Dissertations / Theses: 'Électromagnétisme – Matériaux – Propriétés électromagnétiques'

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Alaeldine, Ali. "Contribution à l'étude des méthodes de modélisation de l'immunité électromagnétique des circuits intégrés." Rennes, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2008ISAR0016.

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Abstract:

De nos jours, le développement rapide des systèmes électroniques complexes multiplie les sources de perturbations électromagnétiques, auxquelles un nombre de circuits actuels deviennent de plus en plus susceptibles. Il devient donc indispensable de prédire les comportements des circuits intégrés vis-à-vis de ces perturbations, qu’elles soient conduites ou rayonnées. Cette thèse propose donc une méthodologie de simulation de l’immunité conduite et rayonnée des circuits intégrés dans leur environnement. Les travaux ont été menés sur un circuit intégré multi-cœur précédemment utilisé pour l’étude des techniques de réduction des émissions parasites. Celui-ci a permis, en sus de la méthodologie déjà citée, d’identifier quelques règles de conception en vue d’une meilleure immunité électromagnétique. Le premier chapitre est consacré à l’étude des origines des perturbations électromagnétiques et de leurs influences sur le comportement des circuits intégrés, ainsi que des méthodes de mesure de la susceptibilité en modes conduit et rayonné, en harmonique et en transitoire. Les chapitres 2 et 3 présentent des modèles électriques complets pour la simulation de l’immunité en mode conduit d’un circuit intégré, respectivement en harmonique (DPI - Direct Power Injection) et en transitoire (VF-TLP - Very Fast Transmission Line Pulsing). Les pertes en puissance ainsi que le substrat du circuit intégré ont également été modélisés. Dans le chapitre 4, un modèle de simulation d’injection en champ proche (en mode rayonné) est introduit et validé par des mesures de susceptibilité effectuées sur des circuits en boîtier avec et sans couvercle. Enfin, l’utilisation de diverses techniques de réduction de l’émission parasite des circuits intégrés pour la diminution conjointe de leur susceptibilité en modes conduit et rayonné est étudiée et discutée dans le chapitre 5. Les perspectives de cette thèse couvrent la prédiction avant fonderie de l’immunité des circuits intégrés aux agressions externes ainsi que la fourniture de leurs modèles pour la simulation d’immunité au niveau carte et au niveau système
Nowadays, the steep growth of mass-market complex electronic systems is the source of numerous electromagnetic disturbances, to with an increasing number of integrated circuits (ICs) are becoming more and more susceptible. Therefore, predicting the behaviour of integrated circuits to electromagnetic aggression, conducted or radiated, is a topical demand. This thesis introduces a new simulation methodology aimed to assess the conducted and radiated immunity of integrated circuits in their environment. The whole study was conducted thanks to a multi-core integrated circuit which was initially intended for the validation of low-emission design techniques; this circuit also made it possible to define new design rules to increase the immunity of integrated circuits against electromagnetic interference. This thesis is organized as follows. In the first chapter, an investigation of several electromagnetic disturbance sources and their influences on the behavior of integrated circuits is presented. Moreover, in the same chapter, the existing measurement methods for IC susceptibility to conducted and radiated, either continuous harmonic or fast transient pulses, are detailed. In the second and third chapters, complete electrical models for the simulation of conducted immunity are presented, with respect to continuous harmonic (DPI - Direct Power Injection) and fast transient (VF-TLP - Very Fast Transmission Line Pulsing) injection modes, respectively; furthermore, simplified electrical models for power losses and IC substrates are introduced. In the fourth chapter, a complete immunity simulation model for the near field (radiated) injection method is established and validated by measurements on the integrated circuit encapsulated in normal and unshielded packages. Finally, the fifth chapter is focused on the demonstration of the validity of suggested emission reduction techniques for susceptibility reduction, as well as their classification according to their respective efficiencies and costs. The prospective of this thesis lies in the development of pre-manufacturing immunity prediction models for integrated circuits; these models can be used for the immunity simulation of an IC located on a printed circuit board inside a complex system

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Abdeddaim, Redha. "Développement de méthodologies de caractérisation électromagnétique des matériaux et métamatériaux, approche de la fonction d’absorption." Paris 10, 2007. http://www.theses.fr/2007PA100121.

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Abstract:

La généralisation de l’utilisation des matériaux composites a rendu indispensable la connaissance de leurs propriétés électromagnétiques. Celles ci sont définies à partir des valeurs de leurs paramètres intrinsèques. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les matériaux composites à indice de réfraction négatif. Nous avons développé des méthodes de calcul théoriques capables de traduire correctement leurs paramètres intrinsèques. Ensuite, nous avons mis en place des modèles électriques basés sur des résultats expérimentaux issus de bancs de mesure que nous avons conçus. Ces modèles nous ont permis de décrire la participation de chacun des composants d’un métamatériau à la réponse globale du système. Enfin, nous avons vérifié la faisabilité de systèmes à base de métamatériaux réalisant une fonction d’absorption. Pour cela, nous avons réalisé des structures à base de résonateurs fendus dissymétriques électriquement résonants, puis dans un souci de performance, nous avons évolué vers des structures à base de surfaces fractales
The knowledge of the electromagnetic properties of composite materials has become indispensable since their use was generalized. These electromagnetic properties are defined with their intrinsic parameter values. In this thesis, we have studied composite materials with a negative refractive index. We have developed theoretical methods capable of correctly translating their intrinsic parameters. Then, we have set up theoretical models based on experimental results obtained from experimental benches realized in our lab. These models have led to the description of the participation of each of the material components to the global response of the system. Finally, we have verified the feasibility of metamaterial based systems in order to realize an absorbing function. To do so, we have realized structures based

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Jaffré, Tanguy. "Caractérisation des matériaux à bande interdite électromagnétique multiperiodiques et leurs applications aux antennes." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/342540ff-1e0d-4bdb-8afb-23771b268d27/blobholder:0/2005LIMO0004.pdf.

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Abstract:

Les matériaux à Bande Interdite Electromagnétique (BIE) 3D diélectriques ou métalliques présentent des propriétés de filtrages fréquentiels et spatiaux très intéressantes. La principale difficulté dans ce domaine reste leur conception. La techniq ue du prototypage rapide offre une solution en réalisant des structures céramiques couche par couche à partir d'une pâte photo polymérisable par radiation UV. Une fois frittée, la céramique possède les mêmes propriétés que celles obtenues par des techniques de réalisation plus traditionnelles. Ce mémoire est consacré à la caractérisation de ces structures à partir de leurs propriétés électromagnétiques. Un banc de mesure en espace libre permet d'identifier la bande interdite des structures réalisées. L'objectif de ce travail est d'utiliser les structures ainsi caractérisées pour réaliser des antennes BIE. Le filtrage spatial et fréquentiel permet le contrôle des directions privilégiées du rayonnement et de la directivité de l'antenne
3-D dielectric or metallic Electromagnetic BandGap (EBG) materials allow interesting properties in spatial and frequency filtering. One of the most difficult things in this domain is to realize it. The rapid prototyping offers a solution. A part is built layer by layer. An UV laser comes to polymerize a paste composed of ceramic and photosensitive resin. The ceramic, after sintering, has the same properties than those obtained through traditional manufacturing processes. The purpose of this report is to characterize this kind of materials by using their own electromagnetic properties. A bench of measurement in free space is used to identify the bandgap over a large frequency range of the manufactured structures. EBG antennas are realized from the manufactured and characterized 3-D electromagnetic bandgap materials. The filtering of the spatial and frequency wave obtained with those materials allowscontrolling the radiation directions and the directivity of the antenna

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Ndiaye-Tandia, Oumy. "Caractérisation électromagnétique de nouveaux matériaux pour des applications industrielles aux fréquences micro-ondes." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10161/document.

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Abstract:

Cette thèse entre dans le cadre d’un projet de recherche intitulé Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). Il a pour objectif principal de développer une traçabilité électromagnétique de matériaux fonctionnels afin de permettre l’adoption de ces matériaux dans les industries européennes plus particulièrement dans le domaine de l’électronique. Le projet vise dans un premier temps à développer des techniques de caractérisation électromagnétiques des matériaux à l’échelle submicronique aux fréquences micro-ondes, puis par la suite à élargir la traçabilité métrologique de ces matériaux car la métrologie des propriétés électromagnétiques des matériaux. Une technique de caractérisation électromagnétique sur des matériaux ferroélectrique (BST et PZT) en couches minces à partir d’une topologie CPW pour en déterminer leurs propriétés électromagnétiques a été développée dans cette thèse. La topologie CPW a été privilégiée dans la réalisation de ces mesures hyperfréquences, car elle est compatible avec les exigences métrologiques de traçabilité des mesures aux unités du SI. Ce travail de thèse a également pour objectif de réaliser des mesures comparatives entre laboratoires nationaux de métrologie utilisant des techniques expérimentales différentes. Ces travaux constitueront au final au niveau européen, une base de mesures des propriétés électromagnétiques de matériaux émergents dans l’industrie avec une grande précision sur les incertitudes pour des mesures allant jusqu’à 110 GHz
This thesis is part of a Join Research Project entitled Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). The central aim of EMINDA is to develop traceable Electromagnetic (EM) materials metrology to enable the uptake of new EM and functional materials by European industries, especially electronics and ICT related industries.The project aims initially to develop techniques for electromagnetic characterization of materials at the submicron scale to microwave frequencies, and later to extend the metrological traceability of these materials. An electromagnetic characterization technique has been developed to extract electromagnetic properties of ferroelectric thin films (BST and PZT) from a CPW topology (CoPlanar Waveguide). CPW measurements on such thin-films have been shown to be the most tractable for metrological purposes.This thesis also aims to make comparative measurements between national metrology institutes using different experimental techniques. This work will constitute at European level, a measurement base of electromagnetic properties of emerging materials in industry with high accuracy on uncertainties measurements up to 110 GHz

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Čabuz, Alexandru Ioan. "Métamatériaux électromagnétiques : des cristaux photoniques aux structures à indice négatif." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20197.

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Abstract:

L'étude des milieux electromagnétiques a été, historiquement, une démarche passive, dans le sens que les structures sous étude étaient des structures naturelles, et la mission du physicien était de modéliser et comprendre leur comportement. Ce travail était principalement un travail d'observation. Pourtant, depuis une vingtaine d'années les avancées de la technologie moderne ont ouvert une possibilité qui avait pas été envisagé auparavant: la création de milieux artificiels, avec des propriétés nouvelles, voire exotiques. Dans ce mémoire je présente des résultats dans la modélisation des deux principales types de structures à naitre de cette revolution des matériaux electromagnétiques: les cristaux photoniques et les milieux composés à indice négatif. Les cristaux photoniques sont des structures dielectriques périodiques qui fonctionnent à des longueurs d'onde à l'échelle de leur périodicité. Leur forte dispersion spatiale donne lieu à des nombreux phénomènes et applications. En particulier, je présente des résultats concernant l'effet superprisme. Je montre que en utilisant des cristaux avec des cellules de base de forme rectangulaire il est possible d'améliorer le taux de transmission de la lumière incidente dans le cristal par rapport à d'autres géometries. Les métamatériaux composés sont des structures périodiques metallo-dielectriques fonctionnant à des longueurs d'onde plus grandes que leur périodicité. A des longueurs d'onde sufisamment grandes ces structures se comportent comme des milieux homogènes caractérisés par des paramètres tensoriels de permittivité et perméabilité. Ces paramètres peuvent prendre des valeurs en dehors du domaine naturellement disponible; notamment il est possible de concevoir des matériaux avec une permittivité et perméabilité simultanément négative, donnant lieu à un indice de refraction négatif. Cependant, il n'est pas toujours évident que un modèle homogène soit adapté pour decrire le comportement d'une structure donnée à une longueur d'onde donnée. C'est un aspect souvent passé sous silence dans la littérature. Dans ce travail je pose la question de savoir dans quelle mesure un matériau donné s'apprête à être décrit par un modèle homogène. Je propose une méthode qui permet de identifier des domaines de fréquence où une structure puisse être décrite quantitativement par des paramètres effectifs de permittivité et perméabilité. Ce travail ouvre la voie vers une compréhension plus détaillée de la transition entre comportement homogène et inhomogène dans les métamatériaux composés
The study of electromagnetic media has historically been an essentially passive endeavor, in the sense that the structures being studied were naturally occurring, and the physicist attempted to model and understand their behavior. The work was mainly one of observation. However, over the last two decades, the advances of modern technology have opened up a possibility which had not been imagined previously: the design of new, non-naturally occurring media with surprising, exotic, properties. The physicist no longer simply observed existing materials, but could design and create new ones. In this work I discuss the modeling of the two most important types of structures that have come out of the electromagnetic medium revolution: photonic crystals and composite metamaterials. Photonic crystals are periodic dielectric structures operating at wavelengths that are on the same scale as the periodicity. Their strong spatial dispersive properties have given rise to numerous applications. In particular I discuss the super-prism effect and show that by using crystals with rectangular unit cells it is possible to improve the transmission efficiency into such structures considerably. Composite metamaterials are periodic metal-dielectric structures operating at wavelengths larger than the structure period. If properly designed these structures behave as homogeneous media described by effective permittivity and permeability parameters. These effective parameters can be designed to take values in domains that are not available in naturally occurring media; notably it is possible to design composite metamaterials with simultaneously negative permittivity and permeability, or, in other words, with a negative refractive index. In the existing literature one commonly finds numerical or experimental studies claiming to have demonstrated the existence of a negative index of refraction in a given structure without providing sufficient arguments that an effective medium model is justified at the operating wavelength for the given structure. In this work I take a detailed look at the assumptions on which effective medium models rely and put forward a method for determining frequency domains where a given structure may or may not be accurately described by simply specifying effective medium parameters

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Djeffal, Zine-Eddine. "Modélisation électrique et caractérisation électromagnétique des métamatériaux main gauche." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066481.

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Abstract:

Ce travail de thèse, consacré à la modélisation électrique ainsi qu’à la caractérisation électromagnétique des métamatériaux main gauche applicable aux dispositifs hyperfréquences, a permis dans un premier temps de contribuer à clarifier les domaines de validité des modèles quasi statiques de structures planaires du type "Mushroom", puis dans un deuxième temps, de montrer, à travers la modélisation électromagnétique et la mesure de structures résonantes de type SRRs (Split Ring Resonators), que le comportement main gauche dans les SRRs est principalement dû à des couplages magnétoélectriques (phénomène de bianisotropie). Ainsi la réfraction négative qui a été déjà mesurée, à travers un prisme composé de SRRs et fils métalliques, n’est pas nécessairement due à la double négativité de la permittivité et de la perméabilité. Cette nouvelle manière d’appréhender l’origine du comportement main gauche nous a permis d’introduire d’autres structures plus simples à réaliser que les SRRs, tels que les anneaux et les disques, conduisant ainsi à la possibilité de créer une lentille de focalisation ainsi que des filtres hyperfréquences miniaturisés.

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Faget, Xavier. "Application expérimentale de méthodes inverses avancées pour l'imagerie des propriétés électromagnétiques d'un matériau magnéto-diélectrique." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0039/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la caractérisation non destructive de structures 2D magnéto-diélectriques inhomogènes complexes. L’ensemble des étapes allant de l’expérience au traitement du problème inverse est traité. Dans un premier temps, un modèle direct reliant le champ diffusé aux propriétés électromagnétiques du matériau a été mis en place. Ce modèle requiert des calculs par éléments finis de la propagation de l’onde électromagnétique, en présence de l’objet observé lorsque celui-ci est positionné sur un support métallique. Une validation expérimentale a été réalisée via la mise en place d'un banc de mesure multi statique. Différentes étapes d'ajustements et d'étalonnages ont permis la réduction du bruit de mesure ainsi que des biais. L’inversion est traitée principalement par une approche linéaire, avec un choix attentif de la valeur des hyper paramètres qui y sont associés. Une fois les outils mis en place, six études ont été réalisées pour la validation de notre système d’imagerie 2D des propriétés électromagnétiques de matériaux magnéto-diélectriques inhomogènes. Cela comprend l’évaluation des incertitudes de mesure, de la résolution spatiale, la mesure de différents matériaux magnétiques et l’utilisation de différents supports à géométries variées. L’ensemble des résultats expérimentaux réalisés se place dans une hypothèse de géométrie 2D. C’est pourquoi, nous avons ensuite orienté nos travaux vers la recherche d’un design innovant permettant de faire évoluer le banc de mesure en un dispositif d’imagerie 3D. Dans cette perspective, une source secondaire vient se déplacer proche de la cible pour acquérir de l’information selon la troisième dimension
The subject of this thesis is the non-destructive characterization of complex inhomogeneous magneto-dielectric structures. Successively, the experimental developments, the modelling and the data treatments stages are addressed. A forward model that links the scattered field to the electromagnetic properties is established. This model requires some finite element computations in order to estimate the propagation of the electromagnetic wave in presence of the magneto-dielectric object which is glued on a metallic support. A multistatic bench has been designed and constructed in order to collect measured scattered fields. Several adjustments and calibration procedures have been carried out to reduce the measurement noise and biases. Next, the inverse problem has been dealt with, in order to retrieve the electromagnetic properties of the samples, from the measured scattered field. The inverse problem is mainly solved with a linear approach, with a careful selection of the hyperparameters. Once the system has been fine tuned, six studies have been realized to validate our 2D imaging system. The assessment of the measurement uncertainty, the evaluation of the spatial resolution, the characterization of various magnetics materials and the use of different supports with variable geometries have been performed. So far, all the developments were done under a 2D hypothesis. That is why, we have then focused our research on the design of a 3D innovative imaging setup. To this end, a secondary source moving close to the target has been added in order to gain information in the third direction. A numerical study has been performed to assess the expected performances of this new setup

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Salmoria, Gean Vitor. "Application des micro-ondes à la chimie fine et aux transformations des matériaux céramiques, polymères et bois : mesure des propriétés électromagnétiques pour l'optimisation et le contrôle des procédés." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT022H.

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Abstract:

Le travail présenté apporte un aperçu général de la technologie micro-ondes et de ses applications en chimie et aux traitements des matériaux. Nous avons voulu participer au développement de cette nouvelle méthode de traitement en reconsidérant les questions d'optimisation et contrôle des procédés au moyen de la mesure des propriétés électromagnétiques Dans cet objectif, nous avons mesuré les propriétés diélectriques des matériaux au cours des procédés : réticulation des résines thermodurcissables, ramollissement des polymères thermoplastiques, gélification du PVC-plastisol et séchage des bois. La méthode des perturbations en cavités résonnantes est utilisée, d'abord en champ faible puis en champ fort afin de mieux comprendre la réponse de ces divers produits traités par les micro-ondes. Par la suite, nous avons étudié la préparation des pigments céramiques à partir de la calcination d'un mélange d'oxydes métalliques par les micro-ondes et par chauffage mixte. La préparation a été rapide, sélective et hétérogène en fonction des propriétés électromagnétiques des oxydes utilisés. Des résultats d'intérêt technologique ont été obtenus concernant la stabilité thermique, et la structure des produits. En fin, des réactions de benzoylation et sulfonylation de composés aromatiques (Friedel-Crafts) ont été conduites en batch comme un étude préliminaire du procédé en continu. La mesure des propriétés diélectriques des espèces chimiques et des solutions impliquées, a apporté une rationalisation sur les réactions en batch et aussi sur les procédés en continu en ce qui concerne l'absorption des micro-ondes et l'optimisation énergétique des procédés. Le procédé en continu a été mis au point pour diverses réactions à l'échelle pilote, ce qui montre de bonnes perspectives pour une démarche à l'échelle industrielle.

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Al, achkar Ghida. "Modélisation électromagnétique et homogénéisation de composites tissés pour applications en compatibilité électromagnétique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC108/document.

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Abstract:

Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie automobile comme pièces de structure. Alliant légèreté et bonnes propriétés mécaniques, ils ont remplacé les métaux classiquement adoptés dans la fabrication de moyens de transport. Toutefois, l'emploi des matériaux composites doit tenir compte de leur comportement électromagnétique. En effet, les composites à fibres conductrices, généralement moins conducteurs que les métaux, engendrent une interaction avec les ondes électromagnétiques, différente de celle introduite par les alliages métalliques. Il s'avère donc important de développer des outils de modélisation permettant de mieux appréhender le comportement électromagnétique de matériaux composites, et d'éclairer les changements qu'apportent ces matériaux sur la distribution des champs, provenant d'une multitude de sources externes, au voisinage des systèmes mécatroniques. Par ailleurs, l'étude du comportement électromagnétique de matériaux composites permet de tirer parti de leurs propriétés mécaniques attractives afin d'alléger les boîtiers de blindage en gardant un niveau d'atténuation conforme aux normes de l'industrie. Cependant, la modélisation numérique de structures composites de grande taille, telles que les boîtiers de blindage, bien que classiquement adoptée pour les structures métalliques, est rendue complexe par le fait que les composites présentent des hétérogénéités à l'échelle microscopique, et que leurs mécanismes de blindage diffèrent de ceux des conducteurs homogènes. Le calcul numérique s'avère envisageable une fois le composite remplacé par un matériau homogène ayant une réponse identique face à une sollicitation électromagnétique. Ainsi, au travers de ce travail de thèse, nous proposons une technique d'homogénéisation permettant d'estimer les propriétés électriques équivalentes que nous appliquons aux composites à fibres conductrices unidirectionnelles et tissées. Les résultats obtenus sont utilisés pour la simulation numérique d'un boîtier de blindage
Composite materials are widely used in the automotive industry as structural components. By combining lightness and robust mechanical properties, they are increasigly replacing the conventionnally used metallic alloys, for the manufacturing of vehicle parts. However, the use of composite materials is not without consequences on the electromagnetic behavior of these parts. Since carbon fiber reinforced composites are generally worse conductors of electricity than metals, they interact differently with the electromagnetic waves which surround them. It is therefore important to develop modeling tools to better understand the electromagnetic behavior of composite materials. This is to explain the changes that these materials bring to the distribution of waves, generated by a multitude of external sources, in the vicinity of mechatronic systems. On the other hand, the study of the electromagnetic behavior of composite materials makes it possible to determine the possibility of taking advantage of their attractive mechanical properties in order to further reduce the weight of electromagnetic shielding enclosures while maintaining a level of attenuation in accordance with the standards of the industry. However, numerical modeling of large composite structures, such as shielding enclosures, although conventionally adopted for metal structures, is hindered by the fact that composites exhibit heterogeneities at the microscopic scale. The numerical calculation becomes possible once the composite is replaced by a homogeneous material that exhibits an identical response to an identical electromagnetic solicitation. In this work, we present a homogenization technique, based on finite element simulation and an optimisation method, that computes an estimate of the equivalent electrical properties of unidirectional and woven fiber reinforced composites. The results are then used to simulate the shielding effectiveness of an enclosure constructed by combining composite materials and metallic alloys

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Perrin, Emmanuel. "Modélisation des effets indirects de la foudre sur avion composite." Limoges, 2010. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/5ae36733-1a37-4cfc-a44d-e1d2831cbf90/blobholder:0/2010LIMO4010.pdf.

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Abstract:

Lorsqu’un avion est frappé par la foudre, les tensions et courants induits sur le câblage peuvent perturber le fonctionnement des équipements électroniques et ce d’autant plus si le fuselage est en partie composite. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle électromagnétique d’un avion composite frappé par la foudre afin de calculer les contraintes en courant sur le câblage. Tous les calculs sont effectués grâce au simulateur TEMSI-FD basé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). L’utilisation d’un formalisme original de fils obliques ainsi que l’application d’une méthodologie basée sur les plans d’expériences permettent de prendre en compte tout le câblage interne d’un aéronef. De plus, afin de diminuer les temps de calcul, un algorithme basé sur l’extrapolation de signaux temporels est conçu. La comparaison des résultats avec les mesures effectuées sur avion valide le modèle et démontre son utilité durant le processus de certification
When an aircraft is struck by lightning, voltages and currents induced on the wire harnesses can cause damages on equipments and compromise flight safety. Those indirect effects are even more deleterious due to the increasing use of composite materials. This thesis deals with the study of lightning indirect effects on a composite aircraft by numerical simulation. Computations are realized using the TEMSI-FD simulator based on the finite-difference timedomain method (FDTD). It is possible to model the entire cable harness present inside the aircraft thanks to a new formalism allowing one to consider oblique wires in the FDTD grid and through the application of the design of experiments method. Furthermore, a new algorithm extrapolating signals in the time domain permits one to reduce the computation time. The good agreement between the induced currents calculated and measurements on aicraft demonstrates the model’s usefulness during the certification process

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Mercier, Laure. "Synthèse de propriétés d'agilité électromagnétique par des matériaux artificiels périodiques intégrant des microcomposants : application à la conception d'antennes à résonateur BIE configurables." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4a826a25-8bdc-4c98-be8c-e02329fa2c3d/blobholder:0/2005LIMO0050.pdf.

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Abstract:

Dans le domaine des antennes, les structures composées d’un agencement périodique d’éléments, de type à Bande Interdite Electromagnétique (BIE) ou les Surfaces Sélectives en Fréquence (FSS), sont très utilisées. Ces structures disposent de propriétés électromagnétiques dispersives et anisotropes originales, qui permettent de réaliser des fonctions de filtrage spatial et fréquentiel. L’antenne BIE est réalisée à partir de ces matériaux. Dans ce mémoire, une étude de l’intégration de microcomposants au sein de matériaux à structure périodique est réalisée. Ces microcomposants permettent ainsi de réaliser des matériaux aux propriétés électromagnétiques configurables, applicables à la conception d’antennes agiles. Des réalisations d’antennes BIE commutables en fréquence sont présentées dans cette thèse
In antenna domain, structures composed of periodic cells, like Electromagnetic Band Gap (EBG) or Frequency Selective Surfaces (FSS), are used. Strange Electromagnetic properties of these structures allow to realize spatial and frequency filter. EBG antennas use this kind of materials. In this report, a study of the integration of microcomponents in periodic structure is realized. These components allow to design material with configurable electromagnetic properties. In this thesis, realization of a frequency tunable EBG antenna is presented

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Rougier, Benoit. "Étude à coeur des propriétés de matériaux innovants par la compréhension de la propagation d'une onde électromagnétique à travers une onde de choc." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://oatao.univ-toulouse.fr/24081/1/rougier.pdf.

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Abstract:

La détermination des propriétés des matériaux soumis à des chocs est un enjeu essentiel dans de nombreux domaines industriels. L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthode fondée sur l’interrogation en bande millimétrique d’un solide soumis à un choc. Deux paramètres doivent être mesurés simultanément, la vitesse du choc et la vitesse matérielle associée afin de pouvoir construire la polaire de choc du matériau d’étude. Dans un premier temps, un état de l’art des techniques de mesure existantes est réalisé pour cibler les performances et limites de l’existant. Dans un second temps, on s’intéresse à la modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques dans des milieux à plusieurs interfaces en mouvement et avec un gradient d’indice pour représenter des cas de choc soutenu et non soutenu. Enfin, des campagnes expérimentales d’impact plan sont présentées sur différents matériaux, inertes et explosifs, pour confronter la théorie développée aux résultats de mesure. Pour le cas des chocs soutenus, les résultats sont en très bon accord et permettent de valider le modèle. Le cas des chocs non soutenus est plus complexe. Une approche par réseau de neurones est envisagée pour permettre de remonter aux vitesses et aux indices de réfraction. Enfin, des mesures de la permittivité complexe de nombreux explosifs sont présentées.

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Canot, Hélène. "Méthodes d’homogénéisation et simulations numériques appliquées à la réponse électromagnétique des matériaux multi-échelles complexes." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS515/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse concernent l'homogénéisation d'équations de Maxwell harmoniques tridimensionnelles, modélisant la propagation d'une onde électromagnétique issue de la foudre, de l'air dans le matériau composite. La problématique des composites étant, par exemple en aéronautique, l'évacuation de la foudre et la protection contre les agressions électromagnétiques. Nous considérons une structure constituée de fibres de carbone incluses dans une résine époxy qui sera elle-même nano chargée. Rendant ainsi le composite électriquement conducteur. Afin d'obtenir le problème homogénéisé nous utilisons l'analyse asymptotique à deux échelles. Puis nous justifions mathématiquement le résultat par la convergence à deux échelles. La solution du champ électrique est approchée par l'addition du champ électrique moyen et le champ correcteur, dépendant de la microstructure, et solution des problèmes de cellule. Dans la deuxième partie, nous proposons une validation numérique du modèle simplifié en 2D via des simulations avec le logiciel libre d'éléments finis Freefem ++. Trois cas tests seront présentés avant de valider la méthode d'homogénéisation. Enfin, en guise d'illustration du modèle, deux exemples d'agressions électromagnétiques : l'arc en retour de foudre de type A et une impulsion électromagnétique nucléaire seront testées dans le domaine fréquentiel
The work of this thesis concerns the homogenization of three-dimensional harmonic Maxwell equations, modeling the propagation of an electromagnetic wave originating from lightning, from air in the composite material. The problem of composites being, for example in aeronautics, the evacuation of the lightning and the protection against the electromagnetic aggressions. We consider a structure made of carbon fibers included in an epoxy resin which will itself be nano- charged. Thus rendering the composite electrically conductive. In order to obtain the homogenized problem, we use asymptotic analysis at two scales. Then we mathematically justify the result by two-scale convergence. The solution of the electric field is approximated by the addition of the average electric field and the correct field, depending on the microstructure, and solution of the cell problems. In the second part, we propose a numerical validation of the simplified model in 2D via simulations with the free finite element software Freefem ++. Three test cases will be presented before validating the homogenization method. Finally, as an illustration of the model, two examples of electromagnetic aggression: the Type A lightning bolt and a nuclear electromagnetic pulse will be tested in the frequency domain

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Lezaca, Jorge. "Conception et réalisation d’une méthode de caractérisation hyperfréquence large bande : application à la mesure des propriétés électromagnétiques des diélectriques et des ferrites aimantés." Brest, 2011. http://www.theses.fr/2011BRES2029.

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Abstract:

La caractérisation électromagnétique (EM) des matériaux rentrant dans la fabrication des dispositifs et systèmes de télécommunication est une étape importante dans la conception des fonctions de traitement du signal. Le cas des milieux magnétiques utilisés dans le domaine des hyperfréquences (ferrites, composites magnétodiélectriques) induit des difficultés importantes dans cette problématique en raison de l’anisotropie et de la forte dispersion de leurs propriétés EM. Une autre particularité de la caractérisation des ferrites est liée an fait que leurs propriétés sont mesurées dans les différents états d’aimantation par des techniques différentes. Actuellement aucune méthode n’est capable d’estimer la variation de leurs propriétés si l’état d’aimantation est modifié. Pour contourner toutes ces difficultés, des méthodes donnant accès directement aux éléments du tenseur perméabilité, sur un large bande de fréquences et quelque soit l’état d’aimantation du matériaux, doivent être développés. L’objective de cette thèse était de concevoir et réaliser une technique de caractérisation EM large bande des ferrites aimantés dans la bande de 100 MHz à 10 GHz. Nous avons proposé une cellule de mesure originale de type triplaque non réciproque. Pour constituer le programme de dépouillement des données mesurées, nous avons analysé la cellule à l’aide d’une méthode dynamique prenant en compte le mode fondamental de propagation et les modes d’ordre supérieur, notamment ceux de type magnétostatique. Nous avons montré que ces modes influencent de manière importante la propagation de l’onde EM dans la cellule et donc finalement la précision des résultats obtenus, Pour minimiser les erreurs de mesure liées au rapport signal sur brait 4 l’appareillage de mesure (analyseur de réseaux), nous avons opté pour une résolution du problème inverse simultanément sur toute la bande exploitée, autorisant la caractérisation d’échantillons de volume plus importante par rapport au techniques classiques (basés sur un dépouillement fréquence par fréquence). La méthode de caractérisation conçue et réalisée a été validée à l’aide des échantillons aux propriétés connues et par confrontation avec des résultats de simulations dans leur domaine de validité. Enfin, elle donne aussi accès à des grandeurs usuelles souvent utilisées par les fabricants de ferrites et les concepteurs de circulateurs ou autres dispositifs nonréciproques (largeur de raie S\DeltaSH ou la fréquence de résonance gyromagnétique). Cette méthode autorise également la caractérisation EM large bande d’échantillons diélectriques. Ces deux derniers avantages lui confièrent un caractère très général, voire universel
The electromagnetic (EM) characterization of materials is an important phase in the design process of telecommunication devices and systems, in particular in those used in signal processing applications. The magnetic media used in microwave frequencies (ferrites, magnetodielectric composites, etc. ) imposes some difficulties in this area because of the anisotropy and the strong dispersion of ferrites EM properties. One particularity of ferrite characterization is related to the fact that their properties have to be measured at different magnetization states. Currently, no standard measurement method is able to estimate the variation of their properties if their magnetization state is modified. Thus, methods giving direct access b the permeability tensor elements must be developed, considering a wide frequency range and the different magnetization states of the material. The objective of this thesis was to design and develop an EM characterization method for magnetized ferrites from 100 MHz to 10 GHz. We proposed an original measurement cell based on a non-reciprocal stripline structure. To develop the data processing program of the method, we analyzed the measurement cell using a full-wave technique in which we take into account the fundamental propagation mode and the superior modes, in particular the exited magnetostatic modes. We showed that these modes have an important influence on the propagation of the EM wave inside the measurement cell, hence modifying the precision of the obtained results. To minimize the errors related to the signal to noise ratio (SIN) of the measuring equipment (vector network analyzer), we chose a broadband resolution of the inverse problem of the method. This enables the characterization of longer samples (more volume) that those used in traditional techniques (based on monofrequential inverse problem resolutions), thus enhancing the wave/material interaction and the precision of the measurements. The characterization method was validated using samples of well-known EM characteristics and by comparison with 3D simulations (Ansoft HFSS software). The developed method gives the possibility to characterize some of the material properties often used by the ferrite manufacturers and non-reciprocal deceives designers like S\DeltaSH or the gyromagnetic resonance frequency (FRM). This method also authorizes broadband EM characterization of dielectric samples. These two last advantages give a very general character to the method

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Paya, Bernard. "Optimisation des installations de chauffage de billettes par induction électromagnétique dans l’industrie de la forge afin d’améliorer son efficacité énergétique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI115/document.

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Abstract:

La première partie de ce mémoire donne un panorama des trente années de recherche passées au sein de la R&D d’EDF dans le domaine du chauffage par induction dans l’industrie. Les différentes actions menées ont porté sur différentes thématiques : les travaux de modélisation numérique, l’expertise en chauffage par induction dans ses secteurs traditionnels, le développement de solutions innovantes dans d’autres secteurs industriels, La conduite de projet internes R&D puis projets externes avec des financements publics français ou européens, le rayonnement international et le soutien aux jeunes.La deuxième partie présente une synthèse des travaux scientifiques les plus marquants qui ont abouti à la réalisation d’un logiciel d’optimisation des installations de chauffage par induction de billettes afin d’en améliorer les performances énergétiques. La modélisation numérique du chauffage est abordée en 1D par le couplage entre un calcul électromagnétique par la méthode des éléments finis et pas à pas dans le temps et un calcul thermique transitoire par la méthode des différences finies implicites. Le domaine de validité du modèle 1D a été étendu par la mise en place de coefficients correctifs sur le champ magnétique. Les travaux concernant l’inducteur permettent de décrire précisément leur comportement électrique (résistance) et thermique (refroidissement) ; une solution de récupération est même proposée. La modélisation simplifiée de l’onduleur à résonance alimentant l’inducteur permet de décrire son comportement global sans devoir entrer dans les détails de fonctionnement de l’électronique de puissance : suivi de la fréquence de résonance du circuit oscillant, adaptation des consignes à l’impédance du circuit et aux limitations du générateur. Les données électromagnétiques des matériaux et leur évolution avec la température sont mesurées à l’aide d’un équipement conçu sur-mesure. Ces différents travaux sont validés par comparaison avec des modèles numériques plus complexes et avec des expérimentations. Des processus d’optimisation énergétique de la chauffeuse ont été élaborés agissant, soit sur les paramètres électriques de la ligne, soit sur la conception d’un nouvel inducteur.Mémoire de doctorat présenté dans le cadre de la « Validation des Acquis par l’Expérience »
The first part of this dissertation gives an overview of thirty years of research work done in the frame of EDF R&D Division in the domain of industrial induction heating. The different works concerned many themes: numerical modelling, expertise in induction heating in conventional sectors, development of innovative solutions in other industrial sectors, project management inside EDF first, then collaborative projects with French or European financial support, international recognition and support for young researchers.The second part shows a summary of the most relevant scientific works which leaded to a software of billet induction heating optimisation in order to improve its energy efficiency. Numerical modelling is approached in a 1D configuration, coupling an electromagnetic model using a finite elements and step by step in time method with a thermal transient model using an implicit finite difference method. The validity domain is extended thanks to the use of an attenuation coefficient applied to the magnetic field. Works regarding inductor allows to describe more accurately the electrical (resistance) and thermal (cooling) behaviour; a solution for energy recovery is also proposed. The simplified model of the resonant inverter supplying the inductor allows to describe globally its behaviour without going deep in the details of the power electronics: following the resonant frequency of the oscillating circuit, adapting the set points to the circuit impedance and the power supply limitations. Electromagnetic physical data of metals and their evolution with temperature are measured with a tailor-made equipment. All these works are validated by comparison with more complex numerical models or with experiments. Energy optimisation procedures for the heating device are developed, acting either on the line electrical parameters or on the design of a new inductor.PhD dissertation presented in the frame of the “Validation of Professional Experience”

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Hassar, Mohcine. "Influence des nano-charges de noir de carbone sur le comportement mécanique de matériaux composites : application au blindage électromagnétique." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00878994.

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Abstract:

Cette étude porte sur l'influence des nano-charges conductrices de noir de carbone sur le comportement mécanique de matériaux composites, dans le but d'intégrer la fonction du blindage électromagnétique. Ces travaux ont traité, dans un premier temps, du problème pratique de la réalisation d'un tel composite et notamment, de la diffusion de la résine chargée lors de la mise en oeuvre par des procédés classiques par voie liquide (Infusion et RTM-Eco). La Première phase du travail est réalisé sur la résine chargée seule, dans le but de comprendre l'impact des nano-charges conductrices sur le comportement mécanique d'une résine thermodurcissable de type vinylester avant l'injection de cette résine dans la préforme. Finalement une partie est consacrée à la caractérisation de composite à résine nanochargée en termes d'efficacité de blindage électromagnétique dans une gamme de fréquence allant de 10 MHz à 6 GHz.

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Varault, Stefan. "Modélisation et études expérimentales de structures à bande interdite électromagnétique reconfigurables intégrant des capillaires plasmas pour applications micro-ondes." Toulouse 3, 2011. http://www.theses.fr/2011TOU30079.

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Abstract:

Les matériaux à bande interdite électromagnétique (BIE), souvent nommés cristaux électromagnétiques, sont partie intégrante de la vaste famille des métamatériaux. Ils constituent l'objet d'études intensives depuis les deux dernières décennies suite au large éventail d'applications auxquelles ils donnent accès, souvent impossibles à obtenir avec des matériaux naturels, à l'instar de la réfraction négative. Généralement périodiques, ces structures sont caractérisées par trois paramètres principaux : la topologie du réseau, le pas du réseau, et la constante diélectrique de ses constituants. Leur périodicité permet l'ouverture de bandes de fréquence pour lesquelles la propagation des ondes est impossible, à l'image du miroir de Bragg. De plus, la forte anisotropie qui les caractérise permet le contrôle de la propagation des ondes électromagnétiques. Ils offrent ainsi des propriétés de filtrage à la fois spectral et spatial. Les applications courantes des cristaux photoniques et électromagnétiques incluent, sans toutefois y être limitées, les structures antennaires millimétriques et centimétriques, les surfaces haute impédance, les cavités résonantes, ou encore les différents dispositifs de guidage des ondes, basés sur les principes de réflexion interne totale, ou de cavités couplées. Bien que le domaine des applications technologiques potentielles s'accroisse rapidement, ces structures restent essentiellement passives. De ce fait, différents nouveaux concepts visant à leur conférer un caractère reconfigurable ont récemment émergés, que ce soit par le biais de matériaux ferroélectriques, de cristaux liquides, ou encore de composants actifs tels que les diodes ou les systèmes microélectromécaniques (MEMS), et plus récemment encore, les réseaux à base de microdécharges à plasma. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette optique, et nous tentons d'apporter des solutions basées sur l'utilisation de capillaires à plasma pour permettre de reconfigurer, ou encore d'accorder dynamiquement ces structures, dans le domaine des microondes. En raison des pertes importantes et inévitables mises en jeu dans les plasmas, nous avons préféré limiter leur nombre en nous basant sur le contrôle de modes de défauts localisés plutôt que sur des réseaux complets de plasmas. Ces études ont été ménées à la fois de manière théoriques et expérimentales. Le travail se divise donc en deux parties. Dans un premier temps, nous développons les outils numériques adaptés à nos configurations, assez particulières puisqu'elles font intervenir des cylindres creux où règne un plasma. Nous nous basons d'abord, pour l'étude des réseaux infinis, sur la méthode des ondes planes. Souvent limitée au cas diélectrique, nous l'étendons aux cas de capillaires plasmas, et implémentons un outil complet pouvant traiter les cas classiques (tiges diélectriques, métalliques, et plasmas) comme des configurations plus particulières, tels que des cylindres bicouches impliquant deux matériaux différents. Dans le cas de réseaux finis, nous reprenons la méthode des matrices de diffraction, souvent limitée à des incidences planes et des cylindres pleins, que nous étendons au cas d'une incidence gaussienne d'abord, puis quelconque, dans le cas plus général de cylindres stratifiés. Nous implémentons également le cas des sources ponctuelles, donnant accès au calcul des densités locales d'état facilitant l'étude des modes de surface. La deuxième partie du travail concerne plutôt l'aspect expérimental de cette thèse. Des validations des outils précédents par la mesure sont d'abord présentées, basées sur l'étude de réseaux diélectriques, métalliques, et mixtes. Ces outils numériques sont ensuite mis à profit pour réaliser des structures potentielles commutables et accordables intégrant des capillaires à plasma. Une étude complète à la fois théorique et expérimentale est notamment menée sur des cavités résonantes à base de capillaires afin de dégager le type de technologie le plus adapté à la réalisation de dispositifs microondes (coupleurs, démultiplexeurs). La dernière partie concerne l'amélioration des dispositifs précédents, pour lesquels le couplage de l'onde incidente avec le réseau est assez faible, par le biais des modes de surface. Ce principe est ensuite utilisé pour créer une structure rayonnante directive dont la déviation angulaire du faisceau peut être contrôlée dynamiquement par le biais de capillaires plasma localisés à la surface du réseau
Electromagnetic bandgap structures, often called electromagnetic cristals, are parts of the wide metamaterials familly. They are the subject of intensive studies since the past two decades considering the wide range of applications to which they give access, often impossible to obtain with natural materials, like the negative refraction phenomenom. Generally periodic, these structures are caracterized by three main parameters: the array lattice type, its lattice constant, and the dielectric constant of its constituve materials. Their periodicity can give rise to frequency ranges over which the wave propagation is forbidden, as for Bragg mirors. Moreover, the high anisotropy which caracterizes these materials can allow the control of wave propagation outside these bangaps. They consequently offer both spatial and spectral filtering properties. Typical applications of photonic and electromagnetic cristals include, without being limited to, millimetric or centimetric radiative structures, high impedance surfaces, resonant cavities, or various wave guiding devices, based on total internal reflection or coupled cavities principles. Althought the field of potential technological applications grows rapidly, these structures still often remain essentially passive. As a result, various concepts aiming at bringing them reconfigurable properties have recently emerged, whether by means of ferroelectrics, liquid cristals, or localized components such as diodes or microelectromecanical systems (MEMS), and even more recently, microdischarge plasma arrays. This thesis work forms part from this perspective, and we try to bring solutions based on the use of plasma capillaries in order to achieve reconfigurable or dynamically tunable structures in the microwave regime. Because of the unavoidable losses that necessary come into play with the use of plasmas, we preffered to limit their use by working on localized defects control rather than on arrays entirely composed of plasmas. This studies were conducted both theoretically and experimantally. This work then organises itself in two main steps. Firstly, we developp numerical tools well suited to our configurations, rather special since they involve hollow cylinders where filled with plasma. We rely primarily on the plane wave expansion method for the case of infinite arrays, which we developp in details. Often limited to the dielectric case, we extend it to plasma capillaries arrays, and we implement a comprehensive tool that can handle conventionnal cases (arrays of dielectric, metallic, and plasma rods), but also more specific configurations such as bilayered cylinders involving two different materials for the coating and the core. For the finite lattice case, we make use of the scattering matrix method, which is often limited to plane wave incidences and simple cylinders. We extend it here for an incident gaussian beam, then for an arbitrary incident field, and in the more general case of stratified cylinders. We also implement the case of point sources, thus making possible the computation of the local density of states, which is of great interest in surface modes study for exemple. After these studies, we have at our disposal numerical models covering a very wide field of applications. The second part of the manuscript rather deals with the experimental aspects of this thesis work. Experimental validations of the previous numerical tools are first presented, which are based on dielectric, metallic, and hybrid arrays (containing both dielectric and metallic cylinders). The previously developped numerical tools are then used to design potential switchable and tunable structures involving plasma capillaries. A comprehensive study - both theoretical and experimental - is then conducted concerning plasma-based resonant cavities in order to identify the most suitable kind of technology for the realisation of microwave devices (couplers, demultiplexers). The last part focuses on the improvement of the previous dispositives, which suffer of a weak coupling with the incident wave, by means of surface modes. Those surface modes are then used to achieve a directive antenna whose scaning can dynamically be controlled by means of surface localised plasma capillaries

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Ren, Xiaotao. "Modélisation semi-analytique des pertes par courants de Foucault dans les matériaux composites." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS159/document.

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Abstract:

L'emploi de matériaux composites dans le domaine du Génie Electrique est actuellement un sujet de recherche en plein essor, notamment pour des considérations d’économie d'énergie. Les composites magnétiques doux (SMC - Soft Magnetic Composites) intègrent les propriétés de leurs différents constituants. Ils sont conçus pour présenter une perméabilité élevée et avoir une faible densité de pertes par courants de Foucault (EC - Eddy Current) par comparaison aux structures plus classiques comme l'acier laminé. Néanmoins, la détermination des propriétés électromagnétiques des SMC n’est pas aisée. Une approche classique est d’appliquer les outils numériques tels que la méthode des éléments finis (FEM - Finite Element Method) pour obtenir une description complète du SMC. Cependant, la microstructure doit être finement maillée, ce qui représente un fardeau numérique significatif et des instabilités dans l'approche par FEM. Pour surmonter cette restriction, les méthodes d'homogénéisation semi-analytiques sont appliquées. Ce travail consiste d'abord à développer un modèle de perméabilité complexe pour SMC. La perméabilité magnétique et les pertes EC sont intégrées respectivement comme les parties réelle et imaginaire de la perméabilité complexe. La perméabilité magnétique effective macroscopique peut s’obtenir par des estimations classiques en homogénéisation. Une détermination correcte de la perméabilité effective, i.e. la partie réelle de la perméabilité complexe, est cruciale pour une estimation précise de pertes EC. Les formules de pertes EC sont dérivées pour des SMC à microstructure périodique dans les cas 2D et 3D. En outre, différentes approches s’appuyant sur différentes moyennes du champ magnétique permettent d’obtenir des limites inférieures et supérieures pour l’estimation des pertes EC dans les SMC. La perméabilité complexe ainsi obtenue est ensuite appliquée à une structure de transformateur. Le champ magnétique et la répartition des pertes EC peuvent être obtenus sur le transformateur équivalent (homogénéisé). Les résultats sont comparés aux calculs en champ complet du transformateur hétérogène. Un bon accord est observé. Enfin, on étudie l'effet des contraintes mécaniques sur la perméabilité magnétique et les pertes EC des SMC, ce qui conduit à une formule couplée de la densité de pertes EC en fonction de la contrainte macroscopique et du champ magnétique
Composite materials have been widely used in Electrical Engineering, and they have stimulated a growing number of scientific research, especially when it comes to energy savings. Soft Magnetic Composites (SMC) incorporate the attributes of different constituents. They can be designed to exhibit high permeability and to dissipate low Eddy Current (EC) losses compared to more conventional structures such as laminated steel. Nevertheless, electromagnetic properties of SMC are not easily determined. Numerical tools such as finite element method (FEM) are usually employed to provide a full-field description of SMC. As the microstructure has to be finely meshed, it brings significant numerical burden and instabilities. To overcome this restriction, semi-analytical homogenization methods are adapted and applied here. They consist in developing a complex permeability model. In the complex permeability model for SMC, the static magnetic permeability and EC losses are integrated respectively as the real and imaginary part of the complex permeability. Classical estimates are applied to determine the macroscopic effective magnetic permeability. A correct determination of the effective permeability, i.e. the real part of the complex permeability, is crucial for the estimate of EC losses. EC losses formulas are derived for SMC with periodic microstructure in 2D and 3D cases. Furthermore, different approaches of field averaging are employed to obtain lower and upper bounds on the EC losses in SMC. The complex permeability model is then applied to analyze a transformer structure. The magnetic field and EC losses distribution can be obtained on the equivalent homogenized transformer. The results are compared to the full-field calculations on the heterogeneous transformer. A good consistency is observed. Finally, the effect of mechanical stress on the magnetic permeability and loss property of SMC is studied, which leads to a coupled formula of EC loss density as a function of macroscopic stress and magnetic field

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Durantay, Lionel. "Analyse vibratoire d'un stator de machine électrique asynchrone et modélisation des forces d'attraction électromagnétique d'entrefer." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL103N.

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Abstract:

Ce mémoire présente deux contributions à l'analyse vibratoire des machines électriques asynchrones de moyenne puissance. Dans la première partie, nous proposons une simulation 2D des principaux défauts géométriques de l'entrefer et la détermination des résultantes de forces électromagnétiques associées. Un mailleur dédié a été développé intégrant les paramètres de trajectoire rotorique et de défauts géométriques des contours de l'entrefer. Les forces d'attraction magnétique obtenues par méthodes analytiques et numériques sont comparées et validées. Nous réalisons la simulation électromécanique d'un excentrement dynamique du rotor caractérisé par des forces de modulation à très basse fréquences. Ceci est rendu possible par la rapidité de calcul du potentiel vecteur magnétique par l'approximation du premier harmonique. La seconde partie est consacrée à l'étude vibratoire expérimentale d'un stator bobine, imprégné, monté dans sa carcasse, et au calcul des fréquences propres associées. Les modules d'Young des différents matériaux composites et viscoélastiques composant le bobinage sont déterminés à l'aide d'un viscoanalyseur. Les caractéristiques mécaniques des encoches sont estimées par une méthode d'homogénéisation. Les fréquences propres, déformées modales et amortissements sont identifiés par une analyse expérimentale au marteau de choc et au pot vibrant. Le calcul des fréquences propres par modèle dynamique 2D-EF utilise une loi de comportement en déformation plane et un recalage fréquentiel par une méthode d'optimisation de type gradient

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Merle, Yannick. "Etude de la dispersion électromagnétique dans les matériaux diélectriques bidimensionnels." Limoges, 2003. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/f7c1a93d-6092-4edc-9dfe-8569aa168a82/blobholder:0/2003LIMO0045.pdf.

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Abstract:

Depuis une vingtaine d'années, les matériaux à Bande Interdite Photonique (arrangement périodique de structure métalliques ou diélectriques) font l'objet de nombreuses études. Ils ont pour propriété d'interdire la propagation d'ondes électromagnétiques dans une certaine bande de fréquence. De telles structures peuvent aussi être utilisées pour réaliser un filtrage spatial. Ce mémoire présente une étude de matériaux à Bande Interdite Photonique infinis à deux dimensions. Ils permettent le calcul de contour de dispersion donnant accès aux différentes directions que peut prendre le vecteur d'onde dans le matériau. Puis, nous nous sommes intéressés à donner une interprétation des propriétés dispersives des matériaux périodiques. Grâce aux conditions de résonance, aux vitesses de phase et aux coefficients de transmission, nous avons montré pourquoi à certaines fréquences le matériau est totalement transparent tandis qu'à d'autres il réfléchit les ondes
Since two decades, the Photonic Band Gap materials (periodic arrangement of metallic or dielectric structure) have been the subject of many studies. The so called materials have the property of forbidding the propagation of electromagnetic waves in a certain frequency bandwidth. They can also be used to carry out a spatial filtering as well. This dissertation presents a study of two dimensions infinite Photonic Band Gap material. They allow the calculation of dispersion contour giving access to the various directions which the wave vector can take into the material. Then, we have presented an interpretation of the dispersive properties of periodic materials. That made it possible to present the conditions of resonance of the photonic structures. Thanks to the resonance conditions, the phase velocity and the transmission factor, it is shown why at certain frequencies the material is totally transparent while in other frequencies it reflects the waves

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Chebbi, Houssem. "Méthode des coordonnées curvilignes pour la modélisation électromagnétique des matériaux complexes : application au contrôle non destructif par courants de Foucault des matériaux composites The fast computation of eddy current distribution and probe response in homogenized composite material based on semi-analytical approach Investigation of layer interface model of multi-layer structure using semi-analytical and FEM analysis for eddy current pulsed thermography." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST004.

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Abstract:

Ce travail de thèse de doctorat, effectué au sein de Laboratoire de Simulation et Modélisation Électromagnétique (LSME) du CEA List, s’intègre dans le cadre du projet européen « NDTonAir » financé sous l'action « H2020-MSCA-ITN-2016- GRANT 722134 ». Le principal objectif est le développement d’un outil de simulation rapide et précis dédié au contrôle non destructif par courants de Foucault des matériaux composites homogénéisés. Comme cas d’application, on s’intéresse particulièrement à l’orientation des fibres d’une part, et d’autre part, à des défauts de type délaminage et ondulation des fibres qui se manifestent par une déformation géométrique locale des interfaces. Les méthodes semi-analytiques existantes dans la littérature, basées sur le formalisme des Dyades de Green, sont limitées jusqu’au là à des structures planes multicouches. Pour introduire des variations locales de géométrie aux interfaces, nous proposons une approche innovante basée sur un changement de coordonnées adapté au profil de la pièce et des interfaces. On propose un modèle numérique performant basé sur le formalisme covariant des équations de Maxwell. Ce formalisme unificateur englobe l'anisotropie du spécimen et les déformations locales des interfaces. La méthode de coordonnées curvilignes est usuellement utilisée pour résoudre des problèmes de diffraction sur des surfaces rugueuses dans le domaine des hautes fréquences (diffraction sur des réseaux). Ce travail de thèse s’inspire des méthodes de Fourier modale et propose de nouveaux outils adaptés au domaine des courants de Foucault. L’extension de la méthode des coordonnées curvilignes au domaine du contrôle des composites par courants de Foucault constitue l’innovation de ce travail. Deux modèles numériques ont été développés pour le calcul de l’interaction du champ émis par un capteur à courants de Foucault avec un matériau composite multicouches. Le modèle numérique développé pour le contrôle des composites plans exploite les structures particulières des matrices creuses pour réduire le temps de calcul sans limitation de nombre de modes utilisés pour la représentation du champ. Dans le cas des profils curvilignes des interfaces, le modèle permet de traiter des interfaces parallèles et quelques cas particuliers des profils non parallèles. Ce cas général présente quelques limitations qui nécessitent le développement des outils numériques complémentaires. Enfin, plusieurs configurations de contrôle ont été envisagées et les résultats numériques produits par les modèles ont été confrontés à des données de simulation par éléments finis. Quelques expérimentations ont été effectuées dans des laboratoires partenaires étrangers pour accroître notre expérience sur la validation expérimentale
This doctoral thesis work, carried out within the Laboratory of Simulation and Modeling for Electromagnetics (LSME) of CEA List, is part of the “NDTonAir” European project funded under the action “H2020-MSCA-ITN -2016- GRANT 722134”. The main goal of the project is the development of a fast and accurate simulation tool for the non-destructive eddy current testing of homogenized composite materials. As an application case, we are particularly interested in the orientation of the fibers on the one hand, and on the other hand, in defects as delamination which are manifested by a local geometrical deformation of the interfaces. The semi-analytical methods existing in the literature, based on Green's Dyad formalism, have been limited so far to multilayered and planar structures. To introduce local variations in geometry at the interfaces, we propose an innovative approach based on a change of coordinates adapted to the profile of the local perturbation. We propose a powerful numerical model based on the covariant formalism of Maxwell's equations. This unifying formalism takes in the anisotropy of specimen and the local deformations of the interfaces. The curvilinear coordinate method is usually used to solve diffraction problems on rough interfaces in the high frequency domain (diffraction on gratings). This thesis work is inspired by Fourier Modal Methods and proposes new tools which have been adapted to the field of eddy currents. The extension of the curvilinear coordinate method to the field of eddy currents non-destructive testing technique of composites constitutes the innovation of this work. Two numerical models have been developed to calculate the interaction of the field emitted by an eddy current probe with a multilayered composite material. The numerical model developed for the evaluation of planar composite exploits the particular structures of sparse matrices to reduce the computation time without limiting the number of modes used for the modal expansion of the field. In the case of the curvilinear profiles of the interfaces, the model makes it possible to treat parallel interfaces and some particular cases of non-parallel profiles. The general case of non-identical profiles presents some limitations which require the development of complementary numerical tools. Finally, several testing configurations were considered and the numerical results produced by the models were compared to finite element simulated data. Some experiments were carried out in foreign partner laboratories to increase our experience on experimental validation

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Li, Sijin. "Hollow / porous carbon spheres derived from biopolymers." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0121.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons proposé pour la première fois de synthétiser des sphères de carbone creuses ou poreuses par traitement hydrothermal et pyrolyse ultérieure de «templates», soit d’origine naturelle tels que des œufs de poisson ou des billes d’alginate, ou synthétiques comme des capsules polymères remplies d’un mélange xylitol-érythritol. Le saccharose, le tanin, la résine résorcinol-formaldéhyde, etc., ont été utilisés comme précurseurs de carbone. L’influence des conditions de réaction pendant le traitement hydrothermal ou la pyrolyse a été étudiée afin de trouver les conditions optimales pour contrôler le diamètre et la structure des matériaux finaux. Les propriétés d’absorption des micro-ondes par une hétérostructure consistant en une monocouche ordonnée de sphères de carbone vitreux, creuses ou poreuses, ont été étudiées dans la bande Ka (gamme de fréquences de 26-37 GHz), des points de vue expérimental et théorique. Des tests préliminaires pour concentrer l’énergie solaire, afin d’augmenter l’évaporation thermique solaire, ont également été réalisés dans cette thèse
In the present work, we proposed for the first time to synthesize hollow / porous carbon spheres by hydrothermal treatment and subsequent pyrolysis of templates, either natural such as fish eggs or alginate beads, or synthetic such as polymer capsules filled with xylitol-erythritol blend. Sucrose, tannin, resorcinol-formaldehyde, etc., were used as carbon precursors. The influence of the reaction conditions during the hydrothermal treatment or the pyrolysis was investigated in order to find the optimal reaction conditions and to tune the diameter and the porosity of the resultant materials. The microwave-absorbing properties of a heterostructure consisting of an ordered monolayer of hollow or porous glassy carbon spheres packed in 2D were experimentally and theoretically investigated in the Ka-band (26–37 GHz) frequency range. The first test of the hollow carbon spheres used for concentrating the solar energy and thus improving solar thermal evaporation was also carried out in this thesis

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Camus, Olivier. "Modélisation des propriétés magnétiques de matériaux ferrite et de composites à base de ferrite absorbant le rayonnement électromagnétique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL022N.

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Abstract:

Cette étude porte sur la modélisation de la perméabilité magnétique de ferrites pour leur utilisation en tant qu'absorbants aux ondes hyperfréquences. Les ferrites étudiés se trouvent sous la forme de matériaux frittés ou de composites. L’absorption d'une onde électromagnétique par des ferrites frittés est provoquée par la rotation de l'aimantation dans des domaines magnétiques et par le déplacement des parois entre ces domaines. Nous développons des modèles basés sur l'association de phénomènes résonants et/ou relaxants pour représenter la dépendance en fréquence de la perméabilité magnétique. Ces différents modèles sont validés expérimentalement pour déterminer celui qui représente le mieux les mesures de perméabilité de ferrites frittés ou de composites à base de ferrite. Les matériaux composites sont constitués d'une matrice polymère non magnétique au sein de laquelle sont dispersées des particules magnétiques de ferrite. De nombreuses lois de mélange ont été développées dans le but de modéliser la perméabilité de tels matériaux. Certaines de ces lois, basées sur l'approximation quasi-statique ou sur l'hypothèse du milieu effectif, sont appliquées à des mesures expérimentales. Cependant, ces lois, au contraire de la loi du milieu effectif généralisé (GEM), ne peuvent représenter la transition entre l'état non magnétique et l'état magnétique du composite à la percolation. L’analyse d'image effectuée sur les composites permet de valider les paramètres de la GEM et de vérifier si cette loi peut devenir prédictive

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Lubrano, Lavaderci Frédéric. "Sur la diffraction électromagnétique par des réseaux bi-périodiques : applications au contrôle des propriétés de réflexion d'un matériau." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10523.

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Mdarhri, A. "Propriétés électromagnétiques de matériaux hétérogènes: Approche expérimentale et modélisation." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583599.

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Abstract:

Ce travail présente, tout d'abord, l'étude des propriétés électriques (conductivité, permittivité) d'une matrice thermoplastique contenant du noir de carbone. Nous mettons en évidence les facteurs influençant ces propriétés en continu, basses fréquences et en micro-ondes à l'aide des techniques de spectroscopie diélectrique dynamique. L'influence de déformations mécaniques uniaxiales sur la permittivité en micro-ondes a été étudiée. Ensuite, les effets de la nature de la matrice et de l'arrangement spatial des nanotubes de carbone multiparois NTC sur les propriétés électriques des composites époxyde/NTC et latex /NTC ont été abordés. Les théories de la percolation et du milieu effectif sont utilisées pour décrire les mécanismes de transport électronique dans ces composites.

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Mdarhri, Ahmed. "Propriétés électromagnétiques de matériaux hétérogènes : approche expérimentale et modélisation." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13372.

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Abstract:

Ce travail présente, tout d'abord, l'étude des propriétés électriques (conductivité, permittivité) d'une matrice thermoplastique contenant du noir de carbone. Nous mettons en évidence les facteurs influençant ces propriétés en continu, basses fréquences et en micro-ondes à l'aide des techniques de spectroscopie diélectrique dynamique. L'influence de déformations mécaniques uniaxiales sur la permittivité en micro-ondes a été étudiée. Ensuite, les effets de la nature de la matrice et de l'arrangement spatial des nanotubes de carbone multiparois NTC sur les propriétés électriques des composites époxyde/NTC et latex/NTC ont été abordés. Les théories de la percolation et du milieu effectif sont utilisées pour décrire les mécanismes de tansport électronique dans ces composites.

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Lepidi, Angela. "Condensats de Bose-Einstein dans le Secteur électrofaible et Traitement Général des Perturbations Primordiales." Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077233.

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Abstract:

Dans la première partie, nous analysons la possible réalisation de condensats de Bose-Einstein dans l'univers primordial. Nous montrons que, dans la phase brisée de la théorie électrofaible, les bosons W peuvent condenser et former un état ferromagnétique. Dans ce cas, le plasma primitif peut devenir spontanément magnétique dans des régions macroscopiques et donner lieu à des champs magnétiques. Des effets d'écrantage, dûs au plasma primitif chaud et dense, peuvent transformer le système en un système antiferromagnétique. Afin d'analyser l'impact du milieu, nous étudions l'électrodynamique des condensats de bosons chargés et des fermions de spin 1/2 à température et à potentiels chimiques finis. La longueur de Debye, la fréquence du plasma et la relation de dispersion des photons sont calculées. Dans la seconde partie, nous présentons un formalisme général permettant un calcul systématique des perturbations linéaires et non linéaires pour un nombre arbitraire de fluides cosmologiques dans l'univers primordial. Plusieurs transitions, et en particulier la désintégration de certaines espèces, sont prises en compte. A l'aide de ce formalisme, nous revisitons la question des non-gaussianités d'isocourbure dans le scénario mixte inflaton-curvaton. Nous montrons qu'il est possible d'obtenir des non-gaussianités non négligeables dominées par le mode isocourbe tout en respectant les contraintes actuelles sur la contribution de l'isocourbure au spectre de puissance observé. Nous étudions également des scénarios mettant en jeu deux curvatons en prenant en compte la production de matière noire. Les cas où des non-gaussianités non négligeables peuvent être produites sont examinés
In the first part of this thesis, the possible realization of Bose-Einstein condensates in the early universe is analyzed. It is shown that, in the broken phase of the electroweak theory, W bosons may condense and form a ferromagnetic state with aligned spins. In this case the primeval plasma may be spontaneously magnetized inside macroscopically large domains and form magnetic fields which may act as seeds for the observed today galactic and intergalactic fields. Screening effects, due to the dense and hot primeval plasma, may turn the system into an antiferromagnetic one. To analyze the impact of the medium, electrodynamics of charged condensed bosons and spin 1/2 fermions is studied at non-zero temperature and chemical potentials. The Debye screening length, the plasma frequency, and the photon dispersion relation are calculated. In the second part of this thesis a general formalism, that provides a systematic computation of the linear and non-linear perturbations for an arbitrary number of cosmological fluids in the early Universe, is presented. Various transitions, in particular the decay of some species, are considered. Using this formalism, the question of isocurvature non-Gaussianities in the mixed inflaton-curvaton scenario is revisited. It is shown that one can obtain significant non-Gaussianities dominated by the isocurvature mode while satisfying the present constraints on the isocurvature contribution in the observed power spectrum. Two-curvaton scenarios are also studied, taking into account the production of dark matter. Cases in which significant non-Gaussianities can be produced are investigated

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Delarue, Arnaud. "Prévision du comportement électromagnétique de matériaux composites à partir de leur mode d'élaboration et de leur morphologie." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2001. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003308.

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Abstract:

Prévision du comportement électromagnétique de matériaux composites à partir de leur élaboration et de leur morphologie. Prévoir le comportement électromagnétique de matériaux composites à partir de leur morphologie peut être effectué en deux étapes: la description du matériau, sa caractérisation, sa modélisation dans le but de le similer d'une part et l'application d'un code de prévision de comportement d'autre part. Dans un premier temps, un nano-matériau composite résine/ noir de carbone, élaboré par EADS pour des applications aérospatialess, est observé par microscopie électronique en transmission, caractérisé par des mesures morphologiques, modélisé et simulé par des modèles de structures aléatoires. Un autre composite à base d'inclusions de silice ou zircone-silice noyées dans une matrice d'aluminium ou PMMA est présenté par un arsenal d'outils morphologiques. Outre la caractérisation, ces outils permettent de comprendre l'influence des modes d'élaboration sur la morphologie. Par ailleurs une méthode originale de simulation de structures hétérogènes et anisotropes à base de sphères dures est présentée. A partir des simulations réalisées un code de calcul reposant sur l'itération de fonctions de Green dans l'espace de Fourier a été développé. Ce code nous a permis de mettre en évidence une anomalie de comportement diélectrique concernant la résine. Cette anomalie a été vérifiée par des spectres de perte d'énergie d'électrons (EELS) et le résultat confirmé par analyse d'image en haute résolution.

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Lunet, Guillaume. "Radômes actifs utilisant des matériaux et structures à propriétés électromagnétiques contrôlées." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13862/document.

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Abstract:

Les recherches que nous présentons dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre du développement de nouvelles structures et de l'étude de matériaux accordables en vue d'une intégration industrielle comme radôme actif.Plus particulièrement, ils consistent en la réalisation d'un dispositif micro-onde permettant à la fois un filtrage et une agilité fréquentiels en espace libre. Des structures basées sur des surfaces sélectives en fréquences, pour l'aspect filtrage, et sur des matériaux de type ferroélectrique, pour l'aspect accordabilité, sont développées. Des modélisations et des simulations électromagnétiques montrent que le changement de permittivité du matériau, obtenu par application d'un champ électrique externe, permet le pilotage fréquentiel de la transmission de la structure. Une mise en oeuvre expérimentale complète ces travaux, au cours de laquelle des prototypes ont été fabriqués par des techniques de photolithographie, puis caractérisés en espace libre grâce à un banc ABmm. Les mesures micro-ondes valident ainsi les résultats de simulations menées en amont et montrent les possibilités de contrôler la fréquence de transmission du radôme
The research we present in this memory registers within the framework to develop new structures and to study tunable materials for an industrial integration as an active radome. Specifically, they consist of achieving a free space microwave device for both a filtering behaviour and a frequency agility behaviour. Structures based on frequency selective surfaces, for the filtering aspect, and on ferroelectric materials for the tuning aspect, are developed. Modeling and simulations show that the change of the material permittivity, obtained by applying an external electric field, enable piloting the transmission frequency of the structure. An experimental implementation complete this work and prototypes have been fabricated by photolithography techniques and then characterized in free space with a bench ABmm. Thus, microwave measurements validate the results of simulations and show the possibility to control the frequency transmission of the radome

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Desmarest, Cyrille. "Propriétés électromagnétiques de matériaux superparamagnètiques : préparation, et caractérisation magnétique et optique." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2000. http://www.theses.fr/2000VERSA011.

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Abstract:

Nous allons au cours de ce travail, prendre en compte la réponse d'une assemblée de particules mono domaines magnétiques à l'excitation magnétique d'une onde électromagnétique. Plus particulièrement, nous allons montrer dans le cas de particules de nickel, à partir du calcul de la perméabilité effective, que la relaxation super paramagnétique engendre des conséquences optiques observables dans la partie infrarouge du spectre. Ces calculs utilisent un modèle de milieu effectif original, le modèle "Sheng-Gadenne". Nous présentons les résultats issus de l'étude expérimentale effectuée sur des cermets de ni-al 2o 3 élaborés par co-pulvérisation. A la suite des mesures xps, qui nous ont permis d'identifier les différents éléments présents au sein des cermets fabriqués et qui suggèrent la possibilité d'une oxydation partielle du nickel détecté, nous avons pu, grâce aux nombreuses techniques de caractérisation électronique complémentaires, déterminer la nature fine des inclusions métalliques présentées notamment stem et étude en spectroscopie par perte d'énergie des électrons (eels) permettant de disposer simultanément de la résolution en énergie du spectromètre (0. 5 Ev. ) et de la résolution spatiale (0. 6 nm) du microscope électronique. Il s'agit de grains sphéroi͏̈des constitués d'un coeur de nickel enrobé d'une enveloppe de nickel oxyde. Les inclusions sont reparties de façon homogène dans les échantillons, et leur diamètre varie entre 3 et 8 nm environ. L'étude des propriétés magnétiques à l'aide d'un magnétomètre squid a montré qu'une telle composition est à l'origine d'un comportement magnétique anormal, cependant nous avons pu en confirmer le caractère super paramagnétique

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Eyraud, Franck. "Contribution à l'élaboration et à la caractérisation de céramiques magnétiques de structure spinelle pour l'absorption d'ondes électromagnétiques." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO19007.

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Abstract:

Cette etude s'est interessee aux ceramiques de ferrites de structure spinelle destinees a l'absorption des ondes electromagnetiques. Ces composes ont en effet des temperatures de curie elevees et des proprietes electromagnetiques permettant une absorption des ondes radars dans une large gamme de frequences. Nous exposons dans ce memoire l'elaboration des poudres, la fabrication des ceramiques ainsi que l'usinage de celles-ci. Puis nous developpons la methode utilisee pour la caracterisation electromagnetique des materiaux elabores. Enfin nous traitons du developpement d'un nouvel appareillage permettant la mesure des temperatures de curie

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Seetharamdoo, Divitha. "Étude des métamatériaux à indice de réfraction négatif : paramètres effectifs et applications antennaires potentielles." Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S013.

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Abstract:

Les métamatériaux à indice de réfraction négatif (MIRN) étudiés sont des composites artificiels assimilables à un milieu continu présentant des caractéristiques inédites. Ce mémoire est divisé en trois parties. La première partie traite de l'homogénéisation de composites constitués d'inclusions métalliques dans un diélectrique. L'originalité de notre travail réside dans l'extension des techniques d'homogénéisation classiques aux MIRN. Les limites pour lesquelles les MIRN peuvent être considérés comme des milieux continus sont établies. Une bande de fréquence anormale est mise en évidence. Dans la deuxième partie, des critères de conception ainsi que des règles de dimensionnement de composites magnétiques artificiels sont établies. Nous proposerons ensuite un milieu plus performant. Finalement, nous appliquerons une particularité des MIRN aux antennes : la résonance d'ordre zéro. Le passage du concept à la mise en œuvre sera démontrée à l'aide des résultats dégagés précédemment.

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Guérin, Frédéric. "Contribution à l'étude théorique et expérimentale des matériaux composites chiraux et bianisotropes dans le domaine microonde." Limoges, 1995. http://www.theses.fr/1995LIMO0016.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une meilleure comprehension des proprietes electromagnetiques des milieux chiraux et bianisotropes: il vise a developper des outils d'analyse theorique et experimentale en vue d'une evaluation plus realiste de leurs potentialites. Dans la premiere partie, les resultats essentiels concernant l'analyse electromagnetique de ces materiaux sont presentes, en essayant de preciser les limites de variation et la signification des parametres constitutifs. L'interaction entre une tranche de materiau chiral et une onde plane electromagnetique est examinee. La seconde partie est consacree a la modelisation des materiaux chiraux et bianisotropes microondes sous leur forme actuelle: des composites comprenant des dispersions d'helices miniatures dans des milieux hotes non chiraux. Plusieurs modeles sont developpes, considerant une helice comme un diffuseur elementaire. Parce qu'il etait necessaire de disposer de nouveaux materiaux afin de valider de maniere satisfaisante nos modelisations, la troisieme partie est consacree a l'elaboration et a la caracterisation hyperfrequence (en espace libre) de composites chiraux et bianisotropes, comprenant des dispersions d'helices metalliques ou ceramiques de forte permittivite dans un milieu hote dielectrique. Les differentes methodes experimentales utilisees sont decrites en detail et les resultats presentes couvrent en particulier la birefringence et le dichroisme circulaires, les parametres constitutifs, les coefficients de reflexion, de transmission, et de reflexion sur court-circuit. Dans la quatrieme et derniere partie, les resultats de simulation sont confrontes aux resultats experimentaux pour la majorite des materiaux a helices metalliques et ceramiques mis en forme au laboratoire. On etend ensuite les modelisations aux composites fortement charges et l'on examine l'influence des proprietes radioelectriques du milieu hote (dielectrique ou magnetique) sur les proprietes effectives de composites chiraux. Une comparaison est egalement presentee entre composites chiraux a helices metalliques et dielectriques

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Allaeys, Jean-François. "Propriétés électromagnétiques de nanofils métalliques magnétiques orientés : effets non-réciproques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00290836.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier la possibilité d'utiliser des membranes chargées de nanofils métalliques magnétiques comme matériau non-réciproque dans des circulateurs hyperfréquence. Ces dispositifs utilisent très largement des ferrites polarisés par des aimants permanents, ce qui les rend coûteux et encombrants. Le remplacement de ces ferrites par des membranes de polymère irradié, chargées de nanofils métalliques magnétiques orientés, a déjà donné naissance à un dispositif présentant un effet non-réciproque sans polarisation externe, mais avec des pertes d'insertion de plus de 10 dB. La réduction des pertes d'insertion des dispositifs à membranes chargées de nanofils est recherchée. Dans le cadre de cette thèse, les propriétés du matériau utiles à la conception, à la simulation et à la réalisation de dispositifs non-réciproques sont étudiées. La contribution des différents facteurs de dissipation aux pertes d'insertion est évaluée, ce qui permet d'identifier les facteurs clés et de proposer des solutions réduisant les pertes conducteurs, les pertes magnétiques, et les pertes diélectriques par rapport au dispositif pré-existant. La pertinence de ces solutions est évaluée par les simulations et mesures de dispositifs. Enfin, de nouvelles technologies à explorer sont proposées pour la fabrication du diélectrique à nanofils magnétiques, elles permettraient d'appliquer conjointement les diverses solutions de réduction de pertes présentées dans cette thèse.

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Broydé, Frédéric Jérôme. "Analyse des propriétés électromagnétiques des écrans cylindriques, et application à la caractérisation de l'efficacité de blindage des câbles." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-27-28.pdf.

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Abstract:

La caractérisation d'un câble coaxial présentant une symétrie de révolution parfaite, à l'aide de deux paramètres complexes dépendant de la fréquence, ne peut être directement transposée à des câbles ne présentant pas la symétrie de révolution. Nous justifions qu'il est en première approximation suffisant de retenir cinq principaux types de couplage pour caractériser le comportement d'un câble multiconducteur blindé soumis à l'action de sources extérieures. Pour cette démonstration, nous avons construit une classification des réponses d'un écran généralisé cylindrique excité par des sources extérieures, puis une classification des excitations possibles. Sur la base de cette dernière, nous avons pu définir rigoureusement la matrice d' écrantage le long d'un écran cylindrique, et les sources de tension et de courant équivalentes aux champs dans le cas d'un câble multiconducteur blindé. Par ailleurs, en utilisant la réciprocité, nous avons constaté que cette méthode de caractérisation nous permettait de déterminer l'émission d'un écran cylindrique ou d'un câble par un développement en ondes cylindriques. Sur le plan expérimental, nous avons procédé à des mesures locales et à des mesure globales, qui nous ont notamment permis de déterminer les paramètres caractérisant les performances d'écrantage d'un câble multiconducteur pourvu d'un écran à simple tresse. Enfin, les essais d'illumination globale nous ont permis de mettre en évidence une configuration précise dans laquelle les couplages de type 3 et de type 5 jouent un rôle aussi important que le couplage de type l, auquel se limitent encore de nombreuses analyses.

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Belkadi, Mohamed. "Contribution à l'homogénéisation multi-échelle des propriétés électromagnétiques des matériaux en poudre de fer." Nantes, 2009. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=345e0099-427a-412e-8f6d-01accbc836f0.

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Abstract:

L’utilisation en électrotechnique et en électronique des matériaux en poudres de fer est en plein essor. Ces matériaux sont formésde particules de fer isolées entre elles par une couche diélectrique mince. La performance de ce type de matériaux dépend d’uneutilisation optimale de ces constituants. Cette optimisation nécessite une bonne compréhension de leur comportement à l’échellemacroscopique mais également à l’échelle des particules elles-mêmes. Le rapport important entre les dimensions à l’échelle des poudres et à l’échelle macroscopique ne permet pas une étude globale tout en considérant les phénomènes locaux au niveau des poudres. A cet effet, il est impératif de simplifier la géométrie du dispositif et par conséquent appliquer des méthodes d’homogénéisation. Dans notre travail, une nouvelle approche d’homogénéisation est développée pour l’étude des matériaux en poudres de fer. La démarche consiste en la génération de cellules élémentaires qui tiennent compte de la densité du matériau et de la nature aléatoire de la distribution des particules dans le volume. Cette géométrie tient également compte de la forme irrégulière des poudres et de la variation de leurs tailles. La géométrie sert par la suite à calculer la perméabilité équivalente du matériau et à,estimer ses pertes. La résolution des équations électromagnétiques a été effectuée par une modélisation 3D basée sur les éléments de Withney développée sous l’environnement Matlab. Le modèle et la méthode de travail proposés contribuent à une bonne compréhension du comportement des matériaux en poudres de fer
The use of the iron powders material in electrical and electronic devices is growing rapidly. These materials are composed by iron particles coated by a thin dielectric layer. The performance of this type of material depends on an optimal use of its components. This optimization requires a good understanding of their behaviour at the macroscopic scale as well as at the particle scale. The important ratio between the global material dimensions and the size of the particles does not allow a global study considering, at the same time, the local phenomena at the powders level. For that purpose, it is imperative to simplify the geometry of the device and therefore apply the homogenization methods. In our work, a new non linear homogenization approach is developed for the study of iron powder materials. This approach consists of new generations of elementary cells which take into account the density of the material and the randomized distribution nature of the particles in a volume. This new geometry reflects the irregular shape of the powders and the variation of their sizes. This elementary geometry serves to calculate the equivalent permeability of the material and to evaluate its losses. Solving the electromagnetic equations has been done by a 3D model based on Whitney elements developed under the Matlab environment. The proposed work contributes to a good comprehension of the soft magnetic composite behaviour

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Hoppe, Sandrine. "Contribution à l'étude de deux procédés d'élaboration de matériaux composites présentant des propriétés d'absorption aux ondes hyperfréquences." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_HOPPE_S.pdf.

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Abstract:

L’objet de cette thèse est l'étude de procédés d'élaboration de matériaux composites présentant des propriétés d'absorption aux ondes hyperfréquences. Ces matériaux sont constitués d'une matrice polymère au sein de laquelle sont dispersées des particules conductrices. Leurs propriétés d'absorption sont fonction de la fraction volumique, de la taille, de la forme et de la répartition spatiale des inclusions. Cette répartition, qui dépend des conditions expérimentales d'élaboration de ces matériaux, est le paramètre déterminant de la qualité de la réponse électromagnétique. Deux procédés d'élaboration ont fait l'objet d'une analyse approfondie: (1) le malaxage par extrusion d'un polymère thermoplastique et de particules de noir de carbone (2) l'encapsulation de particules de noir de carbone au cours de deux polymérisations radicalaires conduites en suspension. Dans une première partie, la modélisation du mélange des deux constituants dans l'extrudeuse est effectuée. Elle repose sur une approche systémique utilisant le couplage entre un modèle d'écoulement du polymère en l'absence du noir de carbone et un modèle de dispersion des particules de noir de carbone. La deuxième partie concerne la mise au point et l'optimisation des principaux paramètres du procédé d'encapsulation. L’observation par microscopie optique et électronique à transmission, couplée à l'analyse quantitative d'images, est une méthode performante pour caractériser la dispersion du noir de carbone. La détermination des caractéristiques électromagnétiques des matériaux permet de juger la qualité du mélange vis-à-vis de la propriété recherchée

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Fernez, Nicolas. "Structures périodiques et désordonnées pour l’absorption des ondes électromagnétiques." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I081/document.

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Abstract:

L’absorption des ondes électromagnétiques est un objectif suscitant beaucoup d’intérêt de nos jours notamment pour les applications en furtivité dans le domaine militaire, mais également dans le domaine civil pour limiter l’exposition aux signaux de communication sans fil et pour préserver l’intégrité des informations échangées. La conception d’absorbants pour le domaine des basses fréquences reste un challenge dans la mesure où l’épaisseur des objets est proportionnelle à la longueur d’onde, ce qui peut se traduire par des masses et des encombrements importants. Cette caractéristique est un facteur limitant, notamment pour la protection des équipements embarqués. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse est de concevoir des absorbants électromagnétiques à la fois large bande et le moins épais possible pour des faibles fréquences (typiquement entre 1 et 10 GHz). Dans un premier temps, nous avons cherché à comprendre le rôle des paramètres constitutifs des matériaux (permittivité et perméabilité complexe) dans l’absorption de l’onde. Nous avons ensuite décrit les efficacités d’absorption au sein d’une structure résonante par le biais du facteur de qualité. Sur ces bases de conception, nous avons proposé plusieurs types de structures absorbantes. La première repose sur la structuration d’un matériau composite ferromagnétique par ajout de motif métallique ou par détourage. Les motifs fractals (courbes de Moore) ont permis d’obtenir des largeurs de bandes relatives de l’ordre de 130 %, à 90 % d’absorption en puissance, autour de la fréquence de 7 GHz, avec une épaisseur faible devant la plus grande longueur d’onde absorbée. Les autres absorbants étudiés dans cette thèse présentent une structuration MIM (métal/ isolant/ métal) avec des résonateurs répartis aléatoirement. La distribution aléatoire du premier absorbant, dimensionné pour des fréquences voisines de 10 GHz, suit la loi de probabilité de Poisson où les résonateurs peuvent se superposer. Nous avons utilisé des outils mathématiques permettant de décrire la topologie de la distribution afin de relier la géométrie de l’absorbant à l’absorption de l’onde électromagnétique. Deux autres structures aléatoires, dimensionnées pour les longueurs d’ondes millimétriques, répartissent les résonateurs avec une condition de non contact. Nous montrons qu’une augmentation du nombre de résonateurs permet d’obtenir une absorption supérieure à 90 % avec un élargissement de bande. Enfin, nous avons mené une étude de prospective en vue d’étudier la réponse d’une métasurface aléatoire aux ondes électromagnétiques et acoustiques dans le domaine infrarouge
Absorption of electromagnetic power arouses a lot of interest not solely for stealth applications in military domain, but also in civil life to reduce the exposure to wireless communication signals and to preserve the totality of exchanged information. Absorbers designing for low frequency domain remains a challenge since the object’s thickness has to be proportional to the working wavelength, which leads to significant mass and size. This characteristic is a limiting factor, especially for the on-board equipment protection. That is why the main objective of this thesis is to design a low-profile electromagnetic absorber specified for broadband operation at low frequency (typically between 1 and 10 GHz). First, we tried to deeply understand the role of materials’ constitutive parameters (complex permittivity and permeability) in the power absorption. Next we described the absorption efficiency by a resonant structure in terms of quality factor, thus introducing a balance condition. From this design rules, we proposed several types of absorbing structures. The first one is based on a ferromagnetic composite material structuration either by addition of metallic pattern or by etching technique. Fractals patterns (Moore’s curve) enabled to obtain a relative frequency bandwidth in the range of 130 %, for 90 % power absorption, around a frequency of 7 GHz, for a thickness which is a fraction absorbed wavelength. The other absorbers studied during this thesis display a MIM (metal/ isolator/ metal) structuration with randomly distributed resonators. The random distribution of the first absorber, sized for operating frequencies around 10 GHz, obeys the probability law of Poisson in which overlapping between resonators is allowed. We used some mathematical tools to describe the random distribution’s topology in order to link the absorber’s geometry to the electromagnetic power absorption characteristics. Two other random structures, dimensioned for millimeter wavelengths, distribute the resonators with a no contact condition. We showed that by increasing of density of the resonators, one can obtain an absorbance higher than 90 % with a bandwidth enhancement. Finally, we carried out a prospective study in order regarding a random metasurface which can behaves as a common platform for electromagnetic and acoustic waves in the infrared domain

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Vigneras, Valérie. "Modélisation de structures hétérogènes en vue de la conception de matériaux à propriétés électromagnétiques spécifiques." Bordeaux 1, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR10619.

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La modélisation des structures hétérogènes est indispensable pour la conception de matériaux à propriétés électromagnétiques spécifiques. Les lois de mélanges n'étant pas applicables au cas de matériaux a fort contraste diélectrique, un modelé utilisant la multidiffusion est développe théoriquement a partir des équations de mie. Des calculs numériques de section efficace de diffusion monostatique et bistatique ont été effectués à partir des équations de diffusion par une sphère, et compares a des résultats expérimentaux de mesures en propagation libre. Le résultat de l'étude de matériaux hétérogènes en large bande de fréquence est discuté

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Jarrige, Raphaëlle. "Détermination des propriétés optiques de matériaux granulaires." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00831549.

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Abstract:

La caractérisation de matériaux diffusants, tels les pigments, par leur indice optique complexe demeure actuellement un véritable challenge. Cet indice est la caractéristique intrinsèque au matériau, et est de ce fait, indispensable pour la simulation d'effets colorés et peut, dans le champ de la conservation-restauration, permettre la mise en place d'une méthode d'identification non-ambigüe des matériaux composant les œuvres d'art. L'objectif de cette recherche est d'élaborer une méthodologie permettant de déterminer l'indice optique complexe de ce type de matériaux. Elle constitue l'étape primordiale à l'élaboration d'une base de données d'indices optiques des pigments. Dans un premier temps, une étude théorique des phénomènes conjoint de diffusion et d'absorption résultant de l'interaction d'une onde électromagnétique avec un diffuseur, ou un ensemble de diffuseurs homogènes et sphériques, est développée. Elle consiste à définir l'influence des paramètres intrinsèques (des matériaux) et morphologiques (d'un milieu) sur les résultats obtenus lors de la résolution de l'équation du transfert radiatif (ETR) traité par la méthode 4-flux et de la théorie de Mie dans le sens direct. Dans un second temps, nous aborderons le problème inverse. À savoir, dans notre cas, remonter à l'indice complexe de particules diffusantes à partir des propriétés optiques de la couche. Nous illustrerons cette approche par l'étude d'un pigment rouge, le cinabre. Le modèle de calcul développé prend en compte les flux diffus et les flux spéculaires, mesurés sur les échantillons par spectrophotométrie couplée à une sphère d'intégration dans le domaine du visible

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Han, Xiaoke. "Métamatériaux pour la réduction des couplages électromagnétiques dans les réseaux d’antennes planaires." Paris 10, 2013. http://www.theses.fr/2013PA100076.

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Abstract:

Un des impératifs, en premier d’ordre commercial, des opérateurs de communications mobiles et d’équipementiers électroniques modernes est d’augmenter l'intégration des systèmes pour accroitre leur fonctionnalité tout en réduisant l'espace et le coût final : « obligation de compacité ! ». Cela répond à la nécessité de transmettre des informations à très haut débit pour satisfaire la demande des utilisateurs : « De plus en plus d’antennes de fonctionnalité très variée sur des bandes de fréquences au nombre incalculable et de dimensions de plus en plus petites, à insérer dans de volumes réduits (systèmes miniaturisés) en préservant leurs performances ». Or c’est dans ces confinement que les niveaux des interférences électromagnétiques (IEM) et des couplages mutuels sont les plus forts. Ils peuvent présenter une réelle menace pour le fonctionnement des systèmes en réduisant considérablement leurs performances et en particulier pour certains de ces composants qui travaillent à de faibles niveaux de tension de seuil, vulnérables aux bruits EM. La réduction du niveau de ces perturbations devient un enjeu crucial auquel est confronté les concepteurs aussi bien d'équipements électroniques (circuits intégrés, carte de circuits imprimés, interconnections,. . ) que de systèmes d’antennes et de réseaux d’antennes. Le problème qui nous intéresse ici est celui des perturbations EM et couplages mutuels « intentionnels » dus au fait que les éléments rayonnants soient placés à proximité les uns des autres et partagent souvent, un plan de masse (ou de référence) commun. Plusieurs stratégies ou techniques peuvent être mises en œuvre et/ou développées pour réduire ces perturbations électromagnétiques (IEM et couplages EM). Parmi ces techniques, on trouve l'isolation des composants critiques par le blindage, l'adaptation, le filtrage, l'ajout de matériaux et absorbants, et des matériaux à pertes… Cependant, on notera que toutes les techniques sont valables pour une certaine bande de fréquence et qu’elles ne peuvent pas protéger le système pour les IEM qui se produisent à des fréquences différentes ; en dehors de ces bandes. C’est une limitation principale de ces stratégies. Pour le domaine des antennes (Entrées-multiples et sorties-multiples MIMO mobiles ou système d’antennes pour émission/réception par exemple), plusieurs procédés (stratégies ou techniques) de découplage ont été proposés pour améliorer l'isolation entre deux antennes rapprochées. Elles sont développées en fonction du niveau de l’isolation demandée, pour une distance inter-élément imposée par l’application en cours. Ainsi par exemple, 10 - 15 dB d’isolation sont généralement suffisants pour obtenir une faible corrélation dans les MIMO leur permettant d’assurer de bonnes performances, alors qu’une isolation, meilleure que 60 dB est exigée pour une application d’antenne radioaltimètre ! On veillera systématiquement à vérifier par la mesure, que l’efficacité, le gain et les diagrammes de rayonnement des prototypes antennes conçues avec ces stratégies d’isolation soient conformes aux spécifications et qu’aucune altération n’est introduite, bien au contraire on devrait réaliser une amélioration pour certains de ces paramètres. Parmi les techniques proposées récemment, celle qui utilise un élément parasite (sans aucun contact avec les antennes actives) de faibles dimensions par rapport à la longueur d’onde pouvant fournir l'effet de découplage attendu. L’élément parasite est inséré à mi-distance entre les antennes. Il peut être conçu comme : - Un défaut dans le plan de masse ou « Defected Ground Structure ; DGS ». - Un métamatériau tel que les surfaces à haute impédance (SHI) de Sievenpiper (travaux de 1999). Ces structures peuvent fournir une caractéristique très appréciée, celle de supprimer la propagation des ondes de surface dans une bande de fréquence donnée. Les travaux présentés dans cette thèse sont focalisés sur l’étude des structures métamatériaux (MTM) et de leurs propriétés de suppression des ondes de surface et le potentiel de leur application à réduire les couplages mutuels entre les antennes imprimées sur un substrat microruban. On étudiera spécialement la réduction des couplages mutuels liés aux courants de surface à travers le substrat. Nous proposerons l’étude de plusieurs structures métamatériaux de propriétés très différentes : - Les structures périodiques présentant une bande interdite (ou bandgap) totale pour tous les modes de propagation ; dites EBG, - Les structures Uni-planaires qui arrêtent de propagation des ondes de surface (TE et/ou TM) dans une direction privilégiée. Ce sont des matériaux qui présentent soit une permittivité négative (ENG) soit une perméabilité négative (MNG). Et de ce fait, les modes de propagation sont des modes évanescents
One of the requirements, commercial in the first order, of mobile operators and modern electronic equipment is to increase the integration of systems with the aim to boost functionality while reducing space and the final cost “requirement of compactness!” This responds to the need to transmit information at very high speed to meet the demands of users: "Inserting more and more smaller antennas of a huge functionality with a high variety of innumerable frequency bands, into small volumes (miniaturized systems) still maintaining their performances. ” But in that containment, the levels of electromagnetic interference (EMI) and mutual coupling is the strongest. They can present a real threat to the functioning of the systems, by significantly reducing their performances and especially for some of these components that work with low level of threshold voltage, vulnerable to EM noise. Reducing the level of these disturbances becomes a critical issue faced by designers as well as electronic equipment (integrated circuits, printed circuits, interconnections. . . ) as antenna systems and antenna arrays. The problem that concerns us here is that of EM interference and mutual coupling "intentional" due to the fact that the radiating elements are placed close to each other and often share a ground plane (or reference) common. Several strategies and techniques can be implemented and/or developed to reduce electromagnetic interference (EMI coupling and EM). Among these techniques is the isolation of critical components for the shield, adaptation, filtering, adding of material absorber, and losses materials. . . However, note that all techniques are valid for a certain frequency band and they cannot protect the system for EMI that occur at different frequencies; outside these bands. This is a major limitation of these strategies. In the field of antennas (multiple-input and multiple-output, or MIMO mobile antenna system for transmitting/receiving for example), several processes (strategies or techniques) decoupling have been proposed to improve the isolation between two antennas. They are developed based on the level of insulation required for inter-element imposed by the current application remotely. For example, 10 to 15 dB of isolation are generally sufficient to obtain a low correlation in MIMO enabling them to ensure good performance, whereas isolation better than 60 dB is required for an application of radio altimeter antenna! We always take care to check the extent that the effectiveness, gain and radiation patterns of prototype antennas designed with these strategies insulation conform to specifications and that no alteration is made; rather they should achieve an improvement in some of these parameters. Among the techniques recently proposed, which uses a parasitic element (without any contact with the active antennas) of small dimensions relative to the wavelength which can provide the expected effect of decoupling? The parasitic element is inserted midway between the antennas. It can be designed as: - Defected Ground Structure; DGS. - A metamaterial as high surface impedance (SHI) of Sievenpiper (work of 1999). These structures can provide a very popular feature that suppress the propagation of surface waves in a given frequency band. The work presented in this thesis focused on the study of metamaterial structures (MTM) and their properties suppression of surface waves and their potential application to reduce the mutual coupling between microstrip antennas printed on a substrate. We specifically consider reducing mutual coupling associated with surface currents through the substrate. We propose the study of several metamaterial structures very different properties: - Periodic structures with a total bandgap for all modes of propagation; named EBG - Unit-planar structures that stop the propagation of surface waves (TE and/or TM) in a preferred direction. These are materials that have either a negative permittivity (ENG) or a negative permeability (MNG). And thus the propagation modes are evanescent modes

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Mata, Wilson Da. "Récupération assistée des pétroles visqueux par ondes électromagnétiques." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT042H.

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Abstract:

Le chauffage par ondes electromagnetiques peut etre utilise pour la recuperation des gisements d'hydrocarbures lourds a partir d'un simple puits. La methode, qui ne depend pas de la conductivite thermique du milieu, est basee sur l'echauffement en volume du gisement par l'energie rayonnante. Les dipoles asymetriques isoles sont bien adaptes pour une telle application. Les proprietes de ces antennes sont revisees et une technique d'adaptation d'impedances au cours du procede est proposee. Des methodes de mesure de la permittivite complexe pour la bande de radiofrequences et des microondes sont presentees et appliquees pour des milieux artificiels humides pollues par des petroles visqueux. Les resultats obtenus et le modele propose sont utilises pour l'evaluation, theorique et experimentale en echelle laboratoire, des distributions spatiales dans le milieu de la puissance absorbee et de la variation en temperature. Ils ont servi pour evaluer l'application, en echelle terrain, de la methode pour des gisements de petrole

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Yang, Kang. "Numerical and semi analytical models for electromagnetic ring expansion test." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2350.

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Abstract:

Le taux de déformation des matériaux est élevé pendant le soudage / formage à grande vitesse, le découpage, le sertissage, etc. Les propriétés des matériaux sous déformation à grande vitesse ne suivent pas la même loi que dans le cas de chargement quasi statiques. La caractérisation des matériaux à taux de déformation important est assez difficile et nécessite des équipements sophistiqués. Grâce au développement de la technologie de formage électromagnétique, le test d'expansion d'anneau électromagnétique présente un grand potentiel à utiliser pour caractériser les matériaux à haute vitesse de déformation. Pendant le test d’expansion de l’anneau électromagnétique, la pièce à usiner peut atteindre une vitesse d’expansion de l’ordre de 100m/s et une vitesse de déformation de 104 s-1. Par conséquent, ce test peut être utilisé pour prédire les paramètres du matériau, tels que la dureté et la ductilité à déformation à grande vitesse. Pour d’atteindre cet objectif, un modèle approprié décrivant le processus est nécessaire. Ce modèle doit contenir un couplage électromagnétique-mécanique-thermique pour bien décrire le problème multi-physique. Il existe deux méthodes principales de modélisation dans la littérature, viz. Les méthodes semi-analytiques et les méthodes des éléments finis (parfois combinées avec la méthode des éléments limitants). Les méthodes semi-analytiques nécessitent un temps de calcul court mais offrent une faible précision par rapport aux méthodes des éléments finis. Cependant, en raison de la complexité du couplage multi-physique, l’erreur de calcul est difficile à estimer. De plus, les déformations hétérogènes ainsi que les états de contrainte compliqués peuvent influencer l’identification. Dans ce sens, cette thèse s’est principalement concentrée sur les méthodes d’analyse et de modélisation du test d’expansion d’anneau électromagnétique, incluant les comportements locaux et les phénomènes dynamiques à l’aide des outils expérimentaux et numériques. Par ailleurs, cette thèse comprend aussi le développement d’un méthode semi-analytique permettant le couplage multi-physique, ce qui a été validé par un modèle numérique idéal et par des tests expérimentaux. Les résultats expérimentaux ont été obtenus à l’aide d’une caméra à grande vitesse et du vélocimétrie photovoltaïque Doppler (PDV) pour différents cas tests. Ils ont été utilisés pour déterminer les paramètres du processus et du matériau à l’aide des modèles numériques. Les modèles adaptés pour analyser les états de contrainte et de déformation durant le test d’expansion d’anneau montrent que ce dernier n’est pas un test de traction uniaxial pur comme revendiqué par les chercheurs. En outre, le phénomène de vibration qui se produise de la récupération élastique a été étudié par simulations multi-physiques et par systèmes PDV. Cette étude de récupération élastique permet de mieux comprendre les paramètres influençant du test, ce qui pourrait être utilisé pour contrôler le rebond dans d’autres processus électromagnétique. La méthode de modélisation semi-analytique pour le test d’expansion de l’anneau électromagnétique, qui comprend quatre parties de calcul (partie mécanique, thermique, force de Lorentz et courant de Foucault), a été analysée à l’aide de simulations numériques. Les résultats obtenus ressemblent étroitement aux résultats obtenus par un test idéal et un test expérimental. L’analyse d’erreur des différents aspects physiques permet d’améliorer la précision de calcul semi-analytique, ce qui pourrait être utilisé comme outil supplémentaire d’obtention rapide des paramètres de contrôle dans les tests. Il pourrait aussi être utilisé pour l’identification des paramètres des matériels à déformation à grande vitesse
High stain rate material deformations are prevalent during high speed impacts, high speed forming/welding, cutting, crimping, blast etc. Characteristics of materials under high strain rate deformation do not follow the same as it occurs under the quasi-static loading conditions. However, characterization of materials under high strain rate deformation is always challenging and it requires sophisticated equipment. Thanks to the development in electromagnetic forming technology, the electromagnetic ring expansion test shows a great potential to be used to characterize materials under high strain rate conditions. During the electromagnetic ring expansion test, the workpiece can reach deformation velocities in the order of 100 m/s and a strain rate of up to 104 s-1. Consequently, this test can be used to predict the material parameters such as the strain rate hardening and ductility under extremely high strain rates (strain rates in the order of 103 – 104 s-1). In order to achieve this goal, an appropriate model is required to describe the process. The model should contain an electromagnetic-mechanical-thermal coupling to obtain the accurate multi-physics nature of the problem. There exist two main modeling methods in literature, viz., the semi-analytical methods and finite element methods (sometime combined with boundary element method). Normally, the semi-analytical methods require short calculation time while it provides lower accuracy in comparison with finite element methods. However, due to the complexity of multi-physics coupling, the calculation error is difficult to be analyzed. Moreover, errors in calculation and identification assumptions may also result from heterogeneous deformations or localized specific phenomena (such as local necking at multi points or electric current localization, skin effect, edge effect of Lorentz force etc.) that could influence identification work as well as stress and strain states. Therefore, this thesis mainly focused on the analysis and modeling methods of ring expansion test including local behaviors and dynamic phenomena with the help of experimental and numerical tools. Moreover, this thesis also includes a development of a semi-analytical method with multi-physics coupling capabilities, which has been validated using a theoretical model and experimental frameworks. Experimental measurements were obtained using high-speed cameras and photonic Doppler velocimetry (PDV) for various test cases are used together with numerical models to investigate the process and material parameters. The models used to analyze the stress and stain states during a ring expansion test show that the ring expansion test is not a pure uniaxial tensile test as claimed by researchers. Besides, another potential process behavior, the vibration phenomena that occurs during the elastic recovery was investigated using multi-physics simulations and PDV systems. This investigation of the elastic recovery helps to understand the potential influencing parameters of the test those are applicable and could be used to control the springback phenomenon during other electromagnetic forming processes. The semi-analytical modeling method for ring expansion test including four calculation parts (mechanical part, eddy current, Lorentz force calculation, thermal part) were analyzed with the help of numerical simulations. The results obtained from analytical work closely resemble with the numerical simulations for both theoretical model and an experimental case study. The error analysis of various physical aspects allows improving the accuracy of semi-analytical calculation that could be used as an additional platform to obtain rapid calculation of the test conditions. This semi-analytical method could be extended in the future to identify material parameters under high strain rate deformations

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Arbenz, Laure. "Caractérisation des propriétés électromagnétiques des matériaux magnétiquement doux : application aux roues polaires de machine à griffes." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0010/document.

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Abstract:

La construction électrique reposant en grande partie sur l’utilisation des propriétés électromagnétiques du fer et de ses alliages, les concepteurs ont besoin d’une connaissance précise de ces propriétés. Les caractéristiques des matériaux magnétiques doux, typiquement celles de l’acier des roues polaires d'une machine à griffes, peuvent être notablement impactées par les procédés de fabrication. Celles-ci doivent alors être caractérisées directement sur la pièce finale. Dans ce travail, on propose une méthode de mesure non destructive combinant une démarche opératoire et la simulation par éléments finis afin de caractériser la conductivité électrique locale des roues polaires. Afin d’adapter les paramètres expérimentaux à la géométrie de la pièce considérée, et à l’aide d’un diagramme 5M (ou diagramme d'Ishikawa), une démarche d’optimisation de la méthode est entreprise. Puis l’incertitude de mesure est déterminée à l’aide de deux démarches différentes. Cette méthode est ensuite exploitée pour mener une étude sur une population de roues polaires extraites de la chaîne de production. Dans un second temps, la méthode est étendue pour la mesure de perméabilité incrémentale. Des essais sur tôles épaisses ont permis de valider l’approche proposée à l'aide du même type de capteur. Par ailleurs, une étude complémentaire par éléments finis 3D a permis de mettre en évidence les limites de l'approche analytique, notamment lorsque la perméabilité de la plaque et son épaisseur deviennent trop importantes. Finalement, cette méthode est appliquée au cas des roues polaire, dans le cadre d’une approche qualitative, en vue d’une application de type contrôle qualité
Electrical energy conversion devices are based on the use of electromagnetic properties of iron and its alloys. Therefore, an accurate knowledge of these properties is required for the designers. The characteristics of the soft magnetic materials, typically those of a claw pole rotor, can be significantly impacted by the manufacturing processes. Consequently, these properties must be characterized directly on the manufactured magnetic piece. In this work, a non-destructive measurement method combining an operative approach and the finite element simulation is proposed to characterize the local electrical conductivity of the claw pole rotor. The choice of the experimental parameters associated to the claw pole rotor geometry is optimized using the Ishikawa diagram. Then, the measurement uncertainty is determined using two different approaches. This method is applied to perform a study on a population of claw pole rotors issued from the manufacturing chain. Secondly, the method is extended to incremental permeability measurement. Tests on thick sheets were realized to validate the proposed approach with the same type of sensor. Moreover, a complementary study in 3D finite element has emphasized the limitations of the analytical approach, especially when the permeability of the plate and its thickness become significant. Finally, this method is applied to the case of claw pole rotors through a qualitative approach for a quality control application

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Bresson, Paul. "Étude des phénomènes thermiques ultrarapides dans les nanostructures plasmoniques." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST005.

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Abstract:

La thermoplasmonique est une branche de la plasmonique exploitant les phénomènes thermiques dans des structures métalliques. Longtemps regardées comme problématique, les pertes par effet Joule dues à l’absorption de la lumière par des nanoparticules métalliques sont maintenant considérées comme un point de départ pour de nombreuses applications : nanosources thermiques en médecine, enregistrement magnétique, catalyse chimique, thermotronique ou la conversion d’énergie.L’usage de laser femtosecondes sur des structures plasmoniques, permet de créer des nanosources thermiques confinées spatialement atteignant des températures électroniques très élevées devant la température du réseau atomique. L'absorption par un métal d'une impulsion d'énergie peut être décrite en trois étapes principales. Tout d'abord, une absorption des photons par les électrons du métal augmentant l'énergie des électrons à l'échelle de la centaine de femtosecondes avec des températures électroniques pouvant atteindre des milliers de degrés Kelvin alors que la température du réseau, elle, reste quasiment constante. Puis une deuxième étape au cours de laquelle les interactions électron-phonon transmettent l'énergie absorbée par les électrons au réseau, ce qui permet à l'énergie des électrons et du réseau d'atteindre un équilibre. Enfin, l’énergie est dissipée dans le substrat entourant le métal par conduction thermique.Il existe un grand nombre de modèles dans la littérature permettant de décrire le non-équilibre entre électrons et phonons mais cependant, une comparaison rigoureuse et quantitative avec des données expérimentales fait défaut pour valider ou invalider ces modèles. Cela a été l’objectif principal de cette étude.Afin d’étudier ces phénomènes, j’ai utilisé une expérience pompe-sonde où la pompe permet un chauffage ultra-rapide de l’échantillon ce qui provoque un changement de la permittivité dudit matériau. Le faisceau sonde permet alors de mesurer les variations dans le spectre de réflexion et de transmission, provoquées par le changement de permittivité.J’ai mis en place un code numérique permettant de modéliser l’évolution de la température dans un maillage 3D d’une structure composé d’éléments diélectriques et métalliques. Ce modèle thermique prend en compte les divers phénomènes de transport d’énergie dans un métal tel que le couplage électron-phonon, la conduction thermique électronique et des phonons et le déplacement balistique des électrons non thermalisés. Puis, via un modèle de la permittivité en fonction de la température prenant en compte les transitions interbandes et intrabandes, ce modèle a été couplé à un modèle optique permettant de simuler l’évolution des spectres optiques d’une structure en fonction de sa température afin de pouvoir confronter ce modèle numérique aux résultats expérimentaux par des ajustements des données.Ce modèle numérique a été validé sur de nombreuses expériences pompe-sonde effectuées sur des films d’or de diverses épaisseurs et des réseaux de nanostructures d’or sur verre ou sur film d’or. Nous avons pu montrer que parmi le très grand nombre de paramètres optiques et thermiques intervenant dans le modèle, toutes ces données expérimentales pouvaient être ajustées en utilisant un très petit nombre de paramètres libres, confirmant ainsi la robustesse du modèle. Enfin, ce modèle a pu être utilisé pour concevoir et optimiser des réseaux de structures permettant la mise en évidence expérimentale de la propagation de la chaleur sur des échelles de quelques centaines de nanomètre au sein d’une nanostructure d’or
Thermoplasmonics is a branch of plasmonics exploiting thermal phenomena in metallic structures. Long regarded as problematic, Joule losses due to the absorption of light by metallic nanoparticles are now considered as a starting point for many applications: thermal nanosources in medicine, magnetic recording, chemical catalysis, thermotronics or energy conversion.The use of femtosecond lasers on plasmonic structures, allows the creation of spatially confined nanosources of heat reaching very high electronic temperatures compared to the temperature of the atomic lattice. The absorption by a metal of a pulse of energy can be described in three main steps. Firstly, an absorption of photons by the electrons of the metal increases the electron energy on the scale of a hundred femtoseconds with electronic temperatures that can reach thousands of Kelvin, while the lattice temperature remains almost constant. Then, a second step, in which the electron-phonon interactions transmit the energy absorbed by the electrons to the grid, allowing the electrons and phonons to reach equilibrium. Finally, the energy is dissipated into the substrate surrounding the metal by thermal conduction.Many models exist in the literature to describe the non-equilibrium between electrons and phonons. However, a rigorous and quantitative comparison with experimental data is lacking to validate or invalidate these models. This was the main objective of this study.To study these phenomena, I used a pump-probe experiment where the pump allows an ultra-fast heating of the sample which causes a change in the permittivity of the metal. The probe beam then allows to measure the variations in the reflection and transmission spectrum, caused by the change in permittivity.I set up a numerical code allowing to model the temperature evolution in a 3D mesh of a structure composed of dielectric and metallic elements. This thermal model takes into account the various energy transport phenomena in a metal such as electron-phonon coupling, electron and phonon thermal conduction and ballistic displacement of non-thermalized electrons. Then, via a model of permittivity as a function of temperature taking into account the interband and intraband transitions, this model was coupled to an optical model to simulate the evolution of the optical spectra of a structure as a function of its temperature in order to be able to confront this numerical model with the experimental results by data fitting.This numerical model has been validated on numerous pump-probe experiments carried out on gold films of various thicknesses and gold nanostructure arrays on glass or gold film. We were able to show that, among the very large number of optical and thermal parameters involved in the model, all these experimental data could be adjusted using a very small number of free parameters, thus confirming the robustness of the model. Finally, this model was used to design and optimize samples allowing the experimental demonstration of heat propagation on scales of a few hundred nanometers within a gold nanostructure

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Soullié, Paul. "Développement méthodologique pour l’optimisation de l’imagerie des propriétés électromagnétiques en IRM." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0152.

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Abstract:

On sait aujourd’hui que les propriétés électromagnétiques (EM) d’un tissu biologique sont l’une des formes d’expression de sa composition ou de sa structure. La question de leur estimation in vivo anime la communauté scientifique depuis longtemps et a ainsi conduit au développement de nombreux outils, de méthodes de mesures brutes à des méthodes d’imagerie plus récemment. À un niveau fondamental, ces études permettent de dévoiler certains mécanismes physiologiques singuliers et contribuent à étoffer notre compréhension du vivant. Depuis peu, l’IRM s’impose comme un moyen privilégié d’y accéder, en permettant notamment de cartographier ces propriétés, dans différentes gammes de fréquence, avec le pouvoir de résolution dont elle est capable. Des progrès récents laissent entrevoir la possibilité de fournir un type de contraste électromagnétique en IRM, spécifique à chaque type tissulaire, et donc prometteur du point de vue clinique en tant que nouveau biomarqueur. Dans le cadre d’une contribution à l’appréhension des phénomènes électromagnétiques in vivo et afin d’évaluer la possibilité d’intégrer des propriétés EM réelles à des modèles plus généraux, nous avons cherché à établir une méthode innovante pour l’imagerie des propriétés électriques (et magnétiques) en IRM. Il existe actuellement deux champs de recherche distincts pour l’investigation électromagnétique en IRM : l’imagerie à basse fréquence, en-dessous de 1 MHz, et l’imagerie à haute fréquence, au-dessus de 50 MHz, selon la modalité de stimulation utilisée. Partant de ces deux voies, nous avons essayé de réfléchir à des stratégies minimisant le recours à du matériel supplémentaire, en plus du scanner, et pouvant ainsi fournir des résultats qualitatifs et quantitatifs dans le cadre d’un examen classique. Les méthodes à basse fréquence ont été évaluées en simulation et abandonnées pour des raisons pratiques : l’information est diluée dans le bruit à ce régime. À haute fréquence, nous avons développé une nouvelle méthode de reconstruction des propriétés EM, basée sur des algorithmes existants. De manière importante, l’idée que nous avions à l’esprit était de fournir une méthodologie facilement transposable à une application clinique, avec un coût numérique relativement modeste. Pour ce faire, nous avons d’abord réalisés des études en simulation, puis des acquisitions sur plusieurs fantômes dédiés. Nous avons finalement réalisé des acquisitions sur volontaires pour évaluer les performances de notre algorithme in vivo. Notre méthode de reconstruction se prête particulièrement bien à l’utilisation de séquences d’écho de gradient avec temps d’écho ultra-court (UTE) ou nul (ZTE). En isolant des informations propres à la signature EM locale dans le signal IRM, nous les utilisons pour fournir des cartes quantitatives de propriétés électromagnétiques, et pouvons estimer la sensibilité de cette reconstruction aux paramètres utilisés pour la modélisation. Nos résultats de simulation montrent d’abord que notre méthode améliore la qualité de reconstruction théorique des techniques existantes. Les résultats qualitatifs confirment la possibilité d’une discrimination immédiate, en termes de contraste, entre des constituants aux propriétés électromagnétiques variables. Les résultats quantitatifs sont encourageants, nous obtenons des valeurs absolues cohérentes par apport aux méthodes existantes pour les propriétés reconstruites dans les gammes qui nous intéressent. Nous contribuons au développement du contraste électromagnétique en IRM, et fournissons de nouveaux indices pour l’optimisation du modèle de reconstruction. Du travail reste à fournir pour tirer le meilleur bénéfice des séquences UTE/ZTE et améliorer la robustesse de nos reconstructions. Après finalisation de l’optimisation numérique, la méthode sera évaluée pour reproductibilité dans plusieurs organes tests avant d’être intégré à un protocole standard
It is now well accepted that electromagnetic (EM) properties of biological tissues are characteristic features related to their contents or their structure. It has been an old issue to seek for ways to estimate these properties in vivo, and has thus led the scientific community to develop numerous specific tools, from raw measurement technologies to imaging methods more recently. On a fundamental level, these works make it progressively possible to reveal some specific physiological mechanisms and are contributing to improve our understanding of the living. Recently, Magnetic Resonance Imaging (MRI) has become a privileged tool in this framework, allowing among other things the reconstruction of electrical and magnetic properties in different frequency ranges, with its distinctive resolution power. Recent progress suggest it could be possible to provide a tissue-specific electromagnetic MR contrast, that we consider as promising new biomarker from a clinical perspective. In a quest to give new insights for a better understanding of in vivo electromagnetic phenomena, as well as contributing to a comprehensive approach of EM modelling, we have endeavoured to develop an innovative electromagnetic mapping method with an MR scanner. In the MR community, the study of EM properties led to the development of two main research fields: the so-called “low-frequency imaging”, under 1 MHz, and the “high-frequency imaging”, above 50 MHz, depending on the device used for stimulation. Given both these approaches, we have considered strategies that avoid additional hardware, and that could provide qualitative as well as quantitative results in the context of a classical clinical examination then. Low-frequency methods have been evaluated with simulation tools and have been progressively dismissed for practical and theoretical reasons: in that frequency range, information is polluted by the noise. Conversely, we have developed a new mapping method for electrical properties in the high frequency range, built from existing methodologies. Importantly, we wanted to provide a method that could easily be translated to clinical applications at a reasonable computational cost. To that end, we first performed simulation studies, and then MR acquisitions with specific dedicated EM phantoms. We finally used volunteers’ in vivo data to assess the performance or our algorithm in a realistic context. Our reconstruction method fits particularly well with acquisition schemes based on gradient-recalled echo with ultrashort echo-times (UTE), or more dramatically with zero echo-time (ZTE). By isolating the local EM signature in the MR signal, we use them to provide quantitative maps of electromagnetic properties, and we are able to estimate the sensitivity of these reconstructed maps to our model parameters. Our simulation results first and foremost show that our method improves the overall theoretical reconstruction quality as compared to existing related mapping techniques. Qualitative results confirm the possibility of a direct distinction, in terms of contrast, between media with variables electromagnetic properties. Quantitative results are encouraging, we observe satisfactory absolute values for reconstructed EM properties in the given frequency range. Our framework contributes to the development of EM imaging in MRI, and gives new insights for reconstruction model optimization. Efforts are still needed to achieve better use of UTE/ZTE sequences and to improve the overall quality of our reconstructions. After final numerical optimization, the reproducibility of the method will be evaluated in several test organs before its integration to a standard clinical protocol

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Trassin, Morgan. "Couches minces de Ga2-xFexO3 par ablation laser pulsée : vers un matériau magnétoélectrique à température ambiante." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/TRASSIN_Morgan_2009.pdf.

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Le phénomène décrivant l’existence d’un couplage entre les propriétés électriques et magnétiques au sein d’un même matériau est appelé effet magnétoélectrique. Un tel effet permet d’envisager le contrôle de l’aimantation par un champ électrique et présente un grand intérêt dans le domaine de l’électronique de spin. Les mémoires magnétoélectriques basées sur cet effet combinent les avantages des mémoires ferroélectriques et des mémoires magnétiques. A ce jour, un seul matériau est référencé comme présentant un couplage magnétoélectrique à température ambiante : BiFeO3. Malheureusement, ce matériau est un ferroélectrique antiferromagnétique ; il ne possède donc pas d'aimantation rémanente. La recherche de matériaux magnétoélectriques à température ambiante présentant une aimantation rémanente non nulle est donc un défi à relever. Nous nous sommes intéressés au composé polaire et ferrimagnétique Ga2-xFexO3 (GFO) dont les propriétés magnétoélectriques ont été démontrées pour le monocristal. La synthèse de ce matériau sous forme de couches minces a été réalisée par ablation laser. Le rapport Fe/Ga a été augmenté afin d’obtenir une température de Néel supérieure à la température ambiante. Enfin l’élaboration et l’insertion d’électrodes inférieures conductrices ont permis une avancée vers les caractérisations électriques des couches minces de ce composé magnétoélectrique
The phenomenon describing the coupling between electric and magnetic properties in a single phase material is called magnetoelectric effect. This effect allows an electrical control of the magnetization which is very promising for spintronic. Magnetoelectric memories would combine advantages of both ferroelectric and magnetic memories. BiFeO3 is the only material which presents magnetoelectric properties at room temperature. Unfortunately, this compound is ferroelectric and antiferromagnetic and therefore presents no resulting magnetization. There is a real need to find materials which present magnetoelectric properties at room temperature with a non zero magnetization. We focused on the polar ferrimagnetic compound Ga2-xFexO3 (GFO), the magnetoelectric properties of which are known in the bulk form. The thin films were synthesized by pulsed laser deposition. Modifying the Fe/Ga ratio allowed to increase the Neel temperature over room temperature. Finally, the elaboration and the insertion of bottom conducting electrodes opened new perspectives towards the electric characterization of this magnetoelectric material

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Li, Bo. "Détermination de la compacité des couches minces des enrobés bitumineux à l'aide de méthodes électromagnétiques hautes fréquences." Rouen, 2012. http://www.theses.fr/2012ROUES031.

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L'objet de cette thèse porte sur la détermination de la compacité des couches minces des enrobés bitumineux. Cette grandeur est aisément déterminée en laboratoire sur des échantillons prélevés in situ (carottes) par des essais normalisés (pesée hydrostatique et mesure nucléaire au banc gamma). Elle peut aussi être estimée de manière non destructive, ponctuelle ou en continu par l'utilisation d'une méthode nucléaire basée sur l'émission et la réception de rayonnements gamma. Ce type de méthode est considéré comme méthode normalisée. Cependant, les méthodes nucléaires imposent une gestion lourde en terme de sécurité et restent très onéreuses. Leur remplacement est un enjeu important et une nécessité. Les recherches dans le cadre de cette thèse ont pour objectiv d'évaluer les capacités des méthodes électromagnétiques à déterminer la compacité des couches minces des enrobés bitumineux pour remplacer les méthodes nucléaires. Dans un premier temps, une étude sur la caractérisation diélectrique des roches a été réalisée en cavité résonante. Les roches représentent en effet la constituant principal des couches supérieures de chaussée. On montre que les roches sont des matériaux diélectriques à faibles pertes pour les fréquences radar utilisées dans ces travaux. Dans un deuxième temps, des échantillons d'enrobés bitumineux ont été élaborés en laboratoire. Les premiers sous forme cylindrique sont caractérisés en cavité résonante. Les seconds sous forme de dalles parallélépipédiques sont mesurés à l'aide de méthodes électromagnétiques basées sur la propagation des ondes dans la matière : le radar impulsionnel (ou Ground Penetrating radar) et le radar à sauts de fréquences. Les permettivités mesurées des mélanges bitumineux sont reliées à la compacité par une loi de mélange basée sur le modèle de CRIM (Complex Refractive Index Model). On montre que les compacités estimées à partir des méthodes électromagnétiques sont du même ordre de grandeur que les compacités contrôlées par méthodes standard (pesée hydrostatique et méthode nucléaire au banc gamma). Une étude sur le terrain est réalisée pour le contrôle de la compacité des couches supérieures d'une chaussée neuve. Les mesures réalisées au radar à sauts de fréquences montrent des résultats encourageants. Mais des efforts restent à mener pour que le principe et les méthodes propagatives proposées remplacent définitivement les méthodes nucléaires actuellement utilisées
The purpose of this thesis focuses on determining the compaction of Hot Mix Asphalt layers. This parameter is easily determined in the laboratory on samples taken in site (scores) by standardized tests. It can also be non-destructively, locally or continuously estimated by using a nuclear method based on the adsorption of gamma rays. This method is regarded as the standard method. However, the nuclear methods require a cumbersome management in terms of safety and remain very expensive. Replacing them is an important issue and a necessity. The research in thi thesis aims to evaluate the capacity of electromagnetic methods to determine the compaction of the asphalt layers to replace the nuclear method. In this thesis, a first study presents the dielectric characterization of rocks that compound the main matrix of HMA layers and wearing layers. Samples of rock have been extracted from quarries that provide the road construction in our regional area. Their permettivities are measured in cylindrical cavity. We show that rocks could be considered as lossless media in the radar frequency band used in this work. In a second part, cylindrical and slab mix samples are implemented in the laboratory. Their permittivities are respectively measured in resonant cylindrical cavities at given frequencies, and with electromagnetic methods based on the propagating waves that reflect on top and bottom of bituminous slabs : the Ground Penetrating Radar and the step frequency radar. The measured permittivity is described with a Complex Refractive Index Model and a function is defined to rely it to the compaction. The results are then compared to the compaction controlled by standardized methods (weight control and transmitted gamma-ray method). We show that the compaction obtained by electromagnetic methods is close to the compaction obtained with standardized tests, with standard deviations of the same order. Finally a case study is presented. The compaction of a newly constructed layer is controlled with the step frequency radar. The results are promising. But the measurements also underline the effort required for further improvements in order to replace the current nuclear control by an electromagnetic method

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Lévêque, Philippe. "Diffraction d'ondes électromagnétiques transitoires par des obstacles en présence de milieux diélectriques à pertes." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0008.

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Abstract:

Ce memoire presente une etude sur la diffraction d'ondes electromagnetiques transitoires par des obstacles en presence de milieux dielectriques a pertes qui sont induites par le caractere dispersif (dependance frequentielle) de la permittivite des materiaux. L'approche developpee est basee sur l'utilisation de modeles theoriques complexes representatifs des structures etudiees, tant du point de vue de leur description geometrique que de celui de leurs caracteristiques electromagnetiques. Ces dernieres sont prises en compte par des modeles bases sur l'analyse des phenomenes physiques regissant le comportement de la matiere (relaxation, resonance,. . . ) lorsque celle-ci est soumise a l'action d'un champ electromagnetique. Ces modeles sont introduits dans un outil de simulation numerique a formulation rigoureuse, resolvant les equations de maxwell dans le domaine temporel (methode des differences finies). La validation pour deux types de milieux, debye et lorentz a ete effectuee. Le comportement dispersif des materiaux est introduit dans l'analyse de structures etudiees dans le domaine des microondes. Ainsi, l'influence d'un substrat a pertes sur les caracteristiques electriques et le rayonnement d'une antenne imprimee sont etudies et la puissance dissipee dans le substrat calcule. Une comparaison est effectuee entre un milieu sans perte, a pertes dielectriques, a pertes de conduction et des resultats experimentaux. Une deuxieme application concerne l'analyse d'une ligne microruban. L'attenuation due aux pertes dans le substrat lors de la propagation est mise en evidence. Enfin, la modelisation d'une lame mince composite a faibles pertes ainsi que l'etude de son comportement lorsqu'elle est illuminee par une onde electromagnetique sont conduites

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Mantash, Mohamad. "Conception et caractérisation d'antennes à métamatériaux sur textiles." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S093.

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Abstract:

Les vêtements communicants et intelligents sont destinés entre autre, aux usagers des métiers à risque (pompiers, policiers, militaires, …), mais aussi aux applications sportives, médicales, spatiales,. . . . Ils intègrent de l'électronique embarquée et de multiples émetteurs-récepteur RF, afin de couvrir de nombreux standards de communication (In/On/Off Body communication). Réalisé dans le cadre du projet ANR Metavest, ce travail de thèse est consacré au développement et la caractérisation des antennes flexibles sur textiles pour les gammes de fréquences WiFi et 4G LTE (2. 4-2. 7, 5. 1-5. 875 GHz), ainsi qu'à la protection des usagers contre le rayonnement de ces antennes. Après une étude bibliographique sur la topologie et la technologie des antennes sur textile nous avons procédé à la caractérisation des textiles couramment utilisés dans la fabrication des vêtements, pour lesquels les paramètres radioélectriques sont généralement inconnus. Plusieurs types d'antennes sur textile sont ensuite conçus et réalisés pour couvrir les bandes de fréquence demandées. L'un d'entre eux consiste à utiliser une fermeture éclair pour réaliser une antenne originale, reconfigurable en fréquence. Afin de réduire le rayonnement arrière des antennes sur vêtement et protéger l'utilisateur des méfaits des ondes électromagnétiques, plusieurs réflecteurs de type CMA (conducteur magnétique artificiel) sont modélisés (analytiquement) et testés. Une topologie originale (cellule hexagonale) est proposée pour améliorer les performances du réflecteur. L'ensemble Antenne-CMA a répondu aux exigences du cahier des charges, même sous condition de courbure
Smart clothes are designed, among other applications, for users with risky occupations (firemen, policemen, military,. . . ), but also for applications in sports, medical, space,. . . Domains. They incorporate onboard electronics and multiple wireless transceivers to cover many communication standards (In/On/Off Body communication). Conducted within the framework of the ANR project Metavest, this thesis is devoted to the development and characterization of flexible textile antennas for the frequency ranges of WiFi and 4G LTE (2. 4-2. 7, 5. 1-5. 875 GHz) on the one hand, and the protection of the users against radiation of these antennas on the other hand. After having studied the state of the art on the available topologies and technologies of the textile antennas, we started by the characterization of the textiles commonly used in the fabrics, for which the electromagnetic parameters are generally unknown. Then, several types of textile antennas are designed to meet the required frequency bands. One of them is based on a zipper to achieve an original frequency tunable antenna. To reduce the back radiation from textile antennas and protect the users from harmful electromagnetic wave effects, several AMC (artificial magnetic conductor) reflectors are modeled (analytically) and tested. A novel geometry (hexagonal unit-cell) is proposed to improve the performance of the reflector. The whole antenna-AMC structure meets well the required specifications, even under bending conditions

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Dissertations / Theses on the topic 'Électromagnétisme – Matériaux – Propriétés électromagnétiques'

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