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Apport de la théorie de l’information quantique dans la perspective du radar quantique
No full textThis thesis provides an original approach of the quantum illumination radar using the quantum information theory to study the evolution of quantum correlations in a radar system. We first propose a parallel between the classical radar theory and the quantum radar theory to determine similarities anf differences insisting on the last point. The quantum illumination radar uses pairs of entangled photons to detect the absence of the presence of a low-reflecting object into a bright thermal background that disturbs the detection. Using the parallel between the radar theories, research has been done on the atmospheric influence on the evolution of entanglement of the system of photons in the radar, and on the evolution of quantum correlations quantified by the quantum discord. The objective of research was to show a link between the quantum discord and the binary decision strategy of the quantum radar. Results suggest this link even if improvements should be required on the tested models. It should permit to study practical situations particularly if we think about a possible experiment on a quantum illumination protocol.Cette thèse propose une approche originale de la thématique du radar à illumination quantique en recourant à la théorie de l’information quantique pour étudier l’évolution des corrélations quantiques le long d’une chaîne radar. Ce mémoire propose d’abord un parallèle des différences et similitudes entre les théories du radar classique et du radar quantique en insistant sur les principes propres aux deux théories. Le radar à illumination quantique étudié utilise des paires de photons intriqués pour établir la présence ou l’absence d’un objet faiblement réfléchissant baigné dans un bruit thermique parasitant la détection. À partir de la mise en parallèle, les travaux se sont concentrés sur l’influence de l’environnement atmosphérique dans l’évolution de l’intrication du système de photons du radar et dans l’évolution des corrélations quantiques représentées par la discorde quantique. L’objectif des recherches était de montrer un lien entre la discorde quantique et la stratégie de détection binaire du radar quantique. Les résultats tendent à montrer ce lien même si des améliorations aux modèles composés pour l’étude seraient bienvenues. Cela permettrait notamment d’orienter la recherche vers des cas concrets pouvant bénéficier d’une application expérimentale du procédé d’illumination quantique
An improved vertical correction method for the inter-comparison and inter-validation of integrated water vapour measurements
No full textInternational audienceAbstract. Integrated water vapour (IWV) measurements from similar or different techniques are often inter-compared for calibration and validation purposes. Results are usually assessed in terms of bias (difference of the means), standard deviation of the differences, and linear fit slope and offset (intercept) estimates. When the instruments are located at different elevations, a correction must be applied to account for the vertical displacement between the sites. Empirical formulations are traditionally used for this correction. In this paper we show that the widely used correction model based on a standard, exponential, profile for water vapour cannot properly correct the bias, slope, and offset parameters simultaneously. Correcting the bias with this model degrades the slope and offset estimates and vice versa. This paper proposes an improved correction method that overcomes these limitations. It implements a multiple linear regression method where the slope and offset parameters are provided from a radiosonde climatology. It is able to predict monthly mean IWVs with a bias smaller than 0.1 kg m−2 and a root-mean-square error smaller than 0.5 kg m−2 for height differences up to 500 m. The method is applied to the inter-comparison of GPS IWV data in a tropical mountainous area and to the inter-validation of GPS and satellite microwave radiometer data. This paper also emphasizes the need for using a slope and offset regression method that accounts for errors in both variables and for correctly specifying these errors
Investigation of the influence of the temperature on the fracture properties of adhesive joints using the Arcan device
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IDENTIFICATION AND VALIDATION OF A DISCRETE ELEMENT MODEL OF CONCRETE SUBMITTED TO IMPACTS
No full textInternational audienc
Retrieval of Six Years of ZTD Over the Oceans from a French Oceanographic Fleet Vessel Shipborne GNSS Antenna
No full textInternational audienceThe late 90s came with the development of high precision positioning, when GNSS (Global Navigation Satellite System) antennas have become essential elements. Their scope has broadened, allowing to compute atmospheric data above land, such as the ZTD (Zenith Troposphere Delay), thanks to the expanding network of GNSS ground stations. The amount of water vapor in the atmosphere can be derived from the ZTD, drawing a climatological information. Most recently, this approach has been applied to data acquired from shipborne antennas. By processing data acquired over several years by vessels sailing across the oceans, we are able to derive in-situ ZTD data over time and space, completing the sparse water vapor information obtained from satellite observation of the atmosphere above the sea. This in-situ information is prone to help better understand the climate processes impacting human activity all around the world, as well as their rapid change in recent years.This work aims at deriving the ZTD from a six-year long GNSS dataset from the Atalante research vessel, from 2015 to 2020.The resulting position and water vapor content are compared to the existing data such as ocean level and total water vapor content reanalysis from the ECMWF. A maximum error of 3kg/m2 on the water vapor content is expected, in order to reach the requirements of the literature
Numerical modeling of liquid-vapor-gas flows with arbitrary-rate mass transfer
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Inverse identification method of adhesive creep properties from real scale investigations on bonded fastener
No full textIl s'agit de la version pre print de l'article en question.International audienceThe use of structural adhesive bonding is under development for offshore applications and more specifically for fastener connection to existing steel structures. For this application, creep appears to be one of the main long-term phenomena that needs to be considered during the design approach. To investigate this issue, experimental creep investigations were realised at real scale for two bonded fastener geometries at different stress levels and under different load situations (tension and shear). Local measurements were carried out during these investigations to better describe the long-term behaviour of the bonded fasteners. Despite the non-uniform adhesive thickness in the assembly, numerical investigations have highlighted that the stress field mainly depends on the fastener geometry and the applied load level. This article is dedicated to the description of a methodology that relies on a precise inverse identification of creep parameters and on simplifying hypotheses on the stress field to be able to use simple analytical tools. The methodology enables to identify creep parameters much quicker than a method coupling an optimisation algorithm and a finite element analysis and could easily be used for more complex and precise models
Etude de la filamentation d’impulsions laser à haute cadence pour le développement d’un paratonnerre laser
No full textThis thesis reports the study of high repetition rate laser filamentation for the development of a laser lightning rod. When an intense femtosecond laser pulse propagates in a gas, a spectacular process called filamentation occurs, where part of the beam contracts to form a long channel in which the laser intensity is maintained at ~10^13 W/cm2. This self-guided propagation regime is accompanied by the formation of a plasma column in the wake of the laser pulse. It has been demonstrated recently that filamentation in air can lead to the formation of a long-lived, under-dense air channel. This under-dense channel enables applications such as the guiding of electric discharges, the control of hydrodynamic flows on supersonic objects or the optical guiding of high energy laser beams.Filamentation at high repetition rate (higher than 100 Hz) allows each laser pulse to create an under-dense channel, while the previously created one is still present, resulting in a cumulative effect. This cumulative effect produces a more important under-dense channel, constant over time. Through a series of experiments and the development of theoretical models, I have determined the conditions to obtain this cumulative effect and its ability to improve the guiding of electric discharges.In a second project, where the goal was to maintain a permanent conductive plasma column that could be used as an emitting RF antenna, I have studied the guiding of successive electric discharges at high repetition rate. We observed that the thermal disturbances related to the succession of discharges could prevent the guiding effect of the under-dense channel at 10 Hz and a theoretical model has been developed to explain this phenomenon. A solution consisting in the generation of an air flow has been demonstrated to cancel this effect.I also studied the so-called superfilamentation regime, showing the apparition of denser filaments generating more important under-dense channels. The conditions of apparition of these superfilaments and their ability to improve the guiding of electric discharges have been studied.Finally, in the frame of the European project “Laser Lightning Rod”, aimed at demonstrating the control of lightning with laser, I was strongly involved in two large experimental campaigns in collaboration with University of Geneva, EPFL, HES-SO, Ariane group and company Trumpf Scientific lasers. The first was focused on the characterization of the long-distance filamentation of the kW laser developed by Trumpf during this project. I studied the spatial distribution of the filaments as well as their ability to guide discharges over an area of 140 m for different laser focusing regimes. The second campaign was carried out at the top of Mount Säntis in Switzerland. Its objective was to test the ability of kHz laser filaments to trigger and guide ascending lightnings. 16 lightning flashes were measured during this campaign including 4 in the presence of filaments. Based on the characterization of the propagation of these flashes by VHF interferometry and by two high-speed cameras, we demonstrated for the first time a guiding effect by the laser over a distance of 60 m. Study of the polarity of the lightning flashes and of their X-rays emission also demonstrated a significant effect due to the interaction of the filaments with lightningMes travaux de thèse ont porté sur l’étude de la filamentation laser à haute cadence pour le développement d’un paratonnerre laser. Quand une impulsion laser intense de durée femtoseconde se propage dans un gaz, elle donne lieu à la filamentation, un processus spectaculaire où une partie de l’énergie du faisceau se contracte pour former un long canal dans lequel l’intensité est maintenue à ~10^13 W/cm2. Ce régime de propagation autoguidée s’accompagne de la formation d’une colonne de plasma dans le sillage de l’impulsion laser. Il a été montré récemment que cette colonne de plasma évoluait pour former un canal de gaz chaud sous-dense de longue durée de vie. Ce canal sous-dense permet d’envisager des applications telles que le guidage de décharges électriques, le contrôle d’écoulements hydrodynamiques sur des engins supersoniques ou le guidage de faisceaux laser énergétiques.Plus particulièrement, la filamentation à haute cadence (supérieure à 100 Hz) permet à chaque impulsion laser de créer un canal sous-dense alors que celui créé précédemment est toujours présent, résultant en un effet d’accumulation. Cet effet d’accumulation se présente sous la forme d’un canal sous-dense plus important et permanent. Par une série d’expériences et par le développement d’un modèle théorique, j’ai démontré les conditions de mise en place de cet effet d’accumulation ainsi que sa capacité à améliorer le guidage des décharges électriques.J’ai aussi étudié le guidage à haute cadence de décharges électriques successives dans le but de réaliser une colonne de plasma rectiligne conductrice quasi-continue. Ce travail visait à développer une antenne plasma émettrice dans la gamme RF. Nous avons mis en évidence que les perturbations thermiques liées à l’enchainement des décharges empêchaient l’effet de guidage du canal sous-dense à 10 Hz et j’ai développé un modèle théorique pour expliquer ce phénomène. Une solution consistant en la mise en place d’un flux d’air nous a permis d’annuler cet effet.Par ailleurs, je me suis intéressé au régime dit de superfilamentation, montrant que ces filaments plus intenses engendraient de plus importants canaux sous-denses. J’ai étudié les conditions d’apparition de ces superfilaments ainsi que leur capacité à améliorer le guidage de décharges électriques.Dans le cadre du projet européen Laser Lightning Rod visant à développer un paratonnerre laser, j’ai participé à deux importantes campagnes expérimentales en partenariat avec l’Université de Génève, l’EPFL, l’HES-SO, Ariane group et la société Trumpf Scientific laser. La première portait sur la caractérisation de la filamentation à longue distance du laser kW développé par Trumpf lors de ce projet. La répartition spatiale des filaments ainsi que leur capacité à guider des décharges ont été étudiés sur une zone de 140 m en fonction des régimes de focalisation du laser. La seconde campagne, réalisée au sommet du mont Säntis en Suisse pendant tout l’été 2021, visait à démontrer pour la première fois en conditions réelles la capacité des filaments laser haute-cadence à déclencher et guider des éclairs ascendants. 16 éclairs ont été mesurés lors de cette campagne dont 4 en présence de filaments laser. En se basant sur la caractérisation de la propagation par interférométrie VHF ainsi que sur les vidéos prises par deux caméras ultra-rapides, nous avons ainsi démontré pour la première fois, un effet de guidage de la foudre par le laser sur une distance de 60 m. Une étude de la polarité des éclairs et de leur émission de rayons X a aussi mis en évidence un effet significatif lié à l’interaction de la foudre avec les filaments laser
Molécules photoactivables pour le contrôle spatio-temporel du cytosquelette d'actine : synthèse et applications biologiques
No full textStudying dynamic and complex biological systems requires precise spatio-temporal control over the different elements involved. Photocaged and photoswitchable bioactive small molecules are potent tools for the study of such systems. These compounds allow the control the biological activity with the precision that modern equipment reaches with light. For the study of the actin cytoskeleton and its protein network, this doctoral project aimed at the development of photoactivatable inhibitors of actin polymerization and of actin related proteins. In fact, the development of a library of direct or indirect photocaged inhibitors was targeted. We focused on the total syntheses of a photocaged version of latrunculin B, a complex natural product and direct inhibitor of actin polymerization, as well as of other synthetic small molecules targeting its main promotors. The photocleavage of the compounds and their biological activities were studied. Additionally, photoswitchable variants of the CK666, a synthetic inhibitor of the Arp2/3 complex that promotes branching of the actin filament, were prepared. The biological activities of the different photoisomers were evaluated on cells.L’étude de systèmes biologiques dynamiques et complexes requière un contrôle spatio-temporel précis des éléments impliqués. Les petites molécules bioactives photocagées et photocommutables apparaissent comme des outils adéquats pour l’étude de ces systèmes. Ces composés permettent un contrôle de l’activité biologique avec la précision que des équipements modernes permettent avec la lumière. Dans le contexte de l’étude du cytoquelette d’actine, cette thèse présente le développement d’inhibiteurs photocontrôlables de l’actine et de ses protéines partenaires. En particulier, le développement d’une bibliothèque d’inhibiteurs photocagés pour le contrôle direct ou indirect (à travers ses promoteurs) de la polymérisation de l’actine a été envisagé. Le travail a porté sur la synthèse totale d'une forme photocagée de la latrunculine B, un produit naturel complexe et inhibiteur direct de l’actine, et sur la synthèse de petites molécules hétérocycliques touchant ses principaux promoteurs. La capacité de photodéprotection, ainsi que les activités biologiques des composés obtenus ont été évaluées. De plus, des variants photocommutables du CK666, un inhibiteur de synthèse du complexe Arp2/3 promoteur des ramifications de l’actine, ont également été synthétisés. Les activités biologiques des photoisomères ont pu être étudiées sur cellules
