Dissertations / Theses on the topic 'Stimuli expérimentaux'

La présence simultanée de plusieurs plasmas le long de la trajectoire d'un faisceau laser énergétique est susceptible de modifier de manière importante le comportement des instabilités paramétriques par rapport au cas où un seul plasma est présent. Afin d'identifier les différents effets pouvant intervenir dans ce type de situation, un système de cible double dont l'écartement est ajustable a été développé, la première cible étant une mousse de faible densité et la seconde une feuille de plastique. Une partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation de l'interaction dans les mousses seules, cette dernière étant encore peu connue à l'heure actuelle pour de si faibles densités. Dans le cas d'interaction en présence de deux plasmas, nous analysons successivement trois effets : celui du mélange hydrodynamique des deux plasmas, celui de l'incohérence induite par plasma et enfin celui du couplage électromagnétique entre les deux plasmas. Pour la première fois, il a été mis en évidence que l'incohérence induite par plasma sur un faisceau conduisait à la réduction de la rétrodiffusion Brillouin dans un plasma séparé. En revanche, cette incohérence ne parvient plus à compenser les effets hydrodynamiques se produisant par collision des plasmas lorsque ceux-ci sont suffisamment proches. Le couplage électromagnétique entre les plasmas affecte plus particulièrement la rétrodiffusion Raman, lorsque la rétrodiffusion du plasma de feuille traverse le plasma de mousse. Outre une réamplification du signal rétrodiffusé qui est un phénomène recherché dans l'amplification d'impulsions laser en milieu plasma, nous avons observé le développement de l'instabilité Raman dans une zone de plasma dominée par l'amortissement Landau ce qui est la signature d'effets cinétiques importants.

Ce mémoire de thèse présente une nouvelle méthode de stimulation électrique à des thérapeutiques ou diagnostiques. Après un bref historique sur les courants utilisés en stimulation électrique, nous présentons une étude spectrale détaillée des courants de Limoge. Nous avons également mis en évidence expérimentalement la création in situ des courants de basses fréquences, seuls responsables de la stimulation, que nous expliquons théoriquement par l'hypothèse de non-linéarité de la conductivité électrique des tissus biologiques. Cependant ces courants, dus au champ électrique seul, restent faibles et donc peu efficaces. Nous proposons donc une nouvelle méthode basée sur l'interaction entre un champ électrique et un champ ultrasonore de hautes fréquences, le rôle du champ ultrasonore étant de créer une non-linéarité électrique artificielle. Après une étude détaillée du champ électrique et du champ ultrasonore qui font l'objet des chapitres 2 et 3, nous présentons une étude théorique et expérimentale des courants résultants de l'interaction entre ces deux champs. L'originalité de cette méthode réside dans le fait que ces courants de basses fréquences peuvent être engendrés dans une région déterminée (comme la zone hypothalamique dans une application analgésique) et leur niveau est contrôlable par les paramètres électriques et ultrasonores

Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale des phénomènes de transport dans les réseaux optiques d'atomes froids, en particulier les réseaux dits ‘brillant' dans lesquels les atomes piégés diffusent la lumière. Les principaux phénomènes de transport étudiés sont la diffusion spatiale et les modes de propagation appelés modes Brillouin. Les méthodes utilisées sont la spectroscopie pompe-sonde, que nous avons utilisée dans deux configurations différentes, la méthode des résonances induites par le recul pour les mesures de températures et l'imagerie du nuage d'atomes refroidis pour l'étude de la diffusion spatiale et des modes de propagations.<br />Les modes de propagation Brillouin, détectés jusqu'ici par spectroscopie pompe-sonde, ont été pour la première visualisés directement par imagerie : soit par une augmentation de la diffusion spatiale, soit par un déplacement du nuage atomique dans la direction d'excitation.<br />L'étude de la diffusion spatiale pour différentes géométries du réseau a montré d'une part l'anisotropie de la diffusion dans un réseau périodique, et d'autre part que la diffusion dépend fortement de la périodicité du réseau. Une étude sur la température menée en parallèle montre que la température en revanche ne dépend pas de la périodicité du réseau mais seulement de la profondeur des puits.<br />Enfin, nous avons montré que la relation proposée jusqu'ici pour relier la largeur de la résonance centrale des spectres pompe-sonde (résonance Rayleigh) à la diffusion spatiale n'est pas vérifiée dans notre réseau. Des études expérimentales pour vérifier si la largeur de cette résonance peut être reliée au taux de relaxation de la distribution de vitesse sont également présentées.

L'étude de la propagation d'un faisceau laser intense dans un plasma chaud est très importante pour la fusion thermonucléaire par confinement inertiel. Nous présentons dans ce travail de thèse des expériences réalisées à l'aide d'un faisceau laser focalisé au plus proche de la limite de diffraction, afin de simplifier la géométrie de l'interaction laser plasma, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de simulations numériques adaptées aux conditions de l'expérience. <br>Nous étudions la modification de la distribution d'intensité laser au cours du temps, et en différents plans de propagation, à partir de l'imagerie résolue en temps et en espace de cette distribution d'intensité, en champ proche et en champ lointain. <br>Nous présentons notamment la première observation expérimentale de l'instabilité de filament, l'éclatement du faisceau fonction du temps, de l'espace, du gradient de vitesse.<br>Nous donnons enfin la première et unique observation d'images de la localisation transverse de la rétrodiffusion Brillouin stimulée.

L'étude de la propagation d'un faisceau laser intense dans un plasma chaud est très importante pour la fusion thermonucléaire par confinement inertiel. Nous présentons dans ce travail de thèse des expériences réalisées à l'aide d'un faisceau laser focalisé au plus proche de la limite de diffraction, afin de simplifier la géométrie de l'interaction laser plasma, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de simulations numériques adaptées aux conditions de l'expérience. Nous étudions la modification de la distribution d'intensité laser au cours du temps, et en différents plans de propagation, à partir de l'imagerie résolue en temps et en espace de cette distribution d'intensité, en champ proche et en champ lointain. Nous présentons notamment la première observation expérimentale de l'instabilité de filament, l'éclatement du faisceau fonction du temps, de l'espace, du gradient de vitesse. Nous donnons enfin la première et unique observation d'images de la localisation transverse de la rétrodiffusion Brillouin stimulée.

Etude des effets de collision de CO2 et H2Osur les raies Q du spectre rovibrationnel de N2 à partir des largeurs et déplacements de raies mesures a l'aide d'un spectromètre Raman inverse et d'un lambdamètre (précision de quelques mhz). Mesure des coefficients d'élargissement à faible densité pour déduire les paramètres ajustables de trois modèles de relaxation rotationnelle de N2. Simulation des spectres N2-CO2 à haute densité et comparaison aux données expérimentales pour diviser la meilleure modélisation en vue de l'extrapolation à des températures et densités plus élevées

Ce manuscrit présente le développement expérimental d’un capteur inertiel à atomes froids mesurant l’accélération de pesanteur, la composante verticale du gradient de gravité et l’accélération horizontale, en choisissant des technologies qui permettent d’obtenir un capteur inertiel embarquable et hybridé avec des capteurs classiques. Le dispositif expérimental permet d’effectuer des séquences d’interférométrie verticales et horizontales avec des transitions Raman stimulées rétroréfléchies contra-propageantes. La séquence d’interférométrie à quatre impulsions Raman a été utilisée pour mesurer le gradient de gravité. Les effets systématiques ont été étudiées afin d’obtenir l’exactitude de la mesure. Notre mesure extrapolée avec une chute libre de 1 mètre et limitée par le bruit de projection quantique permettrait d’atteindre des sensibilités du même ordre que l’état de l’art. Cette méthode est intéressante pour un capteur embarquable car elle est facile à mettre en place, et elle est insensible à la force de Coriolis, qui cause une grosse chute de contraste pour un interféromètre Mach-Zehnder en dynamique. Cette méthode peut être utilisée pour la mesure de rotation dans un capteur inertiel embarqué. Une mesure de l’accélération horizontale a été effectuée en simple diffraction avec des faisceaux lasers Raman horizontaux contra-propageants et rétro-réfléchis. Pour la mesure de l'accélération horizontale, un interféromètre Mach-Zehnder horizontal a été utilisé. Une rampe de fréquence est appliquée sur les faisceaux Raman pour levée la dégénérescence des deux paires Raman. La mesure effectuée a une sensibilité proche de l'état de l'art<br>This work focuses on the development of a cold-atom inertial sensor measuring the gravity, the vertical gravity gradient and the horizontal acceleration, by choosing technologies enabling to obtain an onboard and hybrid inertial sensor. The experimental setup generates a cold atom cloud of 87Rb, allows vertical et horizontal interferometry sequences using retroreflected contrapropagating stimulated Raman transitions, and allows a maximum free fall distance of 20 cm. The sensitivity obtained for the measurement of the gravity is 68 microGal/VHz and the optimal resolution reached 1,4 microGal after 6000 s of integration. The four-pulses interferometry sequence has been used for the measurement of the vertical gravity gradient. The sensitivity and the systematics have been studied. Our measurement, extrapolated with a sensor allowing 1 meter free fall and limited by quantum projection noise, could reach a sensitivity of 13 E/VHz, competitive with state of the-art. This method could be used for the measurement of rotations in an onboard inertiel sensor. A measurement of horizontal acceleration using simple diffraction interferometer with horizontal retroreflected contrapropagation stimulated Raman transitions. To lift the degeneracy of the two Raman transitions in the horizontal axis with zero-velocity atoms, we chirp the frequency of the Raman beam. It allows us to realize a Mach-Zehnder atom interferometer to measure the horizontal acceleration

Les charges électriques présentes naturellement aux interfaces liquide/solide ou qui se développent dans les liquides de façon contrôlée ou non-désirée sont sources, d’une part, de nombreuses applications (micro-pompages, laboratoires sur puce, super-condensateurs…), et d’autre part de risques industriels (inflammations, explosions…). Ceci nécessite une quantification aussi précise que possible des valeurs et des répartitions de ces charges dans les milieux diélectriques liquides. Les techniques de mesure actuelles sont soit non-résolutives, les réponses mesurées sur l’ensemble de l’éprouvette permettant de déduire des informations sur les charges et les processus associés de manière indirecte (au travers de modèles), soit limitées en termes de sensibilité et/ou de résolution. Par exemple, le modèle de la double couche électrique, proposé par Stern en 1924 et complètement accepté par la communauté scientifique depuis, n’a encore jamais été confirmé expérimentalement, notamment en raison du manque de résolution et de sensibilité des méthodes existantes.Plusieurs techniques ont été développées depuis 1980 pour mesurer de façon directe et non-destructive les charges électriques dans les isolants solides. Parmi ces méthodes, celles basées sur l’application de stimuli thermiques de faible amplitude ont montré les meilleures sensibilités et les meilleures performances pour la mesure des charges près des interfaces. L’application de ces techniques aux liquides est une voie de recherche à explorer afin de répondre aux questionnements scientifiques et applicatifs évoqués. Ce travail étudie, aussi bien du point de vue théorique qu’expérimental, l’application du principe de l’onde thermique à la mesure de charges électriques dans les liquides isolants. La double couche électrique, qui s’établit au niveau des parois liquide/solide, est utilisée comme objet d’étude. Plusieurs liquides diélectriques sont concernés : cyclohexane à l’état liquide et solide, huile minérale pure et additivée et huile silicone.À travers des simulations numériques, les réponses électriques susceptibles d’être issus de l’application de stimuli thermiques de quelques degrés à des liquides isolants sont calculées, en considérant la couche diffuse présente à l’interface avec les parois. L’influence de différents paramètres de la double couche électrique sur les signaux simulés est étudiée. Les effets de la thermo-convection sont quantifiés en particulier et des critères permettant de les identifier dans les réponses électriques sont établis.Des résultats expérimentaux, obtenus avec une installation de mesure conçue et réalisée spécialement pour les liquides, montrent que les réponses issues de l’application d’onde thermique de faibles amplitudes à des liquides isolants sont bien mesurables. Leur analyse détaillée permet de conclure que ces réponses proviennent bien des charges de la double couche électrique. La contribution probable aux signaux mesurés non seulement de la couche diffuse, mais également de la couche compacte, est mise en évidence. Les résultats permettent de conclure que les méthodes à stimuli thermique sont applicables aux liquides diélectriques. La poursuite de leur développement devrait aboutir à des mises en œuvres expérimentales avec des résolutions et des sensibilités adaptées à l’étude des charges et des champs électriques aux interfaces et dans le volume de ces matériaux<br>The electrical charges naturally present at liquid/solid interfaces or which develop in liquids in a controlled or undesired way are at the origin both of numerous applications (micro-pumps, lab-on-a-chip, super-capacitors) and of industrial risks (inflammations, explosions). This requires the most precise possible quantification of the values and distributions of these charges in liquid dielectric media. The present measurement techniques are either non-resolutive, as the responses measured on the entire specimen allow to deduce information about the charges and the associated processes indirectly (through models), or limited in terms of sensitivity and resolution. For example, the electrical double layer model, proposed by Stern in 1924 and fully accepted by the scientific community since then, has not been confirmed experimentally yet, in particular due to the lack of resolution and sensitivity of the existing methods.Several techniques have been developed since 1980 to measure directly and non-destructively the electrical charges in solid insulators. Among these methods, those based on the application of low-amplitude thermal stimuli have shown high sensitivity and performance for the measurement of loads near interfaces. The application of these techniques to liquids is a research path to be explored in order to answer the above scientific and applicative questions. This work studies, both from theoretical and experimental points of view, the application of the thermal step principle to the measurement of electrical charges in insulating liquids. The electrical double layer, which sets up at the level of the liquid/solid walls, is used as object of the study. Several dielectric liquids are concerned: cyclohexane in liquid and solid state, pure and additive mineral oil and silicone oil.Through numerical simulations, electrical responses expected from the application of thermal stimuli of several degrees to insulating liquids are calculated, considering the diffuse layer present at the interface with the walls. The influence of different parameters of the electrical double layer on the simulated signals is studied. In particular, the effects of thermo-convection are quantified and criteria to identify them in the electrical responses are established.Experimental results, obtained with a measuring installation designed and built specifically for liquids, prove that the responses resulting from the application of low-amplitude thermal steps to insulating liquids are well measurable. Their detailed analysis leads to the conclusion that these responses are indeed due to charges from the electrical double layer. The probable contribution to the measured signals not only of the diffuse layer, but also of the compact layer, is highlighted. The results allow to conclude that thermal stimuli methods are applicable to dielectric liquids. Their further development should lead to experimental implementations with resolutions and sensitivities adapted to the study of electric charges and fields at the interfaces and in the volume of these materials

Depuis deux décennies, les nombreux développements des techniques de radiothérapie par modulation d’intensité (RCMI) ont permis de mieux conformer la dose au volume cible et ainsi, d’augmenter les taux de réussite des traitements des cancers. Ces techniques ont souvent l’avantage de réduire la dose aux organes à risque proches de la zone traitée, mais elles ont l’inconvénient d’apporter un niveau de dose périphérique plus important que les techniques basiques sans modulation d’intensité. Dans ce contexte, l’augmentation du taux de survie des patients qui en résulte, accroît également la probabilité de manifestation d’effets iatrogènes dus aux doses périphériques (tels que les cancers secondaires). Aujourd’hui, la dose périphérique n’est pas considérée lors de la planification du traitement et il n’existe aucun outil numérique fiable pour sa prédiction. Il devient cependant indispensable de prendre en compte le dépôt de dose périphérique lors de la planification du traitement, notamment dans les cas pédiatriques. Cette étude doctorale a permis la réalisation de plusieurs étapes du développement d’un outil numérique, précis et rapide, de prédiction de la dose hors-champ fondé sur le code Monte Carlo PENELOPE. Dans cet objectif, nous avons démontré la capacité du code PENELOPE à estimer la dose périphérique en comparant ses résultats avec des mesures de référence réalisées à partir de deux configurations expérimentales (métrologique et pré-clinique). Ces travaux expérimentaux ont notamment permis la mise en place d’un protocole d’utilisation des dosimètres OSL pour la mesure des faibles doses. En parallèle, nous avons pu mettre en évidence la convergence lente et rédhibitoire du calcul en vue d’une utilisation clinique. Par conséquent nous avons réalisé un travail d’accélération du code en implémentant une nouvelle technique de réduction de variance appelée transport pseudo-déterministe spécifiquement dédiée à l’amélioration de la convergence dans des zones lointaines du faisceau principal. Ces travaux ont permis d’améliorer l’efficacité des estimations dans les deux configurations de validation définies (gain d’un facteur 20) pour atteindre des temps de calcul raisonnables pour une application clinique. Des travaux d’optimisation du code restent à entreprendre de façon à améliorer encore la convergence de l’outil pour ensuite en envisager une utilisation clinique<br>Over the last two decades, many technical developments have been achieved on intensity modulated radiotherapy (IMRT) and allow a better conformation of the dose to the tumor and consequently increase the success of cancer treatments. These techniques often reduce the dose to organs at risk close to the target volume; nevertheless they increase peripheral dose levels. In this situation, the rising of the survival rate also increases the probability of secondary effects expression caused by peripheral dose deposition (second cancers for instance). Nowadays, the peripheral dose is not taken into account during the treatment planification and no reliable prediction tool exists. However it becomes crucial to consider the peripheral dose during the planification, especially for pediatric cases. Many steps of the development of an accurate and fast Monte Carlo out-of-field dose prediction tool based on the PENELOPE code have been achieved during this PhD work. To this end, we demonstrated the ability of the PENELOPE code to estimate the peripheral dose by comparing its results with reference measurements performed on two experimental configurations (metrological and pre-clinical). During this experimental work, we defined a protocol for low doses measurement with OSL dosimeters. In parallel, we highlighted the slow convergence of the code for clinical use. Consequently, we accelerated the code by implementing a new variance reduction technique called pseudo-deterministic transport which is specifically with the objective of improving calculations in areas far away from the beam. This step improved the efficiency of the peripheral doses estimation in both validation configurations (by a factor of 20) in order to reach reasonable computing times for clinical application. Optimization works must be realized in order improve the convergence of our tool and consider a final clinical use

L'excitation de nanoparticules métalliques par des impulsions delumière ultra-brèves génère des effets photo-thermiques localisés capables d'altérer leurchimie de surface. Ce travail de recherche a pour objectif d'étudier et d'utiliser ceseffets dans le but de contrôler localement la distribution de molécules d'intérêt sur lesnanoparticules. Dans un premier temps, l'utilisation conjointe de mesures despectroscopie pompe-sonde et d'un modèle numérique thermo-optique ayant un nombreminimum de paramètres libres ont permis de mettre en évidence l'hétérogénéité deseffets photo-thermiques se produisant dans des nanostructures en forme de croixasymétriques.Par la suite, un protocole permettant de marquer spécifiquement la chimiede surface avec des nanoparticules de silice a été développé. Celui-ci a permis demettre en lumière la dégradation locale de molécules à la surface de nanostructuresilluminées par des impulsions très brèves. Pour une illumination à faible puissance,seules les molécules dans les zones de forts champs électriques sont dégradées. Ainsi,cela permet de marquer et de visualiser expérimentalement la distribution de ce dernierà la surface des structures avec une résolution de quelques dizaines de nanomètres. Cesrésultats ouvrent la voie au développement de capteurs plasmoniques optimisés pour ladétection de molécules en très faible concentration<br>The excitation of metal nanoparticles through short pulses of lightinduces localized photo-thermal effects capable of altering their surface chemistry. Thisresearch aims to investigate and harness these effects for the precise manipulation ofmolecule distribution on nanoparticles at a local level. Initially, employing both pumpprobespectroscopy measurements and a thermo-optical numerical model with minimalfree parameters, we outlined the heterogeneous nature of photo-thermal effects withinasymmetric cross-shaped nanostructures. Then, a methodology was developed tospecifically label the surface chemistry using silica nanoparticles. This labelingrevealed the localized degradation of molecules on the nanostructure's surface exposedto very short pulses. Under low-power illumination, only molecules within highelectricfield zones undergo degradation, enabling the experimental delineation andvisualization of electric field intensity distribution on the structure surfaces with a fewtens of nanometers resolution. These findings pave the way for the development ofplasmonic sensors optimized for the detection of molecules at very low concentrations