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Mise en forme et frittage des poudres de céramique nanostructurées : cas d\u27une alumine de transition
No full textCe mémoire a pour objectif délaborer une céramique dense et à microstructure la plus fine possible en frittant une alumine de transition. Cette alumine, présentant des phases initiales métastables, suit donc des transformations de phases lors de la montée en température qui interfèrent avec le frittage. Une structure de forme vermiculaire, avec de larges porosités difficiles à éliminer même à haute température, est systématiquement trouvée à cause de ces transformations. Une étude de linfluence de deux états dempilement différents de particules nanométriques dans le cru sur la transformation de phase et sur la densification a été conduite, en partant de deux méthodes de mise en forme différentes i) le pressage (dune poudre sèche) et ii) le coulage en barbotine (mise en forme dune dispersion). Pour une même densité à cru (62% ±1%), la distribution plus homogène des porosités dans le cru coulé, grâce à une meilleure dispersion de la poudre initialement agglomérée, permet le réarrangement des particules et facilite ainsi la transformation vers la phase stable alpha. De plus, lhomogénéité de distribution de porosités de faible taille, après la transformation, limite la formation de colonies vermiculaires et favorise les cinétiques de frittage. Ce réarrangement a donc permis davoir une meilleure densification du compact. Malgré lamélioration de la densité finale du compact coulé (98%) par rapport au compact pressé (78%), la taille des grains obtenue est plus grande que le micron. Afin de réduire la taille des grains dans le fritté, une optimisation des paramètres de frittage a été réalisé sur des crus coulés par variation de vitesse de chauffe et traitement thermique à basse température. La formation de la structure vermiculaire, dont la présence gêne la densification, peut être évitée pendant la transformation. Cela est possible par un traitement thermique à basse température (950°C) sur un cru coulé. Aucun grossissement des grains nest observé après la transformation en ?-Al2O3. Un cru en ?-Al2O3 avec une densité élevée (58%) et une taille de particules petites de ~30 nm (identique à la taille initiale de la poudre) a été obtenu. Lobtention de cette microstructure a permis de découpler la transformation avec le frittage/coalescence et donc déviter la formation dune structure vermiculaire. Cependant, cette forme vermiculaire apparaît lors du frittage de ce cru en ?-Al2O3. Ceci montre que la forme vermiculaire nest pas liée à la transformation de phase elle-même mais quelle résulte dune coalescence/frittage des particules au premier stade de frittage. Le frittage de lalumine ? sous forme de vermicules ou sous forme de petites particules (~30 nm) donne une structure ayant une densité finale de 98% avec une taille de grains de 2 µm, équi-axes et homogènes quel que soit le chemin de frittage parcouru
Imagerie par résonance magnétique du tenseur de diffusion (IRM-TD) en imagerie cardiaque humaine : traitements et premières interprétations
No full textCette thèse a pour cadre l\u27étude de l\u27organisation spatiale des fibres du muscle cardiaque à partir de séries dimages tridimensionnelles acquises par IRM du Tenseur de Diffusion IRM TD. Cette organisation constitue une propriété fondamentale du cur sous-tendant la fonction contractile. Néanmoins elle est très complexe à obtenir au vu des difficultés inhérentes au mouvements cardiaque et respiratoire. Notre objectif consiste à développer de nouvelles approches, basées sur la prise en compte du mouvement du cur et de la sensibilité au bruit de l\u27acquisition, pour l\u27estimation, lanalyse et la visualisation des fibres du myocarde. Dans ce cadre, mes travaux se déclinent selon trois axes principaux. Le premier compare, dans le contexte d\u27études cliniques (ex vivo}, les principales approches de régularisation opérant soit sur les images pondérées en diffusion soit sur les champs de tenseurs de diffusion. Les différences sont suffisamment faibles pour conclure que la qualité de nos données IRM TD est suffisante pour considérer toutes les méthodes de régularisation comme équivalentes. Partant de ce constat, une méthode de régularisation simple et rapide apparaît satisfaisante. Le second concerne la mise en place d\u27une méthode de tractographie spécialement conçue pour la spécificité cardiaque. Celle-ci est guidée par une fonctionnelle de coût globale qui permet l\u27estimation automatique des fibres cardiaques en une seule fois pour l\u27ensemble des données, et ce sans l\u27utilisation de points d\u27initialisation. Le dernier axe consiste en la distinction d\u27une population de fibres cardiaques en sous-groupes. Celle-ci s\u27appuie sur la comparaison de méthodes de classification de type géométrique et de type topologique exploitant toutes trois modes différents de représentation des fibres. Les résultats établissent que la classification pourrait permettre l\u27identification automatique de régions spécialisées dans le myocarde, ce qui pourrait grandement faciliter l\u27analyse et la comparaison des données IRM TD cardiaques pour la conception de thérapies patient-spécifiques
Contrôle dosimétrique des traitements de radiothérapie par simulation Monte Carlo de l\u27image de dose portale transmise
No full textLe sujet est le contrôle dosimétrique des traitement s de radiothérapie par l\u27utilisation de l\u27imagerie portale numérique (EPID). A l\u27origine, les EPID ont été conçus pour la vérifactaion du positionnement du patient par rapport aux champs d\u27irradiation de son traitement. Depuis, plusieurs travaux ont mis en avant les propriétés dosimétriques de ces imageurs et leurs applications pour le contrôle dosimétrique des traitements. L\u27objectif de cette thèse est ainsi de concevoir et d\u27évaluer un modèle de prédiction de l\u27image de dose portale transmise. Nos travaux se déclinent en deux axes. Le premier analyse les capacités dosimétriques d\u27un imageur à matrice de silicium (a-Si) de type iViewGT d\u27Elekta. Nous mettons en évidence la faisabilité d\u27utiliser ce système pour la dosimétrie à condition de procéder à un étalonnage précis, tenant compte des paramètres d\u27irradiations les plus influents tels l\u27énergie nominale, la taille du champ et l\u27épaisseur du patient. Le deuxième développe un modèle de prédiction de l\u27image de dose portale transmise par méthode Monte Carlo. Notre modèle consiste à calculer l\u27image de transmission à travers le patient par simulationMonte Carlo et à mesurer l\u27image portale du champ d\u27irradiation sans le patient. Cette approche implique la prise en compte du faisceau de photons, du patient et de l\u27imageur dans la simulation. Les premières validations ont consisté à comparer les transmissions mesurées et simulées. Les résultats sur fantôme, donnent des écarts inférieurs à 2% entre mesures et simulations
Influence de la topologie moléculaire et de la microstructure sur les propriétés mécaniques des Polyéthylènes
No full textLes polymères semi-cristallins sont très largement utilisés dans des domaines aussi divers que l\u27emballage, l\u27automobile, l\u27aéronautique en raison de leur propriétés spécifiques. Le besoin de prédire leurs propriétés d\u27usage dans le domaine viscoélastique et plastique en fonction des paramètres microstructuraux est donc tout à fait évident. De part sa structure relativement simple qui fait de lui un matériau modèle pour les polymères semi-cristallins, le Polyéthylène a été et reste encore le plus étudié. Toutefois, il reste de nombreux points non résolus, notamment le couplage mécanique entre les phases amorphe et cristalline. Notre travail a été entrepris dans l\u27optique de faire progresser les connaissances sur les micro-mécanismes de déformation. Pour ce faire, nous avons choisi cinq polyéthylènes d\u27architectures moléculaires variées. Puis différents traitements thermiques ont été réalisés afin de modifier leur microstructure initiale. Nous avons ainsi pu décorréler la microstructure et la topologie moléculaire. Une large campagne de caractérisation microstructurale et mécanique (Traction, DMA, AFM, RX) nous a permis de montrer les rôles respectifs de deux échelles sur le comportement mécanique : l\u27échelle de la lamelle et l\u27échelle de la sphérolite. Une attention particulière a été portée sur les transmetteurs de contraintes (molécules liens, enchevêtrements, interphase) présents entre la phase amorphe et la phase cristalline. Nous avons ainsi démontré leur influence significative sur les micro-mécanismes de déformation. Ils jouent alors un rôle sur les propriétés élastiques et plastiques bien supérieur à celui généralement annoncé dans la littérature
Synthèse de nouveaux glycomonomères : étude de leur polymérisation radicalaire contrôlée en milieu aqueux en présence d\u27un agent de transfert de type RAFT
No full textExploitant l\u27accès rapide au synthon carboxyméthylglucopyranoside 2-O-lactone à partir de l\u27isomalltulose, la synthèse en quelques étapes de nouveaux glycomonomères acrylamides mono et difonctionnalisés a été proposé. L\u27étude détaillée de la polymérisation radicalaire de type RAFT d\u27un de ces monomères a été réalisée et des copolymères à blocs avec du polyNIPAAm et du PSS ont été obtenus. La condition de polymérisation de monomères bifonctionnels a été étudiée. La polymérisation d\u27un de deux monomères difonctionnels a été effectuée et la post modification du glycopolymère fonctionnalisés par des azotures a été effectuée, soit par post modification, selon une réaction de cycloaddition catalysée de Huisgen, soit par copolymérisation, en présence de NIPAAm
Le système ICOP : représentation, visualisation et communication de l\u27information au travers une représentation iconique des données
No full textLes systèmes d\u27informations connaissent un essor constant depuis leur création. Leur usage laisse de nouvelles possibilités d\u27accès et de traitement des informations, en appui à l\u27action. Or, le constat général est toujours le même : accumulation de données non décrites, non référencées, sans origine, difficultés d\u27accès à des données mises à jour... On ne sait plus qui fait quoi ni où se trouve l\u27information que l\u27on cherche. Le temps et le nombre de personnes intermédiaires, nécessaires à la recherche d\u27une donnée sont un frein à la circulation de l\u27information. Ceci se vérifie dans tous les domaines, y compris le domaine médical. La mise en partage d\u27une information communiquée et temporalisée constitue un enjeu primordial. Notre étude des systèmes existants a permis de révéler trois limites principales qui accroissent la dispersion des informations d\u27un même domaine. L\u27un des tout premiers freins réside dans le fait que les interfaces existantes ne correspondent ni à l\u27attente ni au fonctionnement des utilisateurs. Le deuxième problème réside dans le fait que certains systèmes ne sont pas communicants ce qui rend impossible une vue globale des informations reliées à un projet bien déterminé et finalement le troisième problème concerne l\u27accès à l\u27information qui nécessite l\u27accès à diverses sources d\u27informations. Ces dernières sont généralement hétérogènes, que ce soit au niveau syntaxique ou sémantique. Des ontologies complexes contenant des milliers de termes sont créées pour résoudre les conflits sémantiques alors que le problème de la syntaxe et de la structure unique des données restent un problème difficile à résoudre. Notre contribution consiste principalement à faire coopérer les systèmes d\u27information hétérogènes. Nous proposons pour cela une architecture de médiation sémantique
Détection automatique de fixations radioactives dans les images TEP oncologiques
No full textLe suivi thérapeutique des patients cancéreux est actuellement un axe de recherche primordial. L\u27imagerie de Tomographie par Emission de Positons (TEP) s\u27apprête à devenir un examen de référence dans le suivi pathologique de patients atteints de certains cancers. Cette thèse repose sur le développement d\u27un outil d\u27aide à la détection (Computer Aided Detection, CAD en anglais) de tumeurs difficilement visibles pour les images TEP corps entier. Pour ce faire, nous avons proposé une approche basée sur la combinaison de deux classifieurs, l\u27analyse discriminante linéaire (LDA) et les séparateurs à vaste marge (SVM), associés à des caractéristiques descriptives de l\u27image de type ondelettes. Chaque classifieur fournit une carte 3D de score quantifiant la probabilité des voxels de correspondre à une tumeur. Ces cartes sont seuillées à l\u27aide d\u27une méthode par courbe FROC pour produire des cartes binaires de détection. Nous avons proposé une stratégie d\u27évaluation 3D du système, basée sur l\u27utilisation d\u27images simulées garantissant la connaissance des caractéristiques des tumeurs cibles. Une telle base d\u27images a été développée dans le cadre de cette thèse et présente cent volumes TEP corps entier obtenus par simulation Monte Carlo à partir du fantôme anthropomorphique de Zubal. Elle contient 100 cas réaliste présentant un ensemble de 375 tumeurs sphériques de contraste calibrés. Les résultats obtenus à partir des volumes binaires provenant du système de détection développé se montrent prometteurs. Ils ouvrent la perspective d\u27enrichir l\u27information binaire généralement fournie au clinicien par des indices paramétrique quantifiant la pertinence de chaque tumeur détectée
Model of image formation and 2D velocity estimation with a high frequency swept scan ultrasound imaging system
No full textUn système ultrasonore à balayage mécanique acquiert une image pendant que le transducteur unique est en mouvement. Pour réaliser en même temps des images haute résolution et une cartographie des vitesses de flux, il est nécessaire de développer des méthodes spécifiques d\u27estimation du mouvement. Dans ce travail, nous développons un modèle de formation de l\u27image ultrasonore pour un système ultrasonore haute fréquence, large bande à balayage mécanique. A partir de ce modèle, nous proposons 2 estimateurs de vitesse basés d\u27une part sur l\u27analyse temps-fréquence du signal d\u27ouverture dans le domaine espace-fréquence et d\u27autre part sur l\u27analyse de la Transformée de Fourier (TF) 2D spatiale (espace k). L\u27analyse de la DWV du signal chirplet montre que la fréquence centrale est directement liée à la vitesse axiale cible, et la compression de la largeur de bande axiale de WVD dépend de la vitesse latérale de la cible. L\u27analyse de la TF2D de l\u27image ou d\u27une région de l\u27image US montre clairement que la fréquence centrale latérale est directement liée à la vitesse axiale de la cible, et que la compression de la largeur de bande latérale dépend de la vitesse latérale par rapport à la cible. L\u27estimation de ces caractéristiques spectrales permet alors de remonter aux vitesses axiale et latérale de la cible. Des simulations de différentes situations correspondant aux paramètres du système réel ont été réalisées. L\u27estimation 2D de vitesse est en accord avec les valeurs attendues. Notre estimateur permet donc la cartographie des flux avec une seule image pour des orientations de flux et des vitesses où les techniques Doppler sont limitées
Compréhension des mécanismes physiques de fatigue dans le polyamide vierge et renforcé de fibres de verre
No full textLes polyamides renforcés de fibres de verre sont utilisés dans lautomobile pour leur légèreté vis-à-vis du métal à rigidités équivalentes. Pour évaluer leur durabilité à différentes températures nous avons construit des courbes de Wöhler. Nous proposons un critère dendommagement basé sur la déformation élastique et proposons ainsi de normaliser les courbes de Wöhler par le module initial du matériau à sa température de fonctionnement. La courbe maîtresse obtenue permet de prédire la durabilité en fatigue du matériau pour une large gamme de contraintes et températures. Nous proposons un scénario dendommagement en fatigue en trois étapes. Pendant une brève étape le matériau séchauffe et lendommagement est négligeable. La seconde étape est caractérisée par une température du matériau constante et une évolution linéaire de la raideur apparente (appelée module dynamique en fatigue) et de la déformation en fonction du logarithme du nombre de cycles. Au cours de la troisième étape la rigidité chute brutalement jusquà rupture. Nous montrons que la durée de vie est contrôlée par la durée de la seconde étape au cours de laquelle le module du matériau décroît linéairement avec le logarithme du temps.Nous avons réalisé des caractérisations par microscopie électronique et par diffusion des rayons X et diffusion de neutrons pour étudier lendommagement depuis léchelle nanométrique jusquà léchelle micronique de la microstructure semicristalline du polyamide renforcé de fibres de verre et de la matrice polyamide en tant que référence. Ces caractérisations nous permettent dexpliciter les mécanismes liés à la seconde étape dendommagement. Nous mettons en évidence la nucléation de domaines de faible densité dans la matrice polyamide à une échelle nanométrique, et laugmentation du nombre et de la taille de ces domaines jusquà la formation de craquelures. La distribution de taille, la densité et le facteur de forme de ces cavités ont été quantifiés. Nous proposons enfin un modèle physique de nucléation des cavités basé sur lexistence dune distribution dintensités des déformations locales. Lénergie dactivation du processus de nucléation des cavités a été déterminée. Ce modèle permet dexpliquer lévolution logarithmique des propriétés macroscopiques du polyamide vierge et renforcé au cours de la fatigue. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie vers une meilleure prédiction de la durée de vie en fatigue dune part, et vers une augmentation de la durée de vie du matériau grâce à des formulations innovantes de la matrice dautre part
Caractérisation, traitabilité et valorisation des refus de dégrillage des stations d\u27épuration
No full textLes opérations de prétraitement des eaux usées génèrent des déchets solides tels que les sables ou les refus de dégrillage. Ces derniers, compte-tenu du faible gisement qu\u27ils représentent, notamment vis-à-vis de la production des boues, n\u27ont pas fait l\u27objet d\u27études approfondies jusqu\u27à maintenant. Or, d\u27une part, les évolutions technologiques requérant un prétraitement poussé vont entraîner une augmentation des quantités de refus à traiter. D\u27autre part, les voies d\u27élimination actuelles, sous la pression réglementaire, seront de plus en plus inadaptées. Ce constat souligne donc l\u27importance de mener des recherches et de proposer des solutions alternatives pour une gestion pérenne de ces déchets. Le but de ce projet est d\u27identifier et de valider la (ou les) filière(s) de traitement qui semblent la (les) plus appropriée(s). La recherche de nouvelles filières de traitement nécessite une connaissance détaillée et actualisée du déchet considéré. Cette étude s\u27est ainsi attachée, dans un premier temps, à caractériser quantitativement les refus de dégrillage par la mise en place de plusieurs campagnes de prélèvements dans 5 stations d\u27épuration de la région Rhône-Alpes. Des analyses complémentaires menées en laboratoire ont permis une caractérisation qualitative de ces déchets, avec en particulier l\u27étude de leur composition par catégories de matériaux et l\u27analyse de leur matière organique. La caractérisation des refus de dégrillage a permis de sélectionner 4 traitements potentiellement adaptés aux caractéristiques du déchet et aux objectifs à atteindre. Chaque traitement a fait l\u27objet d\u27une étude à l\u27échelle " pilote " afin de déterminer leur performance technique. Enfin, une étude technico-économique sur la gestion des refus de dégrillage a été réalisée en intégrant les traitements précédemment étudiés. Cette approche a permis d\u27établir des hypothèses sur les solutions disponibles pour une gestion optimale des refus de dégrillage