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Détection et caractérisation par rayons X des éléments traces dans le fruits et légumes
No full textCette thèse est consacrée à la détection des métaux lourds en utilisant la fluorescence par rayons X (XRF) comme méthode de détection. Nous y évaluons les caractéristiques d\u27un dispositif non destructif à haute énergie à des fins de détection et de quantification d\u27éléments traces dans les fruits et légumes. Dans une première partie, nous présentons une synthèse sur l\u27état de l\u27art concernant les normes, les méthodes de référence destructives et non destructives. Dans une deuxième partie, après un rappel théorique des interactions photon-matière avec une description plus précise du phénomène de fluorescence X, nous décrivons des dispositifs commerciaux utilisant la fluorescence X. En fin de partie nous discutons des opportunités de l\u27utilisation de la XRF pour la détection sur les fruits et légumes. Par la suite, un ensemble de simulations à basse énergie réalisées à partir du code de Monte-Carlo PENELOPE, ont permis de mettre en évidence une relation linéaire entre le rapport du pic de fluorescence sur pic Compton et la concentration des différents éléments étudiés. Le code utilisé a été confronté à un ensemble de mesures XRF réalisées à l\u27European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), ce qui nous a permis d\u27aider à l\u27interprétation des spectres et d\u27évaluer les écarts simulation/ expérience. Nous avons ensuite testé cet outil dans le but de prévoir les performances d\u27un système de mesure à plus haute énergie dans un cas de terrain avec une source polychromatique. Dans la dernière partie de ce travail de thèse, nous présentons une étude complémentaire de la spectroscopie d\u27absorption X (EXAFS et XANES) comme une technique capable de montrer la spéciation chimique des éléments traces dans les systèmes biologiques. L\u27analyse des spectres EXAFS et XANES, réalisés sur des échantillons de Phaseolus vulgaris obtenus par culture hydroponique (dopés avec du plomb), montre qu\u27il existe un environnement chimique presque identique entre les feuilles, les tiges et les racines mais différent de la solution employée pour le dopage. Nous comparons nos spectres EXAFS avec une base de données obtenue des références bibliographiques. L\u27analyse des composés du plomb est difficile à cause de la haute variabilité de ses nombres de coordination, mais la méthode permet quand même d\u27apprécier son environnement chimique ce qui est directement lié à la toxicité du produit
Stabilité de l\u27écoulement multicouche de films non newtoniens sur un plan incliné
No full textLe travail présenté est une analyse de stabilité linéaire de l\u27écoulement de films superposés de fluides non newtoniens sur un plan incliné. La connaissance des conditions d\u27apparition des instabilités dans ce type d\u27écoulements intéresse particulièrement le secteur industriel faisant appel à des méthodes de couchage. Il est en effet intéressant de pouvoir maîtriser le déclenchement des instabilités en vue de les empêcher de nuire à la qualité du résultat. Nous nous sommes intéressés au cas de fluides rhéofluidifiants, dont la viscosité est décrite par la loi de Carreau. Une première partie est consacrée au cas d\u27une seule couche. Trois approches complémentaires sont exploitées : une approche asymptotique, considérant un comportement faiblement non newtonien dans la limite des grandes longueurs d\u27onde, une approche phénoménologique utile à la compréhension des mécanismes de l\u27instabilité et une approche numérique. Cette dernière s\u27appuie sur la résolution sous forme d\u27un problème aux valeurs propres de l\u27équation d\u27Orr-Sommerfeld généralisée par la méthode spectrale de collocation de Tchebychev. Ce travail est étendu par une étude à deux couches. Nous avons mis en évidence les effets de chaque paramètre sur la stabilité de l\u27écoulement (propriétés rhéofluidifiantes, tensions de surface, rapport des débits, densités et viscosités). Enfin, en vue de découvrir l\u27origine des instabilités, un bilan énergétique a été formulé afin d\u27identifier les termes qui produisent de l\u27énergie. Nous avons montré le rôle clé joué par le cisaillement aux interfaces pour expliquer l\u27influence des propriétés rhéofluidifiantes sur les différentes contributions du bilan énergétique
Etudes expérimentale et théorique de diffuseurs thermiques diphasiques - Application au refroidissement de systèmes dissipatifs
No full textLes diffuseurs thermiques diphasiques (DTD) sont des systèmes de refroidissement permettant de transférer de la chaleur avec un faible gradient de températures. Un DTD à rainures longitudinales en cuivre a été testé. L\u27application visée concerne le refroidissement des piles à combustible. En mode de thermosiphon diphasique, pour une charge en méthanol, la différence de températures le long de l\u27évaporateur est de 1,6 K pour une densité de flux imposée de 0,5 W cm-2 (85,5 W), ce qui répond aux objectifs du refroidissement des piles à combustible. Le DTD a également été testé en position horizontale lorsque la capillarité est le moteur de l\u27écoulement. Le rayon de courbure de l\u27interface liquide-vapeur a été mesuré grâce à un microscope confocal. Des modèles hydrodynamique et thermique permettent de déterminer la puissance maximale transférable et le champ de températures dans la paroi du DTD. Ces modèles, validés à partir des résultats expérimentaux (rayons de courbure et températures), permettent d\u27optimiser la géométrie du DTD pour atteindre les performances maximales
Greffage de polystyrene sur des nanotubes CNx pour l\u27élaboration de nanocomposites à base polystyrène
No full textCette thèse concerne le développement de nouveaux matériaux à base de nanotubes de carbone dopés à l\u27azote (CNx) sur lesquels des chaînes de polystyrène (PS) ont été greffés in situ par polymérisation radicalaire contrôlée par des nitroxides. La méthode de polymérisation in situ se décompose en deux étapes principales : l\u27attachement radicalaire d\u27un système initiateur - contrôleur, suivi d\u27une polymérisation radicalaire type NMRP (Nitroxide Mediated Polymerization) en solution. Les nanotubes de carbone modifiés chimiquement sont ensuite utilisés pour l\u27élaboration de composites polymères - nanotubes. Le greffage de polymère est censé améliorer la dispersion des nanotubes dans la matrice ainsi que l\u27adhésion interfaciale nanotubes-matrice. Plusieurs types de matrices sont étudiées (PS amorphe, PEO semi-cristallin et mélanges PS-PEO). Une caractérisation approfondie a été menée sur les composites à renfort de nanotubes greffés, pour évaluer l\u27impact du greffage sur les propriétés mécaniques et électriques des composites
Optimisation de la microgéometrie des chemises de moteurs à combustion interne
No full textconsommation d\u27huile d\u27un moteur. Traditionnellement, cette surface est usinée par pierrage, qui crée une rugosité aléatoire composée de stries continues croisées. Elles sont indispensables pour la fiabilité du moteur. Le gravage laser permet aujourd\u27hui de choisir et de contrôler la microgéométrie de la surface. La lubrification de l\u27ensemble segment piston chemise (SPC) est influencée par la dynamique de la segmentation et l\u27alimentation aléatoire en huile. Le contact est hydrodynamique, avec une forte sous-alimentation et une distribution variable du lubrifiant sur la chemise. Ce dernier phénomène peut être responsable d\u27un frottement local important et d\u27usure. Il est limité, entre autres, par l\u27effet redistributeur de la microgéométrie de la chemise. Les effets de la texturation (stries croisées, traits ou coupelles) sur l\u27épaisseur d\u27huile, le frottement et la redistribution du lubrifiant sont étudiés pour un seul segment dans des conditions de fonctionnement stationnaires. L\u27écoulement est modélisé avec l\u27équation de Reynolds sous-alimentée. Les simulations transitoires, possibles grâce à l\u27emploi de techniques multigrilles, permettent d\u27obtenir l\u27épaisseur du film, le débit et le frottement lorsque les stries traversent le contact. L\u27étude comprend la sous-alimentation homogène et variable. Pour la première, les résultats montrent que toute striation réduit l\u27épaisseur moyenne du film. La réduction dépend de la géométrie des stries. Des courbes de prédiction sont établies pour les stries croisées et les traits. Les résultats en frottement sont fonction de la géométrie, avec notamment une réduction avec l\u27angle de striation. Pour la sous-alimentation variable une courbe de prédiction de la réalimentation dans le cas lisse et texturé est établie. Elle montre l\u27effet positif des striations sur la réalimentation des zones sèches
Commandes directes appliquées à une machine synchrone à aimants permanents alimentée par un onduleur triphasé à deux niveaux ou par un convertisseur matricel triphasé
No full textUn système électrotechnique, et plus particulièrement l\u27association d\u27un convertisseur statique et d\u27une charge, constitue un système dynamique hybride. En effet, un tel système peut être vu comme un procédé continu commandé par un modulateur d\u27énergie ayant un nombre fini de configurations. Pour ces applications, afin d\u27obtenir un contrôle performant de la position ou de la vitesse, il est nécessaire de maîtriser le couple avec une dynamique très rapide. Dans ce document, nous nous intéresserons uniquement à la commande du couple. Nous proposons des lois de commande qui déterminent directement les configurations du modulateur d\u27énergie à utiliser afin de poursuivre le plus rapidement possible les références des variables d\u27état continues du système. Les contraintes de temps de calcul étant très sévères (quelques dizaines de microsecondes), un modèle simplifié local permettant de prendre en compte le comportement de l\u27ensemble modulateur d\u27énergie-processus continu est utilisé. Différentes stratégies de commande sont ensuite développées. Pour la première, après avoir prédit le comportement du système sur un horizon donné pour chaque configuration possible, diverses fonctions coût peuvent être utilisées pour choisir une configuration adéquate qui sera appliquée pendant le cycle de calcul suivant. Pour la deuxième, plusieurs configurations ainsi que leurs durées d\u27application respectives sont déterminées lors de chaque occurrence de l\u27algorithme. Cette stratégie permet d\u27améliorer les performances en régime permanent et de réduire les contraintes de temps de calcul. La troisième méthode présente l\u27avantage de ne pas explorer toutes les configurations possibles en calculant directement les rapports cycliques (sur une période de calcul) des éléments discrets du convertisseur d\u27énergie. Ceci simplifie l\u27algorithme et facilite son implémentation en temps réel. Toutes ces démarches ont été validées expérimentalement dans la première partie de ce document avec une Machine Synchrone à Aimants Permanents (MSAP) pilotée par un onduleur triphasé à deux niveaux de tension. La deuxième partie est consacrée à l\u27exploitation d\u27un convertisseur matriciel. Après sa réalisation par nos soins, la première stratégie de commande est appliquée sur l\u27ensemble MSAP - convertisseur matriciel. Les résultats expérimentaux confirment l\u27efficacité de l\u27approche proposée. Cette méthodologie originale est exploitable pour la commande de convertisseurs dont la structure est plus complexe
Environnements d\u27exécution pour passerelles domestiques
No full textLe marché des passerelles domestiques évolue vers un nouveau modèle économique, où de multiples acteurs sont amenés à fournir des services vers nos domiciles : multimédia à la demande, domotique, télésécurité, aide aux personnes âgées ou handicapées Ce nouveau modèle économique a des répercussions techniques sur les passerelles domestiques. Ces équipements à ressources limitées doivent alors supporter le déploiement, l\u27exécution et la gestion de plusieurs éléments logiciels (modules), en provenance de fournisseurs différents. Ceci se traduit par des besoins en terme d\u27isolation d\u27exécution locale, de gestion à distance, d\u27infrastructure de déploiement et de modèle de programmation. Dans ces travaux, nous proposons de répondre à ces quatre familles de besoins en nous appuyant sur deux types d\u27environnements d\u27exécution : Java/OSGi et C/Linux. Nous proposons de combler les fonctionnalités manquantes à ces deux ,environnements, afin d\u27obtenir un système conforme au modèle multi-services
Etude sur les transistors organiques à vocation capteur de gaz : Application à la détection de gaz nitrés
No full textLes transistors organiques à effet de champ OFETs sont des transistors MOS en couches minces qui se développent considérablement du fait de leur application possible comme capteurs de gaz nitrés. Le développement de ces dispositifs demande de mettre au point des technologies adaptées : bas coût, processus basse température, portabilité, stabilité et sélectivité. L\u27objectif de ce travail est de développer des transistors organiques en vue de la détection de dérivés nitrés utilisés dans les explosifs courants. Pour y parvenir, plusieurs tâches ont été menées. La première tâche consiste à choisir le diélectrique permettant d\u27avoir un transistor stable. Dans ce but, deux types d\u27isolant de grille ont été étudié : des oxydes inorganiques de fortes constantes diélectriques (Ta2O5, HfO2, ZrO2, Al2O3/ZrO2) déposés par une procédure basse température, et un isolant organique polyméthylméthacrylate PMMA déposé par spin-coating. Des transistors en pentacène utilisant les différents diélectriques ont été réalisés afin de comparer leurs performances électriques. L\u27analyse de tous les résultats obtenus (électriques et morphologiques) nous a permis d\u27appréhender le comportement de ces dispositifs sous leur aspect général ainsi que celui des diélectriques. L\u27étude de la stabilité des transistors utilisant les oligothiénylènevinylènes retenues pour la détection de dinitrotoluène (DNT) a été réalisée. La mesure de la dérive de ces composants a été effectuée par des études de l\u27influence de bias stress, de l\u27humidité et de température. La réponse de ces capteurs à la présence des vapeurs de DNT a été appréhendée. Cette détection passe par des réactions donneur-accepteur entre la couche
Etude expérimentale du rôle de la turbulence de paroi dans le transport de particules
No full textLe rôle joué par la turbulence de paroi dans le transport de particules est étudié à l\u27aide de deux types d\u27expériences. Les premières ont porté sur un écoulement à surface libre chargé en billes de verre et de céramique transportées par suspension, pour 4 conditions hydrauliques données. Les secondes expériences ont été réalisées en turbulence contrôlée pour des conditions de transport très proches du seuil de suspension. Afin de mesurer simultanément le champ de vitesse de l\u27écoulement ainsi que la position et la vitesse des particules, nous avons utilisé la PIV (Vélocimétrie par Image de Particules). Nous pouvons ainsi analyser l\u27écoulement autour de chaque particule et mettre en évidence l\u27action locale du fluide sur les particules. L\u27analyse de l\u27écoulement se fait dans le voisinage de chaque particule. L\u27analyse par quadrants montre que les éjections sont fortement impliquées dans le transport, notamment dans la montée des particules. Elle indique aussi que certaines particules qui descendent sont dans des éjections. Nous cherchons donc à déterminer pourquoi une éjection est capable ou non de faire monter les particules. On observe que plus le flux de quantité de mouvement (-rho u\u27v\u27) des éjections est important, plus les particules montent. Un seuil de suspension, adimensionalisé par (g delta rho d) est déterminé. Il est de l\u27ordre de 0,5 et est quasiment constant en fonction du nombre de Reynolds, de la hauteur et des caractéristiques des particules. Un modèle conceptuel de transport par suspension dans les éjections est proposé, en fonction du flux de quantité de mouvement autour des particules, de leur position et temps de résidence dans les éjections
Structuration de nano-objets dans les systèmes epoxy: nanoparticles et nanoclusters pour applications feu
No full textIl a été montré récemment que l\u27ajout de particules nanométriques au sein d\u27un matériau polymère pouvait conduire à une meilleure résistance au feu, tout en préservant les propriétés mécaniques du matériau de base. Cette nouvelle voie d\u27ignifugation constituerait par ailleurs une approche plus respectueuse de l\u27environnement, et une bonne alternative à l\u27utilisation traditionnelle d\u27additifs bromés très toxiques. Un des paramètres clé dans de tels matériaux, afin d\u27obtenir d\u27intéressantes propriétés feu, semble être l\u27état de dispersion et l\u27organisation des nano-objects au sein de la matrice. L\u27objectif de cette thèse est donc d\u27introduire dans une matrice epoxy différents types de nano-objets. L\u27idée générale est de contrôler l\u27état de dispersion de différents nano-objects au sein d\u27une matrice epoxy et d\u27étudier l\u27influence de ce paramètre sur les morphologies et propriétés générées. Deux types de nanoparticules à haut facteurs de forme ont été étudiées: la sépiolite et les nanotubes de carbone. Un deuxième type de nano-objet a aussi été étudié : les clusters POSS qui ont une structure hybride organique/inorganique. Le premier travail de cette thèse a été de comprendre les phénomènes qui peuvent intervenir lors de la mise en uvre de tels matériaux, afin de faire ressortir les paramètres clé qui permettent le contrôle de l\u27état de dispersion des nano-objets au sein de la matrice, et ce, afin de contrôler la nanostructuration développée. Dans une deuxième partie, les morphologies générées ont été étudiées et mises en relation avec les propriétés générales des matériaux ainsi structurés et plus particulièrement avec les propriétés de résistance au feu des matériaux