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Dissertations / Theses on the topic 'Oscillateurs à quartz'
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EL, HASSANI CHAKIB. "Sensibilite des oscillateurs a quartz au champ magnetique." Besançon, 1990. http://www.theses.fr/1990BESA2030.
Full textAbstract:
Les oscillateurs a quartz tres stables peuvent etre affectes par des champs magnetiques meme de faible valeur. Le but de cette etude est de determiner la contribution de chaque composant dans la sensibilite magnetique des oscillateurs a quartz et de trouver le moyen de la diminuer voire de la supprimer. L'influence du champ magnetique sur les resonateurs a quartz est etudiee experimentalement et theoriquement: l'etude experimentale a permis de determiner les principaux facteurs qui conditionnent leur sensibilite magnetique, notamment le role de la nature physique des fixations; l'etude theorique determine, a partir d'une modelisation par elements finis, leur sensibilite theorique. L'influence du champ magnetique sur les composants electroniques est etudiee experimentalement, le dispositif experimental et les procedures mises au point ont permis de mettre en evidence la sensibilite de certains composants: self, transistors, condensateurs. . .
2
Blin, Thierry. "Methodologie de modelisation des oscillateurs a quartz : application aux oscillateurs ultra-stables pour applications spatiales." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2036.
Full textAbstract:
Cette etude concerne le developpement d'un logiciel permettant a l'utilisateur de determiner les caracteristiques essentielles de certains oscillateurs a quartz metrologiques (butler, clapp, colpitts,). Elle a montre que, apres quelques transformations d'admittances elementaires, tout oscillateur a quartz se reduit a une structure appelee forme canonique. L'etablissement du critere de barkhausen a partir de cette structure conduit a la condition d'oscillation sous forme d'un polynome caracteristique a coefficients complexes dont les parties reelle et imaginaire doivent s'annuler simultanement. L'originalite de cette etude reside dans la facon d'obtenir le polynome caracteristique et dans la technique utilisee pour le resoudre simultanement en amplitude et en frequence. Cette resolution est rendue possible grace a l'utilisation prealable du simulateur electrique spice qui permet la modelisation du comportement non lineaire de l'element actif. Confrontee a l'experience, elle a donne de bons resultats. Il apparait, a present, que la precision de la methode depend essentiellement de la connaissance de la valeur reelle des composants du montage. Enfin, elle debouche sur des perspectives tres interessantes. L'exploitation du polynome caracteristique dans le domaine temporel permet, en effet, d'acceder au coefficient de qualite en charge du resonateur et de traiter le bruit dans les oscillateurs par une approche non lineaire
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Bruniaux, Michaël. "Simulation harmonique des oscillateurs à quartz ultrastables par une méthode symbolique." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2080.
Full textAbstract:
De nombreux domaines, comme les bases de temps ou la mesure, impliquent le développement d'oscillateurs à quartz de plus en plus stables. Ces avancées passent par la recherche de nouvelles méthodes de simulation plus performantes. Dans ce cadre, notre équipe a proposé une méthode de simulation harmonique des oscillateurs à grand coefficient de qualité par une analyse symbolique. Le but ultime, à moyen terme, est de faire de la simulation temps réel. L'analyse harmonique est effectuée en substituant les inconnues du circuit (tension et courant) par leur développement en série de Fourier dans le système d'équations différentielles obtenu par la méthode nodale modifiée. Des calculs simples montrent qu'une application directe, pour les équations differentielles non-linéaires, entraîne un accroissement exponentiel du nombre de termes en fonction de l'ordre de développement des séries. Une méthode originale, basée sur la construction d'arbres binaires, permet d'obtenir une complexité linéaire par rapport à l'ordre de la série. Le système d'équations, automatiquement généré par le calcul symbolique, est ensuite résolu numériquement. La méthode développée a été testée avec succès pour analyser divers oscillateurs à quartz ultrastables ainsi qu'un oscillateur paramétrique<br>Increasing stable quartz oscillators are needed in various areas as time base or for accurate measurements. Research on new improved simulation methods are one of the ways to achieve such a goal. A symbolic harmonic method has been developed to simulate ultrastable quartz crystal oscillator. Its mid-term goal is real-time simulation. The harmonic analysis consists of replacing all unknowns of the circuits (voltage and current) by their Fourier series in the differential equations system obtained by the modified nodal analysis. It can be shown that a direct application, to non linear differential equations, leads to an exponential growth of the number of terms in function to the Fourier series order. An original method based on binary tree building leads to a linear complexity with the series order. The equation system automaticaly generated by symbolic calculus is then numerically solved. The developed method has been tested with success on various ultrastable oscillators and on a parametric oscillator
4
Djian, Francis. "Modélisation thermique des thermostats pour oscillateurs à quartz et applications." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2021.
Full textAbstract:
Pour remédier à la sensibilité aux perturbations thermiques des oscillateurs à quartz très stables on utilise des enceintes thermostatées. L'étude réalisée dans cette thèse à pour objet la modélisation thermique de ces dispositifs. L'approche développée est celle des constantes localisées : la structure thermique est modélisée par un réseau de résistances thermiques et de capacités calorifiques. Les méthodes analytiques et expérimentales d'évaluation des coefficients thermiques ont été étudiées en tenant compte des échanges par conduction, rayonnement et convection. Le modèle permet de simuler les variations de température et de déterminer les fonctions de transfert entre les différents éléments de la structure thermique: oscillateur à quartz, sont d'asservissement, milieu ambiant. . . Ces méthodes ont été appliquées à une enceinte thermostatée commerciale et à une structure de test. Un programme de simulation et un dispositif expérimental ont été développés et ont montré la validité de la modélisation et ses limites. Grace aux techniques de modélisation développées, la possibilité d'une amélioration de la régulation à peu être étudiée. Elle consiste à compenser les effets des perturbations thermiques sur l'oscillateur à quartz par action sur la température de consigne, la méthode de synthèse de cette compensation à été décrire et appliquée avec succès à une enceinte thermostatée commerciale
5
Aheto, Kouassivi. "Conception et analyse non linéaire des oscillateurs à quartz ultrastables." Besançon, 1990. http://www.theses.fr/1990BESA2048.
Full textAbstract:
La connaissance de quelques paramètres de l'élément actif (amplificateur), du résonateur à quartz et du circuit, permet aujourd'hui de concevoir à l'aide de programmes, des oscillateurs ultrastables. A l'aide du logiciel CODA (Computer-Aided Design and Analysis) nous avons pu concevoir quelques oscillateurs (Pierce, Colpitts, Colpitts à inversion d'impédance, Butler, oscillateur différentiel, oscillateur à portes). Les mesures de stabilité effectuées sur ces oscillateurs ont permis de montrer que les performances obtenues sont conformes aux prévisions du programme. Nous présentons également quelques méthodes d'analyse non linéaire (méthode des paramètres Y, méthode structurée) que nous avons essentiellement appliquées à un pilote de type Colpitts
6
Gufflet, Nicolas. "Défaut d'isochronisme des résonateurs à quartz vibrant en cisaillement d'épaisseur : théorie et expériences." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2055.
Full textAbstract:
La grande stabilité des résonateurs à quartz et leur coefficient de qualité élevé permettent de réaliser des oscillateurs très performants (Oscillateurs Ultra Stables). Leur faible volume leur confère un atout particulier dans bon nombre d'applications. Les efforts mis en oeuvre pour améliorer ces dispositifs sont axés sur une optimisation des procédés de fabrication et sur une meilleure maîtrise de l'influence des paramètres extérieurs sur la fréquence des résonateurs. Le défaut d'isochronisme fait partie des phénomènes que l'on cherche à minimiser. Il se caractérise par une variation de fréquence lors d'une variation de la puissance d'excitation. Dans la boucle oscillatrice, dans laquelle le quartz est inséré, les fluctuations et la dérive de la puissance génèrent, via le défaut d'isochronisme, un bruit et une dérive de la fréquence. D'autre part, l'instabilité de la résonance à fort niveau limite la puissance applicable au résonateur. . .
7
Hertzog, Alain. "Existence et calcul de solutions d'un problème non linéaire de résonateur à quartz." Besançon, 1986. http://www.theses.fr/1986BESA2006.
Full textAbstract:
Etude d'équations d'ondes non linéaires en dimensions 1 et 2 provenant de la modélisation d'un problème de résonateur a quartz. Le tenseur des efforts intervenant dans les équations envisagées ici est la somme d'un tenseur fonction du gradient de la solution et d'un tenseur fonction linéaire de la dérivée en temps du gradient (terme de viscosité). Les conditions limites sont de type Neumann
8
Vorobyev, Nikolay. "Miniaturisation des oscillateurs "OCXO" pour applications spatiales." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2083.
Full textAbstract:
Cette thèse présente le travail effectué sur la conception d’un oscillateur à quartz miniature (volume visé de 1 cm3) con-trôlé en température. Les équipements de télémétrie, poursuite et contrôle tels que ceux utilisés dans les microsatellites (comme Myriades) sont d'un volume très important (8 litres). Des équipements avec un volume 8 fois moindre (1 litre) sont envisagés sur les pico et nano satellites. Une réduction drastique du volume et de la consommation est donc nécessaire, à performances égales. Elle nécessite une remise en question de l'ensemble des éléments composant l'équipement dont le micro-oscillateur, tant au niveau volume qu'au niveau consommation d’énergie. Les études préliminaires ont servi à définir le résonateur adapté pour satisfaire les spécifications de stabilité demandées. La simulation thermique d'un modèle d’oscillateur OCXO (Oven Controlled Xtal Oscillator) a permis d'obtenir une bonne compréhension des transferts de chaleur dans le dispositif. La réduction des pertes thermiques et l'augmentation de la stabilité thermique du résonateur étaient les principaux défis. La dilatation thermique du résonateur entraine des contraintes mécaniques au niveau de ses fixations et décale la fréquence de résonance. Un MEMS en silicium a été conçu pour supporter le résonateur à l’aide de simulations thermomécaniques. Ce support est compatible avec les contraintes de faible con-sommation et de sensibilité thermique tout en gardant une bonne résistance aux chocs. En ce qui concerne l’électronique, une puce ASIC utilisée depuis plusieurs années a été caractérisée pour établir un modèle numérique. Cette étude a dévoilé les facteurs limitants des performances de l’ensemble et permis d’envisager des solutions correctives. En intégrant dans la démarche les coûts de fabrication, l’utilisation d’un ASIC a été écartée (au moins provisoirement) au profit d’une solution exploitant des composants électroniques du commerce. Enfin, un démonstrateur de module physique miniature a été monté et caractérisé. Les résultats de mesures montrent que la consommation du démonstrateur reste inférieure à la spécification demandée (50 mW à une température extérieure de 25°C et à 100 mW pour -40°C). L’importance de la participation du rayonnement dans les échanges thermiques a aussi été validée expérimentalement<br>This thesis presents the work on designing a miniature temperature controlled crystal oscillator (required volume is 1 cm3). TTC (Telemetry, Tracking and Control) equipment which is used in microsatellites (as Myriades) has a very important volume (8 liters). 8 times lower volume equipment (1 liter) is planned for pico and nano satellites. Therefore, a significant reduction of volume and consumption for equal performance is necessary. Redesign is required for all components of equipment items including micro-oscillator, as in volume as at the level of energy consumption. Preliminary studies have served to define the resonator adapted to satisfy the request stability specifications. Thermal simulation of an OCXO oscillator model (Oven Con-trolled Xtal Oscillator) has permitted to achieve a good understanding of heat transfer into the device. Reducing heat loss and increases the thermal stability of resonator were major challenges. Thermal expansion of the resonator causes mechanical stresses in its mountings and shifts the resonance frequency. A silicon MEMS has designed for supporting the resonator by using thermo-mechanical simulations. This support is compatible with the constraints of low consumption and heat sensitivity retaining good impact resistance. As regards electronics, an ASIC chip which is used during many years has characterized with the purpose to obtain the digital model. This study has revealed the limiting factors of the oscillator performance. Also it has allowed to provide remedial solutions. The ASIC using was rejected in favor of the solution operating with commercial electronic components (at least temporarily). Finally, a miniature demonstrator of physical module was assembled and characterized. The measuring results show that demonstrator consumption remains below the required specification (50 mW at outside temperature 25°C and 100 mW at -40 ° C). The importance of the participation of radiation within the thermal exchanges has also validated experimentally
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Komine, Vadim. "Etude d'un oscillateur paramétrique à quartz : conception, modélisation et réalisation." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2006.
Full textAbstract:
Le phénomène de résonance paramétrique n'a été véritablement étudié théoriquement qu'au début du vingtième siècle. Ses applications dans le domaine de l'électronique se limitent à l'amplification HF faible bruit. L'étude décrite dans ce mémoire l'étend au cas des oscillateurs RF. Un premier chapitre est consacré aux rappels théoriques et principes de fonctionnement de dispositifs paramétriques. Il montre comment réaliser dans le principe, par pompage d'une réactance variable, une oscillation paramétrique en électronique et l'appliquer à l'oscillateur à quartz. Ce type d'oscillateur est d'abord analysé puis simulé. L'approche théorique est suivi de son application pratique avec l'utilisation d'un résonateur à quartz à 10 MHz dans une boucle paramétrique pompée à une fréquence double de la fréquence d'oscillations. Les mesures expérimentales de cet oscillateur paramétrique à quartz (OPQ) et leur comparaison aux résultats théoriques font l'objet du dernier chapitre. L'OPQ y est notamment caractérisé en termes de bruit de phase et de stabilité de fréquence. Ses résultats encourageants ouvrent des perspectives d'évolution décrites en conclusion<br>The phenomenon of parametric resonance has been theoretically studied just from the beginning of the twentieth century. Its applications in electronics are restricted to low noise HF amplifiers. In this work the application of parametric resonance is extented to the case of RF oscillators. The first chapter is dedicated to a theoretical review and principles of operation of existing parametric devices. It it shown how an electronic parametric oscillator can work when pumping a variable reactance and how this can be applied to quartz crystal oscillators. This type of oscillator is first analysed before being simulated. This theoretical approach is then applied to a 10 MHz quartz crystal resonator inserted in a parametric loop which is modulated with a pump signal whose frequency is twice the loop resonant frequency. Experimental results of this Parametric Quartz Crystal Oscillator (PXO) are discussed in the last chapter. Resulting data are compared with the theoretical ones. The PXO is also caracterized especially in terms of phase noise and frequency stability. Its encouraging features open up possibilities of future developments described in the conclusion
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Addouche, Mahmoud. "Modélisation Non Linéaire des Oscillateurs à Quartz, Développement d'un Logiciel de Simulation." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011436.
Full textAbstract:
Pendant très longtemps, le développement des oscillateurs ultra-stables pour applications spatiales et militaires s'est appuyé sur<br />l'expérience et le savoir-faire de spécialistes grâce à des méthodes le plus souvent empiriques. Une démarche plus rigoureuse a<br />été engagée pour améliorer la conception et l'optimisation des oscillateurs ultra-stables (plus particulièrement les oscillateurs à quartz). Cette<br />thèse fait suite à une série de travaux dans le cadre de plusieurs contrats entre le LPMO et le CNES concernant la modélisation des<br />oscillateurs à quartz. L'objectif de notre travail est de fournir au CNES un logiciel (nommé ADOQ) offrant à l'utilisateur un outil simple pour la conception d'oscillateurs à quartz<br />performants. A partir de méthodes de simulation spécifiques aux circuits à grand coefficient de qualité nous avons développé<br />une méthode de calcul originale appelée méthode du Grand-Sinus. Le logiciel ADOQ est capable de déterminer avec une grande<br />précision les conditions de fonctionnement des oscillateurs à quartz : fréquence, amplitude, puissance d'excitation du résonateur en régime<br />permanent, régime transitoire, spectres de bruit d'amplitude et de phase. Il permet par ailleurs de déterminer la sensibilité des caractéristiques<br />de l'oscillateur en fonction de la variation de la valeur des composants. Il existe actuellement très peu de logiciels industriels en mesure de fournir directement ces informations. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse est<br />complété par la validation expérimentale de la méthode Grand-Sinus et la vérification de la concordance des résultats de simulation avec les résultats de mesures.
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Chirouf, Farid. "Développement d'un outil logiciel industriel d'aide à la conception des oscillateurs à quartz." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00081366.
Full textAbstract:
La conception des oscillateurs à quartz a été longtemps basée sur des méthodes empiriques ou des techniques de modélisation approximatives ou inappropriées. Bien que ces méthodes permettent de réaliser des oscillateurs stables, leur procédure de conception reste lourde et fastidieuse et le comportement du circuit oscillateur n'est pas toujours déterminé avec une précision optimale. Le logiciel ADOQ (Analyse Dipolaire des Oscillateurs à Quartz) a été développé pour remédier aux limitations de ces méthodes. Cet outil fondé sur l'analyse dipolaire consiste à modéliser un oscillateur à quartz en tenant compte des non linéarités de la partie amplificateur séparément de celles du résonateur. Grâce à cette séparation, on s'affranchit du temps de calcul prohibitif imposé par le coefficient de qualité très élevé du résonateur. Le comportement non linéaire de l'amplificateur est déterminé en boucle ouverte par une analyse temporelle réalisée à l'aide d'un simulateur électrique de type SPICE. Les résultats fournis par ce simulateur permettent de déterminer avec précision l'impédance non linaire équivalente de l'amplificateur, c'est-à-dire son impédance en fonction de la fréquence et de l'amplitude. L'analyse consiste ensuite à rechercher de manière itérative la solution en boucle fermée à partir d'une série d'analyses dipolaires en boucle ouverte et de définir avec précision les conditions de fonctionnement de l'oscillateur : fréquence, amplitude, puissance d'excitation du résonateur en régime permanent, régime transitoire et spectres de bruit d'amplitude et de phase. ADOQ permet également de déterminer la sensibilité des caractéristiques de l'oscillateur en fonction des variations de la valeur des composants ou d'autres paramètres tels que la tension d'alimentation ou la température. La méthode dipolaire nécessite de calculer l'impédance non linaire de l'amplificateur en fonction de l'amplitude de la source harmonique en régime permanent. Bien que la séparation du résonateur et de l'amplificateur permette un gain de temps appréciable, l'utilisation d'un simulateur temporel tel que SPICE nécessite tout de même d'attendre que le régime permanent soit atteint ce qui reste pénalisant pour la méthode. D'autres méthodes d'analyses utilisées dans certains simulateurs industriels permettent d'obtenir le régime permanent d'un circuit non linaire beaucoup plus rapidement : équilibrage harmonique (harmonic—balance) ou méthode balistique (shooting—method). D'autre part les modèles des composants utilisés par SPICE sont assujettis aux bibliothèques de composants fournies par le concepteur de l'outil ou le fabricant des composants. La plus grande partie du travail effectué dans cette thèse consiste à exploiter les fonctionnalités de l'outil de conception Cadence pour étendre les performances en termes de calculs (SpectreRF) et les possibilités en termes de modèles de composants (Dracula) pour optimiser le logiciel ADOQ. Des tests et des simulations ont été réalisés et les résultats ont permis de mettre en évidence les améliorations acquises ainsi que leurs limites.
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Couteleau, Laurent. "Modelisation automatique du comportement et du bruit des oscillateurs a quartz ultra-stables." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2026.
Full textAbstract:
Cette these traite du developpement d'un logiciel destine specifiquement aux oscillateurs a quartz. L'analyse du circuit oscillant selon l'approche de barkhausen, permet d'ecrire la condition d'oscillation sous la forme d'un polynome caracteristique non lineaire en fonction de la variable de laplace. Les coefficients de ce polynome sont fonction des composants utilises et de l'amplitude d'oscillation. Dans le domaine temporel ce polynome se transforme en une equation differentielle non lineaire. Compte tenu du fort coefficient de qualite des oscillateurs a quartz il est impossible de traiter numeriquement cette equation dans un temps raisonnable. En utilisant la methode des variations lentes on transforme l'equation differentielle en un systeme differentiel non lineaire du premier ordre, en amplitude et en frequence. La resolution de ce systeme permet d'acceder directement au regime transitoire d'amplitude et de phase. L'amelioration des performances des oscillateurs a quartz passe egalement par une meilleure comprehension des mecanismes de bruit. Pour etudier l'oscillateur bruite on reduit le circuit, decrit par une netlist spice, a un schema canonique a partir duquel on construit l'equation differentielle relative a chaque source de bruit. L'excitation apparait dans l'equation differentielle soit sous forme de termes non autonomes (bruit additif) soit par des coefficients fonction du temps (bruit parametrique). Toujours en utilisant la methode des variations lentes on transforme cette equation differentielle en un systeme du premier ordre avec les termes de perturbation au second membre. Ce systeme permet de calculer les spectres de bruit d'amplitude et de bruit de phase.
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Daniau, William. "TCXO Numérique à réseau de capacité programmable." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2029.
Full textAbstract:
Les oscillateurs à quartz comptent parmi les meilleures bases de temps. Les résonateurs à quartz sont toutefois sensibles à de nombreuses perturbations extérieures, et tout particulièrement la température. La nécessité croissante d'oscillateurs ultra-stables dans des environnements de plus en plus sévères, a conduit à la naissance de deux types d'oscillateurs s'affranchissant des variations de température: les oscillateurs thermostatés (OCXO) et les oscillateurs compensés en température (TCXO). La méthode de compensation d'un TCXO, peut-être analogique ou numérique. Dans les deux cas, on utilise une diode à capacité variable pour modifier la fréquence de l'oscillateur en fonction de la température, ce qui nécessite, pour une gamme de variation conséquente une grande tension d'alimentation. Dans le cas où le traitement est numérique, on utilise un convertisseur numérique/analogique; l'utilisation de celui-ci implique alors un accroissement de la consommation énergétique du dispositif. Un dispositif n'utilisant ni varicap, ni convertisseur, mais un réseau de capacités programmable a été étudié. Le réseau de capacités a été réalisé en technologie hybride couche mince, et un TCXO numérique utilisant ce réseau a été réalisé
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Vialle, Nathalie. "Contribution à l'étude de l'usinage chimique et ionique du quartz : applications à la fabrication de résonateurs." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2041.
Full textAbstract:
L'adequation de l'usinage chimique du quartz avec la fabrication de petites ou grandes series, sa rapidite, son caractere atraumatique et son faible cout de mise en uvre, en font un creneau technologique important dans un proche avenir. Cependant, il degrade rapidement l'etat de surface des lames par effet anisotropique de la dissolution. Le but de ce travail est d'envisager l'extension de l'utilisation de l'usinage chimique en milieu industriel. Il se divise en deux grandes orientations. Une premiere partie est consacree a la presentation de la modelisation de la dissolution. La majeure partie est consacree aux developpements d'essais experimentaux: modelisation de la relation entre l'etat de surface d'une lame apres l'usinage, et la vitesse de dissolution; elaboration d'une methodologie de masquage par depot de couches minces metalliques sur les sites a proteger; extension de l'usinage chimique a l'emploi d'agents tensio-actifs et de solutions tamponnees; application a la fabrication d'un resonateur, entierement par voie chimique et controle de ses proprietes; presentation d'un autre procede: l'usinage ionique, et comparaison des deux procedes
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Filiâtre, Claudine. "Analyse et modélisation de la microbalance à quartz en phase liquide en vue de l'étude de dépôts épais." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2056.
Full textAbstract:
Dans ce memoire sont etudiees les proprietes d'un resonateur a quartz, sur lequel on realise un depot en phase liquide. Compare a son comportement en phase gazeuse, le comportement du resonateur en phase liquide est profondement modifie. Toutes les frequences caracteristiques deviennent distinctes. Les 3 frequences proches de la resonance serie sont sensibles a la viscosite et a la densite du liquide, tandis que les frequences proches de la resonance parallele sont sensibles aussi a la permittivite et a la conductivite du liquide. Un modele original representatif du comportement de la microbalance a quartz en phase liquide est propose. Il prend en compte les effets simultanes du depot et du liquide et introduit un couplage entre ces effets. La nouvelle modelisation s'appuie sur l'analogie ligne acoustique ligne de transmission, et utilise la transformation d'impedance pour passer d'un plan de ligne a un autre. L'analyse des depots multicouches est particulierement facilitee par l'emploi de cette methode. Lorsque le resonateur a quartz est monte en oscillateur, on montre que la variation de frequence observee au cours d'un depot depend de 3 parametres independants: epaisseur du depot, pertes viscoelastiques, rotation de phase de l'electronique. Dans ces conditions la methode active est rejetee au profit de la methode passive, qui permet de distinguer la contribution des differents parametres a la variation totale de frequence. Une cellule electrochimique thermostatee est realisee ; elle comporte une microbalance a quartz utilisee en passif. Les mesures faites avec ce dispositif montrent un tres bon accord avec le modele propose. Des films de cuivre ont pu etre mesures jusqu'a des epaisseurs proches de 40 m. Un couplage est prevu entre une microbalance a quartz et une cellule d'observation, en vue de suivre in situ la formation de depots composites comportant des microcapsules polymetriques et une phase metallique
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Ballandras, Sylvain. "Sensibilité des oscillateurs à quartz à ondes de surface aux contraintes et gradients thermiques." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2014.
Full textAbstract:
La sensibilité de dispositifs à ondes de Rayleigh aux contraintes mécaniques et thermiques dynamiques a été étudiée théoriquement et expérimentalement afin de trouver des coupes insensibles à ces perturbations extérieures. Deux familles de coupes de quartz à simple rotation localisées autour des anglaes PHI=0#O, THETA=10#O, PSI=30#O) ET (PHI=O#O, THETA=45#O, PSI=45#O) ont été trouvées comme étant peu sensibles aux effets statiques avec un bon accord entre les modèles théoriques et les vérifications expérimentales. De récentes manipulations ont permis de mettre en évidence leur faible sensibilité aux perturbations thermiques dynamiques, avec un gain d'un facteur 10 à 20 par rapport à la coupe de référence (ST,X)
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Le, Guillou-Buffello Delphine. "Caractérisation de l'adhérence cellulaire à l'aide d'un résonateur à quartz." Paris 13, 2005. http://www.theses.fr/2005PA132047.
Full textAbstract:
Le résonateur à quartz a été utilisé de façon intensive en tant que capteur sensible à la masse dans les recherches en électrochimie et dan le domaine biomédical. Cette technique utilise des ondes de cisaillement qui permettent au capteur d'analyser de façon non destructive les variations se produisant aux interfaces solide-solide ou solide-liquide. Dans ce travail, nous proposons d'utiliser ce système pour caractériser les propriétés d'inhibition de l'adhésion de cellules humaines (fibroblastes McCoy) développées par des polylères bioactifs. Différents films de ces polymères bioactifs, porteurs de foncions carboxylate et/ou sulfonate, et le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) en tant que polymère contrôle, sont déposés sur les pastilles de quartz du résonateur. Les effets de modulation de l'adhésion des fibroblastes McCoy induits par ces fims de polymères, de compositions chimiques variables mais définies, sont analysés par le résonateur<br>The thickness Shear Mode (TSM) quartz crystal resonator has been extensively ued as sensitive sensor in various electrochemical and biological applications. This technique based on the transverse propagation of an acoustic shear wave, enerated by a sinusoïdal electric field through a piezoelectric quartz resonator, provides a non-destructive and powerful mean probing changes at solid-solid or solid-liquid interfaces. In this work, we propose to apply these systems to characterize the inhibition properties developed by active polymers towards human cells (McCoy fibroblast cells) functionalized poly(methylmethacrylate) (PMMA) based copolymers exhibiting either carboxylate and/or sulfonate functional groups and non-functionalized PMMA as control were deposited on quartz samples. The effects of induced inhibition of McCoy fibroblasts cell onto thin functonallized polymeric films of various chemical compositions were analyzed
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Goryachev, Maxim. "Résonnateurs à ondes acoustiques de volume et oscillateurs à l'hélium liquide." Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2043.
Full textAbstract:
Des résonateurs acoustiques à ondes de volume travaillant à températures cryogéniques (de 3 à 15 K dans un réfrigérateur à tube pulsé) ainsi que des systèmes condtruits autour de ces composants sont présentés en 3 points. 1/ Fonctionnement des différents composants, dont le résonateur entre 1 et 90 Mhz. Des facteurs de qualité Q de 417 106 et des produits Qxf pouvant atteindre 30. 7 1016 Hz ont été mesurées pour les résonateurs à quartz, records mondiaux pour cette classe de composants. Il est montré que Q ne dépend pas de f à c es températures, conformément à la théorie de Landau -Rumer. Le choix des composants passifs ou actifs est fait sur la base de comparaison de leur comportement à 4K. Sur cette base des amplificateurs tout cryogénique ont été réalisés. 2/ Modélisation des composants et des systèmes étudiés. Un modèle rigoureux du bruit de phase des composants à onde acoustique de volume prenant en compte les non linéaires et basé sur la moyenne est présenté. Ce modèle du résonateur, de type MIMO est utilisé pour en déduire l'impact des différents paramètres d'un oscillateur sur son bruit de phase et expliquer les résultats expérimentaux. Les modèles établis pour les différents autres composants sont aussi utilisés pour simuler et optimiser des amplificateurs et oscillateurs cryogéniques. 3/ Source de fréquence basées sur ces résonateurs: référence passive et oscillateur cryogéniques. Les systèmes réalisés ont permis de caractériser le bruit du résonateur dans des conditions spécifiques. Certaines sources de bruit ont été identifiées. Les limitations de ces systèmes sont discutées sur la base des données obtenues<br>This thesis presents investigation results on BAW resonators working at cryogenic temperatures (over 3K-15K, in a pulse-tub cryocooler) along with systems built with these devices. The first aspect is dedicated to the operation of different devices, and particularity the BAW resonators over 1-90 Mhz. Quality factors of 417 106 and Qxf products up to3. 07 1016 Hz have been measured for quartz resonators, outstanding values that are word records of this class of devices. It is shown that the intrinsic Q-factor does not depend of the frequency f, at these temperatures, in agreement with the Landau-Rumer theory. The choice of other passive and active electronic devices is made based on their behaviour at 4K. The results are confirmed with successful design of liquid helium amplifiers. The second aspect is the modeling of the studied devices and systems. A rigorous model of the BAW device phase noise is presented, taking into account device non linearities based on the averaging approach. This MIMO model is used to derive impacts of different oscillator parameters to its phase noise and to explain experimental results. Accurate models of other electronics devices working at liquid helium temperatures are also derived. They are used for simulation and optimization of cryogenic oscillators, etc. The third aspect concerns frequency sources based on these cryogenic BAW resonators: a cryogenic passive closed loop reference system and an oscillator. The implemented systems allowed characterizing the resonator phase noise at the given conditions. Thus, some noise sources have been identified. Limitations of these systems are discussed based on the obtained data
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Tinguy, Pierre. "Etude et développement d’un oscillateur à quartz intégré." Thesis, Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2017/document.
Full textAbstract:
Le besoin croissant de réduction du volume, de la masse et de la consommation des dispositifs électroniques sans pertes deperformances concerne aussi les oscillateurs à quartz utilisés dans les applications métrologiques (bases de temps, capteurs),la téléphonie, la navigation... Dans le cadre de cette problématique, nous avons développé un ASIC (Application SpecificIntegrated Circuit) en technologie 0,35 μm SiGe BiCMOS (Austriamicrosystems®) fonctionnant sous 3,3 V (±10%) pourréaliser un oscillateur à quartz miniature opérationnel sur une gamme en fréquence allant de 10 MHz à 100 MHz. Ce circuitdont la surface ne dépasse pas les 4 mm2 est composé de diverses cellules RF, depuis le système d’entretien de type Colpitts,la mise en forme et jusqu’à l’adaptation du signal à sa charge d’utilisation (50 W ou HCMOS). Ces cellules sont toutespolarisées par une référence de tension interne de type bandgap CMOS. La consommation totale du circuit en charge resteinférieure à 100 mW pour un bruit blanc de phase visé de −150 dBc/Hz à 40 MHz. Pour minimiser la sensibilité thermiquedu résonateur et ainsi pouvoir s’orienter également vers des applications OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator),nous avons partiellement intégré une régulation de température dans notre ASIC. Cette régulation fortement dépendante del’architecture thermo-mécanique a été dimensionnée puis validée au travers de modélisations par analogie sous Spectre®.Notre électronique intégrée nécessite peu de composants externes et nous l’avons reportée par flip chip sur une interfacespécifique pour<br>The increasing demand for high-performance devices featuring compact, lighter-weight designs with low-power consumptionalso impacts quartz crystal oscillators used in metrological applications (time bases, sensors), telephony or navigation. Inthis context, we have developed an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) in 0.35 μm SiGe BiCMOS technology(Austriamicrosystems®) supplied by 3.3 V (±10%) to realize a miniaturized quartz crystal oscillator operating in the 10 MHzto 100 MHz frequency range. The fabricated die hosts several RF cells in a 4 mm2 area, including a sustaining amplifier(Colpitts topology), a signal shaping circuit and an output buffer dedicated to a specific load (50 W or HCMOS). These cellsare biased by a fully integrated CMOS bandgap voltage reference. The die power consumption remains lower than 100 mWfor a targeted phase noise floor as low as −150 dBc/Hz at a 40 MHz carrier frequency. A thermal control loop has in additionbeen partially integrated to the ASIC, in order to reduce the quartz resonator thermal sensitivity as well as to extend thepotential application field of the developed die to oven applications (OCXO). The thermal control, that is strongly dependanton the mechanical design, has been designed and tested by using electrical analogy modeling on Spectre® simulator. Finallyour integrated circuit has been connected to a specific substrate using flip chip technology to realize a miniaturized quartzcrystal oscillator packaged on a TO-8 enclosure (Ø15.2 mm)
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Joffrey, Philippe de. "Compensation en température de la fréquence d'un oscillateur à quartz par module intégré de calcul analogique." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2009.
Full textAbstract:
Le travail présent concerne la compensation en température de la fréquence d'un oscillateur a quartz par une méthode analogique. Le principe propose est base sur un calcul analogique. Ce principe est vérifié par une maquette expérimentale qui prouve la faisabilité d'un tel oscillateur. La conception des fonctions nécessaires a cette compensation est effectuée a partir d'un logiciel de simulation électrique, nous présentons également un layout partiel de ces fonctions, le but étant la réalisation d'un module de compensation en circuit intègre rediffusé
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Acosta, Mejia Juan Camilo. "Atomic force microscopy based micro/nanomanipulation." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066691.
Full textAbstract:
A l’échelle nanoscopique, un problème scientifique fondamental réside dans la difficulté de manipuler de façon interactive et répétable un nano-objet. Cette difficulté est un frein majeur pour des applications comme les nanotransistors, les nanosystèmes ou les futurs NEMS (Nano Electro Mechanical System). Ces dispositifs émergents sont ainsi ralentis dans leur cadre expérimental. Cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches développées au sein de l’équipe de microrobotique de l'ISIR. Elle se focalise sur l'exploitation de capteurs d'effort pour la manipulation contrôlée à plusieurs doigts actifs. Le microscope à force atomique est utilisé pour ses propriétés de capteur d'effort. Dans un premier temps, un préhenseur composé de deux doigts indépendants avec mesures des forces d'interaction a été conçue. Avec ce système original, des micromanipulations en trois dimensions de microsphères ont été réalisée avec succès dans l'air, en mesurant de façon continue les efforts d'interaction. Ce système a aussi été utilisé pour saisir et déposer des nanofils afin de former des nanocroix, ces dernières étant des nanostructures émergentes pour la fabrication, par jonctions, de nanotransistors. Par la suite, des oscillateurs en quartz ont été utilisés pour la caractérisation de nanostructures, avec retour d'effort dynamique. Le comportement non-linéaire en raideur de nanohélices lors de l'élongation a été caractérisé pour la première fois sur la totalité de la plage. Enfin, des sondes en quartz de haute fréquence ont été exploitées pour augmenter la vitesse d'acquisition d'images de l'AFM. De cette manière, la tâche de manipulation et d'imagerie en parallèle sous AFM a été optimisée et de nombreuses applications sont maintenant envisagées
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Barhaila, Rajae. "Etude et réalisation de résonateurs microondes SiO2 à mode de galerie." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2059.
Full textAbstract:
Ce mémoire concerne l'étude et la réalisation des résonateurs micro-ondes à quartz à mode de galerie dans la bande K (20-40 GHz). Nous avons évalué expérimentalement les composantes du tenseur permittivité relative et la tangente de perte du quartz en utilisant la technique du résonateur de Courtney. Ces mesures nous ont permis de montrer que la variation de la permittivité avec la température reste peu importante. La sensibilité thermique du résonateur est alors due à la dilatation thermique. La tangente de perte du quartz varie très peu avec la température. Le refroidissement du quartz n'apporte donc qu'un faible gain en terme du coefficient de surtension. Nous avons ensuite réalisé des résonateurs à quartz à mode de galerie fonctionnant à des fréquences de résonances différentes. Des coefficients de surtension de l'ordre de 60 000 à 300K et de 130 000 à 77K ont été obtenus à une fréquence de 16 GHz, et de l'ordre de 30 000 à 300K à une fréquence de 26 GHz. Un modèle basé sur la technique du raccordement modal développée au LPMO nous a permis d'évaluer avec une bonne précision les fréquences de résonance de nos résonateurs. De plus, une technique de sélection modale a été mise au point afin de supprimer les modes parasites autour d'un mode de galerie donné. Le résonateur à 26 GHz a été utilisé pour concevoir un oscillateur en utilisant les technologies disponibles au laboratoire. Le bruit de phase obtenu est de l'ordre de -75dB. Rad2. Hz-1 à 1 kHz de la porteuse. L'utilisation d'un correcteur interférométrique et/ou l'optimisation du circuit d'oscillation peuvent conduire à une nette amélioration de ces performances<br>This work deals with the study and the realization of Whispering gallery mode quartz resonators in the K-band (20 - 40 GHz). We evaluated experimentally the quartz dielectric properties (permittivity and intrinsic losses) using the Courtney resonator method. These measurements show that the variation of quartz permittivity with temperature is small and then the thermal sensitivity of the resonator is principaly due to thermal dilatation. The quartz loss tangent at low temperature changed very little from their room temperature value at 300K. Thus the cooling of the quartz brings only a weak profit in terms of the quality factor. We also achieved some Whispering Gallery mode quartz resonators working at different resonant frequencies. Experimental quality factors Q around 60 000 at 300K and of 130 000 at 77K have been obtaind at 16 GHz. Moreover, a Q-factor around 30 000 at 300K has been obtained at 26 GHz. A theoretical model, based on a Mode Matching method has been developed at LPMO in order to evaluate with a good precision the resonant frequencies of our resonators. Moreover, the efficiency of the mode selection method has been experimentally demonstrated. The 26 GHz resonator was used in order to design an oscillator. The achieved oscillator presents very good phase noise performances at 300K. These performances can be still improved by optimizing the circuit of oscillation and/or by using an interferometric corrector
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Schneller, Luc. "Contributuion à l'élaboration d'un oscillateur ultra-stable spatial miniature: études et réduction de la sensibilité thermique." Besançon, 2009. http://www.theses.fr/2009BESA2051.
Full textAbstract:
Le contexte spatial actuel, marqué par la volonté de disposer de toujours plus d'équipements à bord des satellites, impose une miniaturisation des systèmes embarqués. La conception d'un nouvel oscillateur spatial doit aujourd'hui prendre en compte cette exigence. Pour concevoir un futur Oscillateur Ultra- Stable (OUS) spatial miniature performant (présentant une stabilité relative de fréquence inférieure à quelques 10-13 sur la seconde), une meilleure compréhension des structures utilisées jusqu'à présent est nécessaire. Les travaux présentés portent principalement sur deux axes : l'analyse de la structure thermique de l'oscillateur et la mise au point d'un outil de simulation mécanique et thermomécanique spécifique. 1/ Analyse thermique : le besoin de régulation thermique nécessaire pour obtenir les performances visées a été défini. L'analyse de la pièce maîtresse de la structure thermique actuelle, un vase de Dewar, a ensuite été réalisée. Un modèle analytique du profil de température dans la paroi de ce dispositif a été obtenu en tenant compte des échanges thermiques par conduction et par rayonnement. Ce modèle permet d'optimiser les dimensions et les performances pour un dispositif plus petit. 2/Simulation mécanique et thermomécanique : la lame de quartz du résonateur donnant la fréquence de l'oscillateur est particulièrement sensible aux contraintes mécaniques. Il a été mis au point un outil de simulation de l'oscillateur permettant de calculer pour diverses perturbations extérieures, en particulier les variations de température, les variations relatives de fréquence qui en découlent. Cet outil a été utilisé sur l'OUS actuel de la société Rakon. Un facteur primordial à l'origine de la limitation actuelle de la sensibilité thermique a été mis en lumière. La solution proposée pour réduire l'effet de ce facteur a permis de réduire la sensibilité thermique de l'OUS actuel jusqu'à une valeur jamais atteinte à ce jour (≤ 3,2. 10-12 sur la gamme de –20 à +45°C)<br>The current space context is marked by the desire to have more and more equipment in satellites. This requirement imposes a miniaturisation of embedded systems. The design of a new space oscillator has to respect this condition. For conception of a future miniaturised space Ultra Stable Oscillator (USO) – with relative frequency stability as low as <5. 10-13 for a one second integration time– a better understanding of the type of fabrication is necessary. The focus is on two aspects: the analysis of the thermal structure of the oscillator, and the development of a specific tool for mechanical and thermo mechanical simulation. 1/ Thermal analysis: a definition of the level of thermal regulation necessary to reach the required performance has been made. Then an analysis of thermal structure's key piece -a Dewar vessel- was made. An analytic model of the temperature profile in the Dewar was obtained with thermal heat transfer due to conduction and radiation. With this model sizing and performance of a small oscillator can be optimized. 2/ Mechanical and thermo mechanical simulation: the quartz wafer of the resonators which gives the oscillators frequency is very sensitive to mechanical stresses. The oscillator simulation tool has been built to calculate the relative frequency variation due to exterior perturbation and particularly temperature variation. This tool was used with the USO manufactured by Rakon France. A critical factor of the temperature sensitivity has been discovered. The solution derived from the simulation analysis to reduce temperature sensitivity results in the lower thermal sensitivity of an USO, an achievement previously unobtainable ( ≤ 3,2. 10-12 on temperature from –20 to +45°C)
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Deleuze, Marc. "Dissolution contrôlée du quartz en milieu basique. Application à la mise en fréquence de résonateurs piézoélectriques." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20107.
Full textAbstract:
Cette these concerne l'usinage chimique ou dissolution controlee du quartz en vue de realiser des dispositifs piezoelectriques hautes frequences performants. Les nombreuses etudes effectuees en milieu acide (hf, nh4hf2) ont montre que l'utilisation de ces milieux est traumatisante pour le materiau et conduit a de mauvais etats de surface. En nous basant sur la theorie thermodynamique des deux processus reversibles: croissance et dissolution, nous avons choisi d'operer la dissolution dans le milieu utilise pour la croissance a savoir la soude, naoh. Pour completer l'etude, nous avons egalement teste des milieux basiques similaires: potasse koh et lithine lioh, seuls ou en melange. Les resultats obtenus, tant au niveau des vitesses de dissolution qu'au niveau des etats de surface, montrent que l'usinage chimique, pour de grandes epaisseurs enlevees (200 microns et plus), des coupes at, sc, x et y est possible et conduit a de tres bons etats de surface (brevet). Il apparait que la structure de la couche cristalline (notion de site de dissolution) et le cation utilise conditionnent la dissolution. Pour expliquer ces phenomenes, nous proposons un mecanisme de dissolution du quartz dans les milieux basiques concentres et une correlation entre structure des coupes, solvant utilise, vitesse de dissolution et proprietes polissantes. Enfin, les caracterisations piezoelectriques attestent la validite du procede et nous conduisent a exposer un banc d'usinage chimique industriel developpe a c. E. P. E. /thomson sur la base de nos travaux
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Chapellier, Paul. "MEMS piézo-électriques pour applications temps-fréquence." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCD058.
Full textAbstract:
Les oscillateurs hautes performances mettent en œuvre un résonateur mécanique présentant un facteur de qualité élevé et vibrant à une fréquence typique de 10 MHz. Le résonateur est généralement une pastille de quartz, réalisée par usinage individuel, d’environ 200 mm3, et placée dans une enceinte thermalisée. Dans le contexte de miniaturisation des composants électroniques, conséquence du développement des technologies embarquées, des objets connectés et des nouvelles normes de télécommunication, une réduction du volume du résonateur et l’utilisation de procédés de fabrication collectifs permettraient une réduction importante de l’encombrement, du coût et de la consommation de ces oscillateurs. Pour répondre aux besoins de ces technologies émergentes, un résonateur planaire en quartz à haut facteur de qualité et réalisable à large échelle a été développé. Au cours de cette thèse, nous avons mis au point un procédé de fabrication original utilisant la gravure réactive ionique profonde du quartz pour pallier l’impossibilité de graver le résonateur par l’usinage chimique standard par voie humide. L’optimisation d’une recette de gravure ionique adaptée à l’usinage de 100 µm de quartz, et ce, de manière anisotrope et présentant une faible rugosité ainsi que le développement du masque de gravure associé ont fait l’objet d’une attention particulière. La montée en maturité des moyens de fabrication a été validée par la réalisation de prototypes de résonateurs. Ces derniers ont présenté des facteurs de qualité à l’état de l’art des micro-résonateurs en quartz. Un premier prototype d’oscillateur intégrant un des résonateurs miniatures a également été caractérisé. Les performances mesurées et les pistes d’amélioration identifiées confirment la pertinence du résonateur développé pour des applications d’oscillateurs alliant hautes performances, faible consommation et encombrement réduit<br>High-performance oscillators rely on a high quality factor resonator vibrating at 10 MHz. Such resonator is often a bulky quartz plate of about 200 mm3. It is individually manufactured and placed in an oven. In the context of electronic components miniaturization, as a consequence of the development of embedded technologies, connected objects and new telecommunication standards, a reduction in the volume of the resonator and the use of collective manufacturing processes would allow a significant reduction in the size, the cost and the consumption of these oscillators. To meet the needs of these emerging technologies, a high-quality, large-scale quartz planar resonator has been developed. In this thesis, we developed an original manufacturing process using quartz deep reactive-ion etching (DRIE) to overcome the impossibilityof etching the resonator by standard wet chemical etching. The optimization of an ionic etching recipe adapted to the etching of 100 microns of quartz, in an anisotropic manner and with a low roughness, as well as the development of the associated etching mask, required particular attention. The technological maturation of manufacturing processes has been validated by the production of prototype resonators. The latter presented quality factors in the state of the art of quartz micro-resonators. A first oscillator prototype incorporating one of the miniature resonators has also been characterized. The measured performances and the identified ways of improving confirm the relevance of the developed resonator for oscillator applications combining high performances, low power consumption and compact design
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Dulmet, Bernard. "Contribution à l'étude des vibrations à énergie piégée des résonateurs piézoélectriques à ondes de volume : Comportement thermique statique et modes de vibration." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2008.
Full textAbstract:
Pour améliorer la description des sensibilités thermiques des résonateurs à ondes de volume, utilisés dans de nombreuses applications métrologiques, il faut disposer à la fois de coefficients caractérisant le cristal (quartz) et de modèles vibratoires tridimensionnels. On montre d'abord comment la théorie non linéaire de la thermoélectriélasticité permet de définir des coefficients matériels dits effectifs rapportés à la configuration de référence. Ils gouvernent l'établissement d'une vibration infinitisimale superposée au biais homogène que constitue la dilatation thermique. Des valeurs numériques des coefficients sont soit déduites des coefficients que propose la théorie linéaire de la piézoélectricité, soit calculées à partir de la connaissance existante des courbes fréquence-température de résonateurs à ondes de volume. Ensuite, on propose un modèle tridimensionnel décrivant les modes propres essentiellement d'épaisseur. Les solutions générales sont décrites comme une décomposition sur la base des solutions d'un problème simplifié. Les équations aux dérivées partielles déterminant la vibration sont transformées en un système aux valeurs propres de grandes dimensions, préférentiellement résolu par la méthode d'itération inverse avec décalage. Le modèle est particulièrement adapté à la description de vibrations se caractérisant par des figures modales évoluant rapidement en fonction de la température (phénomènes d'activity-dip)
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Aoust, Guillaume. "Développements de sources infrarouges et de résonateurs en quartz pour la spectroscopie photoacoustique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX067/document.
Full textAbstract:
La spectrométrie photoacoustique QEPAS constitue l’une des méthodes les plussensibles pour la détection de gaz à l’état de traces. Ses performances sont étroitement liées àcelles de sa source de lumière infrarouge cohérente et de son résonateur mécanique qui détecteles ondes acoustiques. La thèse a pour objectif de développer ces deux briques élémentaires.Dans un premier temps, les performances des résonateurs mécaniques sont modélisées, permettantde mieux comprendre leur comportement. Une formule analytique originale de leurfacteur de qualité y est incorporée, permettant de prédire avec précision les pertes qu’ils subissentlorsqu’ils résonnent dans un gaz. Grâce à ces modèles, de nouveaux résonateurs optimiséssont conçus et réalisés, aboutissant à des performances améliorées. Dans un secondtemps, les sources cohérentes infrarouges QCL et OPO sont améliorées pour la photoacoustique.L’impulsion de pompe optimale pour un OPO est présentée pour distribuer au mieuxl’énergie de pompe disponible dans le temps, et ainsi maximiser le rendement de rayonnementinfrarouge disponible. Un logiciel de simulation numérique original des OPOs est égalementcréé, et permet de simuler rapidement le spectre d’émission d’un OPO quelconque<br>Infrared photoacoustic spectrometry QEPAS is one of the most sensitive techniquefor trace gas sensing. The goal of the thesis is to improve the two key elements of the instrument: the mechanical resonator and the coherent infrared light source.First, the use of resonators as an acoustic waves sensor is investigated, allowing to better understandtheir behavior. Our modeling include a new analytical formula of their quality factor,predicting the amount of losses they experience when immersed within a gaz. The models areused to design and fabricate new custom resonators, leading to enhanced performances. Second,two infrared sources named QCL and OPO are optimized for the photoacoustic application.The optimal pump pulse for an OPO is derived to efficiently distribute the available pumpenergy in time, hence maximizing the yield of infrared light. A simulation software has alsobeen created for OPOs, able to quickly predict the spectrum of any type of OPO
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Leblois, Thérèse. "Influence des états géométriques de surface sur le cœfficient de qualité de résonateurs à quartz usinés chimiquement : Théorie et expériences." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2020.
Full textAbstract:
Ce mémoire traite de l'influence de la topographie de surface sur le cœfficient de qualité Q de résonateurs à quartz. Les états de surface sont obtenus par un usinage chimique anisotrope qui modifie à la fois l'aspect géométrique de la surface et la forme générale du résonateur. La lenteur de dissolution dépendant de l'orientation de la coupe, une analyse tensorielle de la dissolution a été développée pour simuler les effets de surface et les formes des sections usinées. En tenant compte que pour certaines coupes la surface usinée peut-être décomposée en une succession de facettes triangulaires de diverses orientations, une étude théorique qui prend en compte l'anisotropie du matériau a permis d'exprimerl'atténuation des ondes accoustiques résultant de la réflexion sur des surfaces rugueuses. Le cœfficient de qualité corrélé à cette atténuation dépend du critère de rugosité Rq et de la taille moyenne des facettes. Une étude expérimentale systématique de l'évolution du cœfficient de qualité avec les états géométriques de surface a été effectué sur des résonateurs à 5 MHz et 40 MHz. Elle a montré un bon accord entre théorie et expérience dès que la taille des motifs n'est pas trop petite devant la longueur d'onde.
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Gallina, Rubens. "Caractérisation du matériau quartz en vue de la réalisation des résonateurs : traitement permettant d'améliorer sa qualité." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2027.
Full textAbstract:
Notre premier but est de rechercher les moyens de caractériser le quartz naturel en vue de sa sélection pour des applications piézoélectriques. Une sélection objective impose de recourir à des mesures de quantités qui soient en relation avec la qualité attendue du matériau et qui puissent constituer un bon indicateur. Après un bref rappel sur la structure du quartz, les conventions utilisées pour décrire ses propriétés et les différentes classifications définies. Nous faisons une synthèse des différents défauts et des impuretés que l'on rencontre dans le quartz. Nous examinons ensuite l'ensemble des coefficients, linéaires et non linéaires, qui permettent de décrire ses propriétés et à partir des données existantes nous proposons un choix pour ceux qui peuvent servir d'indicateur de la qualité du matériau. Nous décrivons un ensemble de mesure simple dérivé de celui de Lamb et Richter, permettant la mesure de l'atténuation des ondes élastiques dans le quartz. Et avec lequel nous avons réalisé la mesure de certains coefficients viscoélastiques. La seconde partie est consacrée à l'étude de la réduction de la densité des "canaux d'attaque chimique" du quartz. La formation de ceux-ci est liée aux dislocations et aux impuretés. Nous nous sommes intéressé essentiellement au traitement par recuit des ébauches de résonateurs, avec éventuellement application d'un champ électrique (traitement par électrodiffusion). Nous en avons conclu que la température seule jouait un rôle primordial<br>Our first aim is to investigate the means to characterize the natural quartz for a selection to piezoelectric applications. After a short overview of quartz lattice, the conventions used to describe quartz properties and his different classifications, we make a brief review of different defects and impurities which we find in quartz crystals. We examine the set of the coefficients, linear and nonlinear, which can describe the properties of the quartz and for which datas are available. We propose to choose the coefficients that can be used as indicators of the material quality. We describe an experimental arrangement derived from that of Lamb and Richter, which with we can measure the elastic waves attenuation in the quartz. We realised the measurements of some viscoelastic coefficients. The second part of this memory is devoted to the study of density reduction of etch-channels in quartz. The formation of etch-channels is linked to dislocations and impurities. We are interested essentialy in the treatement of the resonators by heating, with eventualy electric field application (electrodiffusion treatemerit). We found that the temperature is the main parameter
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Jia, Kun. "Optical detection of (bio)molecules." Thesis, Troyes, 2013. http://www.theses.fr/2013TROY0032/document.
Full textAbstract:
Les biocapteurs optiques ont connu une évolution sans précédent au cours des dernières années, principalement en raison de la forte interaction entre la biotechnologie, l’optique et la chimie des matériaux. Dans cette thèse, deux différentes plates-formes de biocapteurs optiques ont été conçues pour la détection sensible et spécifique des biomolécules. Plus précisément, le premier système de détection optique est construit sur la base de la bioluminescence de cellules bactériennes d'Escherichia coli génétiquement modifiées. L’émission de lumière induite par cette interaction peut donc être utilisée pour la détection des substances toxiques. Le second système utilise des nanoparticules de métaux précieux (or et argent) aux propriétés plasmoniques accordables qui permettent de sonder les interactions des biomolécules spécifiques à l'interface nano-bio par la résonance plasmonique de surface (LSPR). Ces nanoparticules ont été obtenues par traitement thermique à haute température d’un film métallique déposé sur du verre à l’aide d’une grille de TEM ou déposé sur une couche de bactéries fixée sur le verre. Après une optimisation appropriée des nanostructures métalliques en termes de morphologie et de fonctionnalisation, une sensibilité élevée et une grande spécificité peuvent être simultanément obtenues avec ces immunocapteurs plasmonique. Ces deux plateformes ont été utilisées pour détecter des pesticides comme le carbofuran et l’atrazine<br>Optical biosensors have witnessed unprecedented developments over recent years, mainly due to the lively interplay between biotechnology, optical physics and materials chemistry. In this thesis, two different optical biosensing platforms have been designed for sensitive and specific detection of (bio)molecules. Specifically, the first optical detection system is constructed on the basis of bioluminescence derived from engineered Escherichia coli bacterial cells. Upon stressed by the toxic compounds, the bacterial cells produce light via a range of complex biochemical reactions in vivo and the resulted bioluminescent evolution thus can be used for toxicant detection. The bacterial bioluminescent assays are able to provide competitive sensitivity, while they are limited in the specificity. Therefore, the second optical detection platform is built on the localized surface plasmon resonance (LSPR) immunosensors. In this optical biosensor, the noble metal (gold and silver) nanoparticles with tunable plasmonic properties are used as transducer for probing the specific biomolecules interactions occurred in the nano-bio interface. These nanoparticles were obtained after a high temperature thermal treatment of an initially thin-metallic film deposited on a glass substrate through a TEM grid or on a bacteria layer fixed on the glass. After appropriate optimization on metal nanostructures morphology and surface biomodification, the applicable sensitivity and specificity can be both guaranteed in this LSPR immunosensor
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Delmas, Bruno. "Comment améliorer la dérive des résonateurs à quartz pour applications spatiales ?" Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00536860.
Full textAbstract:
Depuis près d'un siècle, les résonateurs à quartz à ondes de volume sont utilisés pour stabiliser les oscillateurs électriques. Cette longévité est due aux propriétés exceptionnelles du quartz et aux progrès constants de la technique. Pour les applications spatiales, il n'est généralement pas possible d'intervenir sur le composant. La dérive en fréquence doit alors être réduite et contrôlée sur des dizaines d'années. Cette variation systématique de la fréquence de résonance au cours du temps est due à l'évolution de plusieurs phénomènes physiques dont nous avons fait la synthèse et une analyse quantitative. Le premier de nos deux axes d'études porte sur l'étude des contraintes mécaniques dans la lame de quartz. Un travail bibliographique nous a permis d'étudier les spécificités de différentes formes de résonateur pour comprendre l'effet des contraintes mécaniques et les moyens de limiter la variation de fréquence induite. Les outils de modélisation actuels nous ont aidés à mettre au point une géométrie apportant une nette réduction de l'effet force-fréquence, confirmée par les mesures des premiers prototypes. L'autre axe d'étude est expérimental et prote sur un procédé essentiel communément appelé "pré-vieillissement". Les nombreuses contraintes de cette étude, telles que le temps, nous ont imposées une organisation méthodique de l'expérimentation. Ainsi, les plans factoriels fractionnaires nous ont permis de limiter les moyens techniques tout en obtenant les effets de chaque paramètre définissant le pré-vieillissement. Les résultats convergent vers la même conclusion que celle faite lors de l'étude quantitative des phénomènes physiques produisant le vieillissement.
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Goryachev, Maxim. "Résonateurs à ondes acoustiques de volume et oscillateurs à température de l'hélium liquide." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00651960.
Full textAbstract:
Cette thèse présente des résultats de recherche sur des résonateurs acoustiques à ondes de volume travaillant à températures cryogéniques (de 3K à 15K dans un réfrigérateur à tube pulsé) ainsi que sur les systèmes construits autour de ces composants. Le premier aspect concerne le fonctionnement de différents composants, dont en particulier le résonateur. Le comportement de ce dernier a fait l'objet d'une étude plus systématiquement sur la gamme de fréquence [1−90 MHz]. Des facteurs de qualité de 417 * 106 et des produit Q* f (facteur de qualité Q à la fréquence f) pouvant atteindre 3, 07*1016 Hz ont été mesurées pour les résonateurs à quartz, valeurs exceptionnelles qui sont des records mondiaux pour cette classe de composants. Il est montré que le facteur de qualité Q ne dépend pas de la fréquence f à ces températures, conformément à la théorie de Landau-Rumer. Les problèmes et avantages de travailler à de telles températures sont évalués. Les limitations qui s'y rattachent sont discutées. D'autres composants passifs ou actifs, tels que des transistors, sont aussi d'étudiés. Le choix des composants appropriés est fait sur la base de comparaisons de leur comportement à 4K. Les résultats sont confirmés par une modélisation d'amplificateurs cryogéniques, réalisée avec succès. Le deuxième aspect mis en lumière dans ce travail est la modélisation et la simulation des composants et des systèmes étudiés. Le rapport présente un modèle rigoureux du bruit de phase des composants à onde acoustique de volume prenant en compte les non linéarités et basé sur la méthode de la moyenne. Ce modèle du résonateur, de type MIMO (multiple-input and multiple-output) est utilisé pour en déduire l'impact des différents paramètres d'un oscillateur sur son bruit de phase et expliquer les résultats expérimentaux. Les modèles établis pour les différents autres composants sont aussi utilisés pour simuler et optimiser des amplificateurs et oscillateurs cryogéniques. Le troisième aspect concerne des sources de fréquence basées sur ces résonateurs à ondes de volume cryogéniques : référence passive et oscillateur cryogéniques. Les systèmes réalisés ont permis de mesurer et caractériser le bruit du résonateur dans des conditions spécifiques. Certaines sources de bruit ont ainsi été identifiées. Les systèmes à boucle d'asservissement testés ont une stabilité relative de fréquence de 4 * 10−13 à 100 secondes et restent à mieux que 1 * 10−12 entre 1 et 2000 s. L'oscillateur réalisé a une stabilité de 1.5 * 10−12 à 200 s et meilleure que 1 * 10−11 pour des temps d'intégration plus grands que 80 ms. Les limitations de ces systèmes sont discutées sur la base des données obtenues.
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Cassiède, Marc. "Développement d’une technique de microbalance à cristal de quartz pour la mesure de propriétés thermophysiques de fluides sous pression." Pau, 2010. http://www.theses.fr/2010PAUU3022.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse a été le développement d’une technique de microbalance à cristal de quartz sous pression dont le but est d’étudier le comportement rhéologique et de phase de systèmes viscoélastiques complexes, et en particulier des bruts pétroliers extra-lourds. Après avoir validé le dispositif expérimental par la mesure de températures de transition de phase de systèmes modèles cireux, nous nous sommes orientés vers l’étude de systèmes viscoélastiques par le biais d’une analyse d’impédance. Pour cela, un analyseur de réseau a été intégré au dispositif expérimental, ce qui nous a permis de déterminer à la fois la fréquence de résonance, la dissipation et également la comparaison de ces paramètres sur plusieurs harmoniques. A partir de là, nous avons pu en déduire l’impédance acoustique du système résonant et remonter ainsi aux propriétés du matériau (masse et module de cisaillement). En particulier, l’étude sous pression nous a permis de mesurer de faibles solubilités de gaz (dioxyde de carbone, méthane) dans des bruts pétroliers lourds. Les premiers résultats obtenus ont montré une déviation importante par rapport au comportement théorique sur les premiers rangs d’harmonique, et plus particulièrement sur le mode fondamental. C’est ainsi qu’une étude approfondie du comportement électrique des résonateurs à quartz de coupe AT s’est révélée nécessaire pour expliquer les déviations obtenues sur le fondamental. Ensuite, nous avons caractérisé en détail l’influence de la pression hydrostatique sur l’impédance électrique de ces cristaux de quartz. Enfin, nous avons montré que les phénomènes de rugosité et de glissement doivent être pris en compte précisément pour de futures études rhéologiques<br>The topic of this thesis is the development of a quartz crystal microbalance technique under pressure in order to study the phase and rheological behaviour of complex viscoelastic systems, and particularly extra-heavy oils. After the validation of the experimental device by measuring phase transition temperatures of waxy model systems, we turned to the study of viscoelastic systems by means of impedance analysis. For this purpose, we have integrated a network analyzer which allows to determine both resonance frequency and dissipation, as well as the comparison of these parameters on several harmonics. These parameters give access to the acoustic impedance of the resonant system and then the material properties (mass and shear modulus) can be deduced. The first results showed an important deviation from theoretical behaviour on the first overtones and particularly on the fundamental mode. Thus, a deep study of the electrical behaviour of AT-cut quartz resonators has been carried out to understand the deviations obtained on the fundamental harmonic mode. Then, we have characterized in detail the effect of pressure on the electrical impedance of these quartz sensors. Finally, we have shown that the phenomena of roughness and slipping must be taken into account accurately for future rheological investigations
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Clairet, Alexandre. "Modélisation et analyse numérique de résonateurs à quartz à ondes de volume." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2034/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèe portent sur le développement d’un outil d’analyse numérique dédié à l’ étude de nouveaux résonateursà quartz à ondes de volume et utilisant les éléments finis. Cette méthode de caractérisation permet la détermination deséléments du schéma électrique équivalent (résistance, inductance et capacité) d’une fréquence de résonance donnée ainsique son facteur de qualité, tout en prenant en compte dans le modèle la sensibilité du cristal de quartz à la températureet aux contraintes induites par le montage. Une étape de validation est d’abord réalisée afin de vérifier nos choix, enterme de modélisation et de calcul, en confrontant les données issues de la simulation aux mesures de résonateurs déjàexistants. Les trois dispositifs analysés (40 MHz, 10 MHz et 100 MHz) montrent une bonne concordance entre théorieet expérience. Pour obtenir de tels résultats, la structure de maintien est prise en compte et modélisée sous forme dezones d’amortissement de Rayleigh lorsque le piégeage de l’énergie n’est pas optimal (présence d’un mode de plaque).Un aspect important des résonateurs est ensuite étudié : le comportement en température. En effet, les contraintes dedilatation thermique ainsi que l’évolution des coefficients élastiques en fonction de la température induisent une dérivefréquentielle. La comparaison entre théorie et expérience nous permet de vérifier l’allure des courbes et de quantifier ledegré de précision du modèle. L’effet d’une contrainte mécanique appliquée sur le pourtour de la lame de quartz est parla suite introduit dans le modèle en utilisant la méthode de perturbation de Sinha-Tiersten. Il est alors possible de définirl’impact des défauts de fabrication sur la fréquence du résonateur. Enfin, la méthode numérique est appliquée à l’étudede structures innovantes dans le cadre du projet FREQUENCE2009. Il s’agit de revisiter le concept du résonateur BVA etd’envisager des procédés de fabrication collective. L’idée consiste ainsi à remplacer le rayon de courbure d’un résonateur,dont la fréquence utile se trouve aux alentours de 9 MHz, par une série de marches, plus compatible avec les procédés dela micro électronique (DRIE : Deep Reactive Ion Etching). Bien que les résultats expérimentaux soient, dans ce cas, loin denos attentes, nous constatons que l’outil d’analyse est parfaitement capable de prédire les caractéristiques de nouvellesstructures<br>This work is devoted to the development of a digital analysis tool dedicated to study new bulk acoustic waves quartz resonatorsby using finite elements. This method of characterization allows the calculation of the elements of the equivalentelectrical circuit (resistor, inductance and capacitor) of a given resonant frequency as well as the quality factor, while takinginto account its sensitivity to the temperature and to the stresses induced by the mounting support. Firstly, a validationphase is carried out in order to check our choices, in terms of modeling and computation, by comparing simulation data tothe measures of existing resonators. The three analyzed devices (40MHz, 10 MHz and 100 MHz) show good agreementbetween theory and experiment. To obtain such results, the mounting support is taken into account and modeled thanks toRayleigh damping areas when the trapping of energy is not optimal (presence of a spurious shell vibration mode). Then, animportant aspect of resonators is studied : the temperature behavior of its vibrating modes. Indeed, the thermal expansionstresses as well as the change of stiffness coefficients according to the temperature induce frequency shift. The comparisonbetween theory and experiment allows us to check the shape of curves and to quantify the accuracy of the model.Thereafter, the effect of mechanical stress applied on the edge of the blank of quartz is introduced in the model by usingthe perturbation method developed by Tiersten and Sinha. So, it is possible to define the influence of some manufacturingdefects on the resonant frequency. Finally, the digital method is applied to study innovative structures in the framework ofthe project FREQUENCE2009. The aim is to review the concept of BVA resonator and consider collective manufacturingprocesses. The idea involves replacing the radius of curvature of a resonator, for which the expected frequency is around9 MHz, by several steps, more compatible with microelectronics processes (DRIE : Deep Reactive Ion Etching). Althoughthe results are far from our expectations, we note that the analysis tool is perfectly able to anticipate the characteristics ofnew structures
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Tinguy, Pierre. "Etude et développement d'un oscillateur à quartz intégré." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675277.
Full textAbstract:
Le besoin croissant de réduction du volume, de la masse et de la consommation des dispositifs électroniques sans pertes deperformances concerne aussi les oscillateurs à quartz utilisés dans les applications métrologiques (bases de temps, capteurs),la téléphonie, la navigation... Dans le cadre de cette problématique, nous avons développé un ASIC (Application SpecificIntegrated Circuit) en technologie 0,35 μm SiGe BiCMOS (Austriamicrosystems®) fonctionnant sous 3,3 V (±10%) pourréaliser un oscillateur à quartz miniature opérationnel sur une gamme en fréquence allant de 10 MHz à 100 MHz. Ce circuitdont la surface ne dépasse pas les 4 mm2 est composé de diverses cellules RF, depuis le système d'entretien de type Colpitts,la mise en forme et jusqu'à l'adaptation du signal à sa charge d'utilisation (50 W ou HCMOS). Ces cellules sont toutespolarisées par une référence de tension interne de type bandgap CMOS. La consommation totale du circuit en charge resteinférieure à 100 mW pour un bruit blanc de phase visé de −150 dBc/Hz à 40 MHz. Pour minimiser la sensibilité thermiquedu résonateur et ainsi pouvoir s'orienter également vers des applications OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator),nous avons partiellement intégré une régulation de température dans notre ASIC. Cette régulation fortement dépendante del'architecture thermo-mécanique a été dimensionnée puis validée au travers de modélisations par analogie sous Spectre®.Notre électronique intégrée nécessite peu de composants externes et nous l'avons reportée par flip chip sur une interfacespécifique pour
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Douard, Mathilde. "Méthodes lidar pour la détection des aérosols stratosphériques et des composés organiques volatils." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10055.
Full textAbstract:
Ce travail de these presente a la fois des mesures et du developpement lidar realises dans le cadre de la jeune equipe du lasim applications des lasers a l'environnement. Cote developpement, la mise au point d'un lidar infrarouge pour detecter les hydrocarbures a ete entreprise. Une source laser accordable, puissante, pulsee et simple a ete construite: un oscillateur parametrique optique pompe par un laser ti:saphir. Il fournit 15mj dans le proche infrarouge et meme plus apres un etage d'amplification parametrique. Pour ameliorer ces resultats, le laser de pompe a ete injecte par une diode monomode a 800nm. Les premiers signaux lidar infrarouges ont ete obtenus. D'autre part, une methode a ete proposee et testee pour detecter plusieurs polluants simultanement: le couplage d'un lidar et d'un spectrometre a transformee de fourier. Parallelement, cote applications, une partie des resultats de la campagne sesame est analysee. Il s'agissait d'etudier les nuages polaires stratospheriques a sodankyla (finlande, 70n) durant l'hiver 1994/95 a l'aide d'un lidar multispectral (4 longueurs d'onde et deux canaux de depolarisation) specialement installe a cet effet. Les distributions de tailles, l'indice de refraction et l'etat physique de ces particules ont ete determines. Nos resultats concordent remarquablement avec les recentes theories sur la formation de ces nuages stratospheriques
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Turek, Natalia. "Imagerie à haute résolution des assemblages moléculaires par nc-AFM et KPFM à basse température." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I106.
Full textAbstract:
Le progrès important de la microscopie à force atomique sans contact (nc-AFM) au cours de la dernière décennie a permis d'étudier les propriétés structurelles et électroniques des molécules à l'échelle sub-moléculaire. Le processus de fonctionnalisation de la pointe, qui consiste à attacher des atomes ou des molécules uniques à l'apex de la pointe, a démontré une résolution exaltée des images STM et AFM, de sorte que les structures chimiques de nombreuses molécules différentes déposées sur des surfaces métalliques ont été résolues. Cependant, peu d'études ont été présentées jusqu'à présent sur des surfaces de semiconducteurs. Dans cette thèse, nous étudions la formation d'auto-assemblages moléculaires sur la surface passivée du silicium Si(111)-(√3x√3)R30°-B dopée au bore par STM/nc-AFM combiné avec Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). Les expériences ont été réalisées sur un microscope AFM/STM Joule-Thomson (SPECS), travaillant sous ultra-vide à une température de 4 K, en utilisant un capteur de force à haute rigidité (Kolibri, k=540 kN/m, f0=1 MHz). Les molécules étudiées sont : 1-(4'cyanophényl)-2,5-bis(décyloxy)-2,5-bis(décyloxy)-4-(4'-iodophényl)benzène (CDB-I), qui possèdent deux chaînes aliphatiques fixées à un noyau triphényle avec deux terminaisons différentes (soit iode, soit cyano) et la molécule nonpolaire 1,4 bis(4'cyanophényle)-2,5bis(décyloxy)benzène (CDB), avec deux terminaisons cyano identiques. Le premier objectif principal de ce travail était de vérifier la sensibilité de la sonde Kolibri dans la détection de charge. Les mesures KPFM portent sur les défauts du substrat dopé au bore, montrant les différents états de charge pour la liaison pendante (DB), la lacune de silicium et le dopant de bore enterré. L'état de charge positif est trouvé pour la DB, conformément aux études antérieures de la STM. Le potentiel de surface du défaut constitue la valeur de référence d'une seule charge sur la surface. Le deuxième objectif de cette thèse était d'obtenir une résolution sub-moléculaire en topographie et en imagerie KPFM sur les molécules, sans fonctionnalisation intentionnelle de la pointe. Un contraste sub-moléculaire est observé dans les images de décalage de fréquence de molécules individuelles, permettant l’identification du noyau triphényle et des détails des chaînes aliphatiques. De plus, la haute résolution est également obtenue dans les images de potentiel de surface des mesures KPFM. Selon le type d'adsorption de la molécule en surface, on distingue deux contrastes KPFM différents. Enfin, la comparaison de l'organisation dans les assemblages est faite pour les molécules CDB et CDB-I. Malgré l'organisation similaire des deux molécules dans les images nc-AFM, une différence de potentiel de surface est observée pour les deux terminaisons de la molécule CDB-I, indiquant l'organisation dipolaire le long des rangées de molécules des auto-assemblages<br>The progress of non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM) in the last decade enabled studying the structural and electronic properties of molecules at the submolecular scale. The process of tip functionalization relying in attaching single atoms or molecules to the tip apex demonstrated an enhanced resolution in both STM and AFM images, such that the chemical structures of many different molecules deposited on metallic surfaces have been resolved. However, few studies have been presented on a semiconductor surface so far. In this work, we study the formation of molecular self-assemblies on the passivated surface of boron doped silicon Si(111)-(√3x√3)R30°-B by combined STM/nc-AFM with Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). The experiments have been performed on the Joule-Thomson Scanning Probe Microscope (SPECS), working in ultra high vacuum at temperature of 4 K, using a high stiffness sensor (Kolibri, k=540 kN/m, f0=1 MHz). The investigated molecules are: 1-(4’cyanophenyl)-2,5-bis(decyloxy)-4-(4’-iodophenyl)benzene (CDB-I), which possess two aliphatic chains attached to a triphenyl core ended with two different terminations (either iodine or cyano group) and non-polar 1,4 bis(4'cyanophenyl)-2,5bis(decyloxy)benzene (CDB) molecule, with two identical cyano group terminations. The first main objective of this work was to verify the sensitivity of the Kolibri sensor in the charge detection. KPFM measurements of boron doped silicon defects are presented, showing different charge states for dangling bond (DB), silicon vacancy and buried boron dopant defects. A positive charge state is found for the DB, in accordance with previous STM studies. The surface potential of this defect constitutes a reference value of a single charge on the surface. The second objective of this thesis was to obtain submolecular resolution in topography and electrical imaging on molecules, without intentional tip functionalization. A submolecular contrast is observed in the frequency shift images of single molecules with identification of the three-phenyl core and details of the aliphatic chains. Moreover, a high resolution is obtained in the surface potential images from KPFM measurements as well. Depending on type of the adsorption of molecule on the surface, two different KPFM contrasts are distinguished. Lastly, the comparison of organization in the assemblies is done for both CDB and CDB-I molecules. A similar organization is found for both molecules in nc-AFM images. The asymmetry of the nc-AFM topography and KPFM map of CDB-I molecules indicates the dipolar organization along a given assembly row
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LEBLOIS, PATRICK. "Etude d'un oscillateur thermostate a quartz a ondes de surface." Besançon, 1990. http://www.theses.fr/1990BESA2027.
Full textAbstract:
Le developpement des applications temps-frequence dans les domaines militaires, spatiaux et des telecommunications necessite des sources haute frequence de grande purete spectrale et de grande stabilite dans le temps. L'etude d'un oscillateur a quartz a ondes de surface thermostate, de type pilote, miniaturise et fonctionnant a la frequence de 480 mhz a ete effectuee. Cette etude comprend: 1) la caracterisation du resonateur a ondes de surface a quartz (fabrique par thomson sintra); 2) la mise au point de l'electronique de l'oscillateur et du thermostat; 3) l'analyse des caracteristiques de stabilite, de purete spectrale et de tenue a l'environnement de l'oscillateur. Le resonateur a ondes de surface a 480 mhz est ferme sous vide avec un boitier tout quartz. Un support a ete concu afin de mesurer ses parametres de maniere precise et repetitive, sans l'endommager. L'electronique de l'oscillateur, comportant un amplificateur de boucle a gain ajustable, un dephaseur, un coupleur directionnel et un amplificateur d'isolation de sortie a ete etudie avec la technologie des circuits hybrides; le thermostat est integre dans un circuit prediffuse. La caracterisation experimentale de cet oscillateur a ete effectue aussi bien par sa sensibilite aux perturbations exterieures (temperature, pression, acceleration, vibration) que par ses performances intrinseques (stabilite a court et long terme, purete spectrale). Pour ce faire, differentes methodes de mesure adaptees a ce type d'oscillateur ont ete etudiees. Nous avons notamment developpe un banc de mesure de bruit de phase par multiplication de frequence. Ce dernier permet de caracteriser des oscillateurs dont la frequence de fonctionnement est dispersee ainsi que des oscillateurs non commandables en tension
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Gamet, Arnaud. "Etude et mise en oeuvre de transitions passives aux interfaces circuit/boîtier pour les bases de temps intégrées résonantes." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0002.
Full textAbstract:
L’intégration des oscillateurs dans les microcontrôleurs est aujourd’hui un enjeu industriel majeur suscitant une forte concurrence entre les principaux acteurs du marché. En effet, les oscillateurs sinusoïdaux sont des circuits indispensables, et sont majoritairement basés sur l’utilisation d’un résonateur à quartz ou MEMS externe. De plus en plus d’investigations sont menées afin d’intégrer des dispositifs résonants dans les boîtiers et éviter ainsi toutes les contraintes extérieures limitant les performances de l’oscillateur. En ce sens, nous avons étudié dans ce travail le comportement électrique, et notamment inductif, des liaisons filaires permettant de connecter une puce à son boîtier de protection. L’avantage d’utiliser ce composant passif est principalement son faible coût. Ce composant a été caractérisé en utilisant plusieurs méthodologies de modélisations et de mesures sur une large plage fréquentielle. Cette étude propose un modèle permettant aux concepteurs d’utiliser une caractéristique électrique équivalente dans une technologie CMOS standard. L’intégration du composant dans une cellule résonante est démontrée au sein d’un prototype<br>Nowadays, the integration of oscillators into microcontrollers is a major industrial challenge which involves a large competition between the main actors of this market. Indeed, sine wave oscillators are essential circuits, and are fore the most part based on external crystal or MEMs resonators. More and more investigations are carried out in order to integrate the resonant structure into the package, and avoid all external constraints able to restrict the performances of the oscillator. With this in mind, we studied in this work the electrical behavior, in particular the inductive behavior of bond wires which are electrical connections between a die and its package. The main advantage to use this type of component is its low cost of manufacturing. This passive component has been characterized using several measurement tools on a wide range of frequencies. A RLC model has been presented, allowing analogue designers to use an electrical equivalent circuit in standard CMOS technology. The integration of the passive component in a resonant cell has been demonstrated in a prototype
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Pokharel, Alok. "Analyse par des méthodes de “reverse engineering” de résonateurs piézoélectriques hautes performances et modélisation du bruit." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD025.
Full textAbstract:
Les résonateurs à ondes acoustiques de volume (BAW) ont été étudiés dans le domaine temps-fréquence à FEMTO-ST depuis longtemps et ont montré un rôle essentiel dans de nombreuses applications métrologiques telles que dans les dispositifs de positionnement comme GPS, Glonass, Galileo, etc. Ce travail de thèse présente la technique passive utilisée pour des mesures du bruit de phase dans les résonateurs BAW à quartz. Les résonateurs BAW de hautes performances ont été fabriqués par plusieurs fabricants européens et fournis par le CNES pour une étude de “reverse engineering” durant cette thèse. Le manuscrit commence par rappeler les bases de cristallographie du quartz, de piézoélectricité et de caractérisation du bruit dans les résonateurs ultra-stables. La deuxième partie du travail donne des détails sur la mesure de bruit dans les résonateurs par une technique de suppression de porteuse et sur une adaptation pour les résonateurs LGT d’impédance très faible (< 10 ohms).La troisième partie concerne l’interprétation avec le modèle de Steven-Tiersten des résultats de mesures du bruit de phase à différentes températures et leur classification en fonction du bruit. Une simulation par méthode d’éléments finis (FEM) permet de comparer ces résultats avec la théorie de Steven-Tiersten. La quatrième partie, présente un test de modélisation du bruit de phase à l'aide d’un modèle d’intermittence. Des comparaisons de nos résultats avec la distribution de Mittag-Leffler ainsi que des distributions stables semblent indiquer un rejet du modèle d’intermittence en loi de puissance, dans notre cas. Enfin, le travail de “reverse engineering” est réalisé en démontant les résonateurs pour l'analyse des défauts par diffraction des rayons X et diffusion laser. Le démontage du résonateur a révélé des imperfections macroscopiques. Les résultats préliminaires de diffraction des rayons X montrent la présence de dislocations qui pourraient être une cause de bruit de phase dans les résonateurs. Ceci devra être confirmé sur d’autres résonateurs<br>Bulk Acoustic Wave Resonators (BAW) have been studied in Time and Frequency domain for a long time, particularly at FEMTO-ST. They have an essential role in many metrological applications such as in positioning devices like GPS, Glonass, Galileo, etc. This thesis work presents the passive technic used for phase noise measurement in high-performance BAW resonators. These resonators were fabricated by several European manufacturers and provided for the thesis work by CNES for reverse engineering investigations.The work begins with recalling the basics of piezoelectricity in quartz and noise in ultra-stable resonators.The second part of the work gives details on noise measurement by carrier suppression technic with an alternative technic for low impedance resonators (< 10 ohms).The third part is about the comparison of Steven-Tiersten’s model with our phase noise measurement results at different temperatures and classification of resonators according to their short-term stability. A finite element simulation is used to compare the theory and experimental results.The fourth part presents tests using Mittag-Leffler distribution and stable distributions of a model of phase noise due to power law intermittency.Finally, the “reverse engineering” work is carried out by dismantling some resonators for defects analysis using X-rays diffraction and laser scattering. This revealed macroscopic imperfections and a few dislocations which could be a possible cause for phase noise in the resonators. This will have to be confirmed and quantified with other resonators
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Lemaire, Pierre. "Exploring interface mechanisms in metal-ion batteries via advanced EQCM." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS211.
Full textAbstract:
La recherche ainsi que les progrès technologiques dans le domaine des batteries Li-ion ont été stimulés très tôt par l’émergence des appareils électroniques portatifs et, plus récemment, par la demande constamment croissante des marchés de la mobilité électrique et des réseaux électriques. Mais des améliorations en termes de puissance, durée de vie, autonomie, coût et durabilité sont encore réalisables. La clé de ces améliorations est la maîtrise des interfaces électrode-électrolyte (IEE) en matière de transfert de charge et de transport qui sont liés au mouvement des ions alcalins solvatés. Cette étude vise à mieux comprendre la science fondamentale de l’IEE par l’exploitation des techniques électrogravimétriques basées sur la microbalance à cristal de quartz avec couplage électrochimique (EQCM). Tout d’abord, nous donnons une description exhaustive des mesures électrogravimétriques ainsi que de l’instrumentation développée avant d’appliquer nos stratégies expérimentales pour entrer dans la vie privée de ces interfaces. Ensuite, l’étude des chimies Li-ion et K-ion est réalisée en électrolyte aqueux ainsi que non-aqueux. Plus particulièrement, nous démontrons le rôle crucial de l’étape de désolvatation sur les performances en puissance de l’électrode. Etape que nous avons rationalisé en nombre de molécules de solvant participant à la sphère de solvatation à l’IEE dans les deux électrolytes, défaisant ainsi les idées répandues basées sur les différences de conductivité ionique ou autre. Enfin, par souci d’exhaustivité, le rôle des molécules d’eau dans le processus de transfert interfacial et leur influence sur la cinétique globale dans une batterie à proton est exploré<br>Research and technological improvements in rechargeable Li-ion batteries were driven early by the emergence of portable electronic devices and more recently by ever-increasing electric vehicle and power grid markets. Yet, advances in terms of power rate, lifetime, autonomy, cost and sustainability are still feasible. Key to these improvements is the mastering of the electrode-electrolyte interfaces (EEI) in respect of charge transfer and transport that are linked to the motion of the solvated alkali metal ions. This work aims to provide more insight into the underlying science of the EEI by exploiting electrogravimetric-based techniques derived from electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). To begin with, we give a comprehensive description of the fundamentals of the electrogravimetric measurements together with the developed technical setups prior to unroll our experimental strategies to get into the private life of these interfaces. Then, this thesis enlists the study of Li-ion and K-ion chemistries in both aqueous and non-aqueous electrolytes. More specifically, we demonstrate the crucial role of the desolvation step on the electrode rate capability, that we rationalized in terms of number of solvent molecules pertaining to the solvation shell at the EEI in both electrolytes, hence defeating previous beliefs based on ionic conductivity differences or else. Lastly, for the sake of completeness, the role of the water molecules in the interfacial transfer process and their influence on the overall kinetics in a proton-based battery is explored
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Bon, Jérémy. "Résonateurs à ondes acoustiques de volume piégées à très basses température : Applications à l'optomécanique." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD059/document.
Full textAbstract:
Depuis plusieurs années, le département Temps-Fréquence de l’institut FEMTO-ST mène une étude sur le comportement des résonateurs à ondes acoustiques de volume à énergie piégée dans des cristaux à quartz à température cryogénique, typiquement proche de 4 K. Les performances en termes de coefficient de qualité mécanique relevé à ces températures, plusieurs milliards à quelques dizaines de MHz, font des cavités acoustiques en quartz de bons candidats pour des sources de fréquences cryogéniques ultrastables.Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans la continuité de ce programme d’étude. Ils visent à consolider l’intérêt du quartz mais aussi à envisager des solutions alternatives à base de matériaux à très faibles pertes acoustiques mais non piézoélectriques pour lesquels l’excitation optique est une alternative crédible. Les présents travaux peuvent être résumés en trois parties majeures :- La première partie a été réalisée dans le but de déterminer une coupe de quartz possédant un point d’inversion sur sa caractéristique fréquence-température aux températures cryogéniques. La seule régulation de température du résonateur d’une source de fréquence ultrastable est en effet insuffisante sans l’existence d’un tel point qui doit servir de point de fonctionnement à la régulation thermique. La recherche d’une coupe compensée a nécessité une campagne préliminaire de mesure des coefficients de température des coefficients élastiques du matériau, inconnus à basses températures. Il a alors été possible, à partir de la connaissance de ces coefficients, d’identifier par le calcul puis de réaliser une coupe remplissant les conditions recherchées.- La seconde partie a pour objectif de faire la preuve de concept consistant à utiliser une cavité acoustique en quartz en cavité optique. Dans sa version de base, le résonateur à quartz à onde de volume piégée est plan-convexe (pour assurer le piégeage) et à électrodes (métalliques pour assurer l’excitation électrique !) déposées sur chacune de ses faces. Il est démontré, théoriquement et expérimentalement, qu’une telle géométrie fonctionne en cavité optique, avec son avantage de simplicité mais avec ses limites. Cette structure de base doit être mise à profit pour le couplage optomécanique abordé en troisième partie et constitue le socle de conception de dispositifs optomécaniques plus performants.- La troisième partie est consacrée à l’évaluation de la pertinence du couplage optomécanique de tels dispositifs fonctionnant à température cryogénique. Une étude portant sur la quantification théorique du couplage optomécanique que peut atteindre une telle cavité a été réalisée<br>For a few years, the Time and Frequency department in FEMTO-ST Insitute has been leading research about the behavior of Bulk Acoustic Wave (BAW) trapped in quartz crystal at cryogenic temperatures (near 4K).The measured quality factor are around a few billions at few tens of MHz for such temperatures. Acoustical quartz cavities are therefore good candidates for ultrastable cryogenic frequency sources. The work presented here is in the natural continuation of the research cited above. They aim at strenghtening the interest for quartz crystal, but also to consider alternative solutions with non-piezoelectric material with very-low acoustical losses, for which optical excitation is an option. The following work can be summed up in three main parts:- The first part is about the determination of a quartz crystal cut for which a turnover point exists in the frequency-temperature curve in the cryogenic region. Indeed, it is not enough to barely control the temperature in an ultrastable frequency source. Such a turnover point needs to be the operation point for thermal regulation. Searching a compensated cut arose the need for a preliminary measurements campaign of thermal coefficients of elastics coefficients of the material, which were unknown at low temperature. It was then possible, based on these coefficients, to calculate and even realize a cut fulfilling the required condition.- The second part had the objective to demonstrate conceptually that using a quartz acoustical cavity as an optical cavity was feasible. In its basic scheme, a BAW quartz resonator is plano-convex (to ensure the trapping of the acoustic wave) and has electrodes (metal-made to ensure electrical excitation) deposited on each face. It has been demonstrated, both theoretically and experimentally, that such a geometry works fine as an optical cavity, with its corresponding advantages and limitations. This scheme is used for the optomechanical coupling discussed in the third part and constitutes the very base for more efficient optomechanical devices.- The third part is dedicated to the evaluation of how efficient will such devices be while functioning at cryogenic temperature. A theoretical quantification of the optomechanical coupling that these cavities might reach is also presented
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Allani, Maroua. "Effets des propriétés physico-chimiques du cristal LGT (La3Ga5.5Ta0.5O14) sur les performances des résonateurs piézoélectriques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD041/document.
Full textAbstract:
Nous avons caractérisé différents cristaux piézoélectriques de Langatate La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT), de différentes couleurs afin d’évaluer l’influence des défauts sur la qualité de dispositifs du domaine Temps-Fréquence (résonateurs acoustiques).Nous avons étudié la composition de ces cristaux dont les variations autour de la composition stoechiométrique sont surtout dues à l’évaporation du Ga2O au cours de la croissance compensée par un excès de Ga2O3 dans le mélange initial. Pour déterminer cette composition, la technique ICP-AES, précédée par une mise en solution par fusion alcaline, est la plus fiable.La présence d’impuretés chimiques, telles que les éléments métalliques ou les terres rares, liée à la pureté des oxydes de base, au frittage de la charge dans un creuset alumine… est étudiée. Nous expliquons ainsi la nature des centres colorés qui évolue selon l’atmosphère de tirage ou lors d’un recuit particulier.C’est ainsi que nous avons déterminé certaines propriétés de LGT permettant l’obtention de dispositifs comme les résonateurs à ondes de volume dont le produit Q.f est supérieur à celui des résonateurs à quartz. Pour cela, nous montrons notamment qu’il est nécessaire que :- la composition du cristal soit la plus proche possible de la stoechiométrie,- la résistivité électrique soit la plus grande possible,- l’étude spectroscopique ne révèle aucune absorption dans le domaine du visible.Dans ces conditions, le facteur de qualité Q d’une résonance à 10 MHz peut être de 1.44 million au point d’inversion de la courbe fréquence-température (1.35 pour le quartz) mais qu’il diminue notablement pour atteindre 0.35 million si nous pratiquons un recuit sous air à 1000°C pendant 48 h<br>We have characterized Langatate piezoelectric crystals La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT), differently colored in order to evaluate the defects influence on the quality of Bulk Acoustic Waves resonators for the Time and Frequency domain.We have analyzed the composition of crystals whose variations around stoichiometric composition are mainly due to the evaporation of the Ga2O during growth compensated by adding an excess of Ga2O3 in the initial mixture. Among different techniques, the ICP-AES spectrometry, preceded by a dissolution by alkaline fusion seems to be the most accurate technique to determine the composition.The inevitable presence of chemical impurities, such as metallic elements, rare earth… linked to the purities of the raw materials, to the sintering of the load in an alumina crucible… is also studied. We try to explain in particular the nature of the color centers that evolve according to the growth atmosphere or during a particular annealing.So, we conclude by a list of necessary properties to obtain BAW resonators exhibiting a Q.f product higher than quartz. For this, we establish that it is necessary that:- the crystal composition is as close as possible to the stoichiometric composition,- the electrical resistivity is the highest possible,- the spectroscopic study does not reveal any absorption band in the visible domain.In these conditions, we were able to highlight that the quality factor of a 10 MHz resonance is of 1.44 million at the inversion temperature of the frequency-temperature curve (1.35 for the quartz crystal in the same conditions), but that this one decreases significantly to reach 0.35 million if we perform an annealing under air at 1000 °C during 48 hours
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Gamet, Arnaud. "Etude et mise en oeuvre de transitions passives aux interfaces circuit/boîtier pour les bases de temps intégrées résonantes." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0002.
Full textAbstract:
L’intégration des oscillateurs dans les microcontrôleurs est aujourd’hui un enjeu industriel majeur suscitant une forte concurrence entre les principaux acteurs du marché. En effet, les oscillateurs sinusoïdaux sont des circuits indispensables, et sont majoritairement basés sur l’utilisation d’un résonateur à quartz ou MEMS externe. De plus en plus d’investigations sont menées afin d’intégrer des dispositifs résonants dans les boîtiers et éviter ainsi toutes les contraintes extérieures limitant les performances de l’oscillateur. En ce sens, nous avons étudié dans ce travail le comportement électrique, et notamment inductif, des liaisons filaires permettant de connecter une puce à son boîtier de protection. L’avantage d’utiliser ce composant passif est principalement son faible coût. Ce composant a été caractérisé en utilisant plusieurs méthodologies de modélisations et de mesures sur une large plage fréquentielle. Cette étude propose un modèle permettant aux concepteurs d’utiliser une caractéristique électrique équivalente dans une technologie CMOS standard. L’intégration du composant dans une cellule résonante est démontrée au sein d’un prototype<br>Nowadays, the integration of oscillators into microcontrollers is a major industrial challenge which involves a large competition between the main actors of this market. Indeed, sine wave oscillators are essential circuits, and are fore the most part based on external crystal or MEMs resonators. More and more investigations are carried out in order to integrate the resonant structure into the package, and avoid all external constraints able to restrict the performances of the oscillator. With this in mind, we studied in this work the electrical behavior, in particular the inductive behavior of bond wires which are electrical connections between a die and its package. The main advantage to use this type of component is its low cost of manufacturing. This passive component has been characterized using several measurement tools on a wide range of frequencies. A RLC model has been presented, allowing analogue designers to use an electrical equivalent circuit in standard CMOS technology. The integration of the passive component in a resonant cell has been demonstrated in a prototype
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Levy, Raphaël. "Etude et réalisation d'une électronique adaptée au micro-gyromètre vibrant piézoélectrique." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112317.
Full textAbstract:
Dans le cadre du développement actuel des micro-technologies, de nouveaux types de gyromètres voient le jour : les micro-gyromètres vibrant à effet Coriolis. Leur taille et leur coût sont sans commune mesure avec les gyromètres existants et ouvrent la voie à de nouvelles applications, notamment le pilotage des futurs micro-drones. L'objet de mon travail de thèse est l'analyse du potentiel de performances du micro-gyromètre en quartz VIG développé à l'ONERA et la conception d'une électronique (oscillateur et détection) adaptée à la structure mécanique du capteur. La démarche s'organise en trois parties. Dans un premier temps, le potentiel de performances du micro-gyromètre est analysé grâce au développement de modèles multi-physique incluant la mécanique, la piézoélectricité et l'électronique associée. L'étude de ces modèles met ainsi en évidence les paramètres limitant les performances, et les boucles d'asservissement à réaliser sur l'électronique associée. De nouveaux circuits sont alors étudiés puis réalisés, notamment un nouveau concept d'oscillateur à PLL avec asservissement de l'amplitude de la vibration mécanique pilote et de la phase aux bornes du résonateur, et une électronique de détection améliorée. Enfin, les résultats expérimentaux d'une maquette complète du micro-gyromètre bénéficiant des nouveaux circuits électroniques sont présentés et les limitations des performances analysées<br>Thanks to the recent developments of micro-technologies, a new kind of gyrometer appears: the Coriolis micro-gyrometer. Its cost and size are a lot smaller than those of existing gyrometers and make possible new applications such as the guidance of future micro-drones. The goal of my work is the analysis of the performances of the micro-gyrometer VIG developed at ONERA and the design of a new electronics (oscillator and detection) adapted to the mechanical structure of the sensor. This study is organized in three parts. First, the performances of the micro-gyrometer are analyzed with the development of multi-physics models including mechanics, piezoelectricity and electronics. The study of these models points out the parameters limiting the performances and the control loops to implement on the electronics. New circuits are then developed, such as a new concept of oscillator with a control loop to control the amplitude of the pilot mechanical vibration another one to control the phase across the resonator, and also an amelioration of the detection electronics. Finally, experimental results of a complete micro-gyrometer including the new electronics are presented and the performances limitations are discussed
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Desormeaux, Aude. "Développement d'un oscillateur paramétrique optique monofréquence et réalisation d'un montage pour la spectroscopie infrarouge non linéaire." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112058.
Full textAbstract:
Le développement de nouvelles sources optiques est indispensable pour la spectroscopie et ses applications telles que la détection de polluants ou la caractérisation des milieux réactifs. Dans cette problématique, les sources accordables dans l’infrarouge moyen sont très recherchées car la plupart des polluants (COx, NOx, …) y ont des raies d’absorption. Cette étude a pour objet la mise en place d’une source optique : un Oscillateur Paramétrique Optique Doublement Résonnant (DROPO) monofréquence accordable entre 3,5 µm et 4,5 µm ainsi que la réalisation d’un montage pour la spectroscopie non linéaire à haute cadence. Le travail de thèse commence par le développement d’un DROPO à cavités imbriquées pompé par un laser Nd :YAG à haute cadence (10 kHz). Une modélisation du comportement dynamique du DROPO a permis d’optimiser son fonctionnement en introduisant un retour de pompe contrôlé en phase et en amplitude. Ainsi, le rayonnement émis dans l’infrarouge moyen est spectralement fin (< 100 MHz) et continûment accordable en fréquence sur de large domaine (120 GHz). Ensuite, le DROPO est intégré dans un montage compact (60 cm * 60 cm) afin d’accroître l’énergie dans l’infrarouge moyen tout en conservant les qualités spatiale et spectrale du faisceau. Ce montage composé d’un amplificateur laser multipassage, du DROPO et d’un Amplificateur Paramétrique Optique (OPA) permet d’obtenir un faisceau d’une puissance crête de 3 kW dans l’infrarouge moyen. Finalement, la source est utilisée pour enregistrer des raies d’absorption à basse pression sur la molécule de N2O à 3,9 µm<br>The development of new optical sources is essential for spectroscopy and related applications : pollutant detection or optical diagnostics of reactive media. For such applications, various researches are conducted to provide optical sources that are tunable in the mid infrared domain because most of pollutants (COx, NOx, …) absorb in this spectral region. The aim of the study is twofold: realisation and characterisation of a single longitudinal mode Doubly Resonant Optical Parametric Oscillator (DROPO) tunable over the 3. 5µm-4. 5 µm spectral range and realisation of an optical bench for high repetition rate non linear spectroscopy. The study begins with the development of an entangled cavity DROPO pumped by a high repetition rate (10 kHz) Nd :YAG laser. Modeling the dynamic behavior of the DROPO shows that the performances of the source can be enhanced by adding a pump beam reflection, which is controlled in phase and in amplitude. The mid-infrared emitted radiation is single longitudinal mode (< 100 MHz) and continuously tunable over a large domain (120 GHz). Next, the DROPO is integrated in a compact optical bench (60 cm ´ 60 cm) in order to increase the available energy in the mid infrared domain while maintaining the spatial and spectral qualities of the beam. This bench is composed of a multipass laser amplifier, the DROPO and an Optical Parametric Amplifier (OPA). The optical bench delivers a 3-kW peak-power mid-IR beam. Finally, the source is implemented for low pressure absorption spectroscopy of N2O around 3,9 µm
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Imbaud, Joël. "Evaluation des potentialités des matériaux du type langasite pour la réalisation d'oscillateurs ultra-stables.Etude et réalisation préliminaires d'un oscillateur cryogénique." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00360494.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'amélioration des sources ultra-stables de fréquences dans le domaine des temps courts (typiquement inferieurs à une minute). Deux voies d'investigations ont été explorées : <br />- La première concerne l'évaluation des potentialités des matériaux de la famille de la langasite (LGS). Une classification des coefficients de qualité (Q) des matériaux LGS et langatate (LGT) en fonction de leurs provenances a été mise en évidence. Les premiers prototypes de résonateurs à ondes de volume ont été réalisés dans un cristal de LGT à fort Q. A cette occasion un procédé de fabrication spécifique a été mis au point. Une électronique d'oscillateur et un packaging thermique adaptés aux caractéristiques de ces résonateurs ont été développés. Enfin, ces premiers prototypes d'oscillateurs ont été caractérisés en terme de stabilité temporelle et de vieillissement.<br />- La seconde voie exploratoire concerne la mise en place d'un ensemble expérimental permettant la réfrigération d'oscillateurs à résonateurs à ondes de volume à des températures inférieures à celles de l'hélium liquide (4,2K). Pour cela, des résonateurs en quartz de coupe SC et LD, et en LGT de coupe Y, ont été caractérisés à basses températures. Une campagne de mesures systématiques a révélé des coefficients de qualité exceptionnels pour certains modes de vibration. Par ailleurs, différents modèles de transistors ont été testés et l'une des références testées a été modélisée simplement, à température cryogénique. Deux premiers prototypes d'oscillateurs à résonateur à quartz de coupe SC ont été développés puis testés à basses températures. Il en résulte les toutes premières caractérisations en terme de stabilité temporelle.
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Salut, Roland. "ETUDE DES MOYENS DE LITHOGRAPHIE HAUTE RESOLUTION POUR LA FABRICATION DE RESONATEURS A ONDES ELASTIQUES DE SURFACE : APPLICATION AUX SOURCES EMBARQUEES." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00699511.
Full textAbstract:
Le but de ce travail de thèse est d'étudier les moyens de lithographie haute résolution pour la fabrication de résonateurs à ondes élastiques de surface, et de l'illustrer à travers la réalisation de sources de fréquences fonctionnant au-delà du GigaHertz. Dans un premier temps nous abordons les différents dispositifs fondés sur les ondes élastiques de surface puis les sources de fréquence (instabilités caractéristiques) et fixons les objectifs de l'étude au travers notamment d'un état de l'art. Dans un second temps, nous présentons les moyens de lithographie étudiés dans le cadre de ce travail, à savoir la lithographie électronique, la gravure par faisceau d'ions focalisés, la lithographie UV par projection et la lithographie par nano-impression. Pour chacune d'entre elles, nous détaillons le principe de fonctionnement et montrons, notamment grâce à des simulations, leur intérêt et leurs limitations. Ensuite, nous présentons la fabrication et la caractérisation de résonateurs sur différents types de substrats ayant des propriétés innovantes par rapport à nos applications. Le PZT élaboré par épitaxie, présentant des coefficients de couplage élevés (plusieurs pourcents) couplés à une granulométrie fine et une orientation cristalline selon l'axe 001. Le diamant, qui permet d'atteindre des vitesses de phase de l'ordre de 10000 m.s-1, soit une vitesse deux fois supérieure à celles des ondes transverses sur substrat de quartz, quartz que nous avons également étudié afin de rechercher de nouveaux points de fonctionnement à haute fréquence. Pour chaque matériau, nous identifions un ou plusieurs moyen(s) de lithographie qui nous permettent de fabriquer les résonateurs. Les étapes de conception, de fabrication et de caractérisation sont décrites en détail. La dernière partie du manuscrit consiste à exposer les caractéristiques des oscillateurs fondés sur les résonateurs à haut produit Qf ainsi fabriqués (Qf > 5.1012). Nous reportons les résultats obtenus à des fréquences de 1,5 GHz (sur quartz) et à 3 GHz (sur diamant nanocristallin). Le bruit de phase à 10 kHz de la porteuse est compris entre -100 et -110 dBc.Hz-1, et le bruit plancher est de -160 dBc.Hz-1. Nous concluons en donnant des pistes afin d'améliorer ces caractéristiques.
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Gouzien, Élie. "Optique quantique multimode pour le traitement de l'information quantique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4110.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie l’optique quantique multimode, aussi bien du point de vue de la génération que celui de la détection. Elle s’articule autour de trois volets. Nous étudions la génération de lumière comprimée multimode dans une cavité. Pour cela nous considérons la forme la plus générale de hamiltonien quadratique, permettant entre autres de décrire l’utilisation de plusieurs pompes dans un matériau effectuant du mélange à quatre ondes. Une approche combinant fonctions de Green et décompositions de matrices symplectiques est décrite. Cette théorie générique est appliquée à des cas particuliers. Dans un premier temps, des exemples en basse dimension sont donnés. Ensuite, une configuration d’oscillateur paramétrique optique pompé de manière synchrone (SPOPO) est décrite et étudiée ; les résultats obtenus montrent que ce système a un comportement très différent de celui du SPOPO utilisant une non-linéarité d’ordre 2. Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de peignes de fréquences quantiques avec des micro-résonateurs en anneau gravés sur silicium. Un autre problème examiné est celui de prendre en compte l’information temporelle obtenue lors du clic d’un détecteur de photon unique. Pour cela nous utilisons un formalisme multimodal temporel afin d’expliciter les opérateurs décrivant la mesure. Les principaux défauts des détecteurs réels, dont la gigue temporelle, l’efficacité finie et les coups d’obscurité sont pris en compte. L’utilisation des opérateurs est illustrée par la description d’expériences usuelles de l’optique quantique. Enfin, on montre que la lecture du temps de clic du détecteur permet d’améliorer la qualité de l’état généré par une source de photons annoncés. En troisième partie nous présentons un schéma de génération d’intrication hybride entre variables continues et discrètes, pour laquelle la partie discrète est encodée temporellement. Ce schéma est analysé en détail vis-à-vis de sa résistance aux imperfections expérimentales<br>This thesis studies multimode quantum optics, from generation to detection of light. It focuses on three main parts. Multimode squeezed states generation within cavity is studied. More specifically, we take into account general quadratic Hamiltonian, which allows describing experiments involving arbitrary number of modes and pumps within a medium performing four-wave mixing. We describe a generic approach combining Green functions and symplectic matrix decomposition. This general theory is illustrated on specific cases. First, low-dimensional examples are given. Then, a synchronously pumped optical parametric oscillator (SPOPO) is described and studied; it shows a very distinct behavior from that of the SPOPO using second order non-linearity. This work opens way to the realization of quantum frequency combs with ring micro-resonators engraved on silicon. Single-photon detectors are described taking into account temporal degrees of freedom. We give positive-valued measurement operators describing such detectors including realistic imperfections such as timing-jitter, finite efficiency and dark counts. Use of those operators is illustrated on common quantum optics experiments. Finally, we show how time-resolved measurement allows improving the quality of state generated by single-photon heralded source. In the third part we propose a protocol for generating a hybrid state entangling continuous and discrete variables parts, for which the discrete part is time-bin encoded. This scheme is aanalysed in detail with respect to its resilience to experimental imperfections