mecanique dont les tolerances assurent le parallelisme des faces a mieux que 300 rad. La frequence du laser est asservie par la methode pound-drever a une frequence de resonance de l'interferometre. Cet asservissement comporte un filtre electronique et permet d'assurer un gain de puissance stable sur plusieurs heures. Il est optimise en adaptant le filtre a la fonction de transfert de la cavite, dont la mesure des parametres est exposee. Le couplage du faisceau laser a la cavite est optimise en forme et en position. La polarisation du faisceau de photons dans la cavite p est etudiee. Sa mesure en sortie du dispositif optique est detaillee et le resultat preliminaire est : p = 99,6 0. 4%. La methode de determination des performances de la cavite (puissance, couplage) est presentee. Enfin, les premiers resultats de l'exploitation de la cavite sur le dispositif final sont exposes. La densite de puissance au centre de la cavite est 826 kw/cm 2 pour une taille de faisceau = 123 m. Le taux d'evenements compton obtenus est 2,2 khz/a et le taux de bruit de 0,3 khz/a. Le systeme que nous avons installe est entierement automatise. Ce travail montre que l'on peut concevoir un polarimetre d'usage simple equipe d'une cavite optique depourvue de reglages. Il peut etre utilise pendant quelques mois sans degradation des miroirs de la cavite.
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Guerrero, prado Patricio. "Reconstruction tridimensionnelle des objets plats du patrimoine à partir du signal de diffusion inélastique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV035/document.
Full textAbstract:
La caractérisation tridimensionnelle de matériaux anciens plats est restée une activité non évidente à accomplir par des méthodes classiques de tomographie à rayons X en raison de leur morphologie anisotrope et de leur géométrie aplatie.Pour surmonter les limites de ces méthodologies, une modalité d'imagerie basée sur le rayonnement diffusé Compton est étudiée dans ce travail. La tomographie classique aux rayons X traite les données de diffusion Compton comme du bruit ajouté au processus de formation d'image, tandis que dans la tomographie du rayonnement diffusé, les conditions sont définies de sorte que la diffusion inélastique devienne le phénomène dominant dans la formation d'image. Dans ces conditions, les rotations relatives entre l'échantillon et la configuration d'imagerie ne sont plus nécessaires. Mathématiquement, ce problème est résolu par la transformée de Radon conique. Le problème direct où la sortie du système est l'image spectrale obtenue à partir d'un objet d'entrée est modélisé. Dans le problème inverse une estimation de la distribution tridimensionnelle de la densité électronique de l'objet d'entrée à partir de l'image spectrale est proposée. La faisabilité de cette méthodologie est supportée par des simulations numériquesThree-dimensional characterization of flat ancient material objects has remained a challenging activity to accomplish by conventional X-ray tomography methods due to their anisotropic morphology and flattened geometry.To overcome the limitations of such methodologies, an imaging modality based on Compton scattering is studied in this work. Classical X-ray tomography treats Compton scattering data as noise in the image formation process, while in Compton scattering tomography the conditions are set such that Compton data become the principal image contrasting agent. Under these conditions, we are able to avoid relative rotations between the sample and the imaging setup. Mathematically this problem is addressed by means of the conical Radon transform. A model of the direct problem is presented where the output of the system is the spectral image obtained from an input object. The inverse problem is addressed to estimate the 3D distribution of the electronic density of the input object from the spectral image. The feasibility of this methodology is supported by numerical simulations
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Girod, François-Xavier. "Diffusion Compton profondément virtuelle avec le détecteur CLAS pour une étude des distributions de partons généralisées." Strasbourg 1, 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/GIROD_Francois-Xavier_2006.pdf.
Full textAbstract:
Une des premières problématiques en physique hadronique, celle de la structure du nucléon est le sujet d'un intérêt renouvelé. Historiquement, l'état baryonique le plus léger a été abordé de deux points de vue: à travers la diffusion élastique mesurant des facteurs de forme qui fournissent une information sur la répartition spatiale des charges du nucléon, et à travers la diffusion profondément inélastique fournissant des distributions de partons qui encodent une information en impulsion. Un formalisme récent, celui des distributions de partons généralisées (GPD), permet d'unifier ces deux approches ainsi que d'accéder à des informations nouvelles. Le processus le plus propre sensible aux GPDs est la diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) contribuant à la réaction ep → epγ. Ce travail porte sur une expérience dédiée réalisée avec le détecteur CLAS de grande acceptance, auquel ont été ajoutés deux équipements spécifiques: un calorimètre en tungstate de plomb pour compléter la couverture angulaire des photons et un solénoïde supraconducteur pour le blindage électromagnétique du bruit de fond. Le projet dans son ensemble est abordé: la préparation à la modification du dispositif expérimental, la mise à jour des codes de simulation, la prise de données, leur analyse, et enfin une première confrontation de l'asymétrie de polarisation de faisceau aux modèles sont présentéesThe structure of the nucleon, among the first fundamental problems in hadronic physics, is the subject of a renewed interest. The lightest baryonic state has historically been described in two complementary approaches : through elastic scattering, measuring form factors which reflect the spatial shape of charge distributions, and through deep inelastic scattering, providing access to parton distribution functions which encode the momentum content carried by the constituents. The recently developped formalism of Generalized Parton Distributions unifies those approaches and provides access to new informations. The cleanest process sensitive to GPDs is the deeply virtual Compton scattering (DVCS) contributing to the ep → epγ reaction. This work deals with a dedicated experiment accomplished with the CLAS detector, completed with two specific equipments : a lead tungstate calorimeter covering photon detection at small angles, and a superconducting solenoid actively shielding the electromagnetic background. The entire project is covered : from the upgrade of the experimental setup, through the update of the software, data taking and analysis, up to a first comparison of the beam spin asymmetry to model predictions