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Identification of a soft tissue filler by ex vivo confocal microscopy and Raman spectroscopy in a case of adverse reaction to the filler
No full textSoft tissue fillers are usually identified in the skin using the conventional histopathologic examination. Ex vivo RCM has been used in one case and Raman spectroscopy (RS), which has been recently applied for the identification of skin foreign bodies, has never been employed for fillers. We report the use of both these new techniques, ex vivo RCM and RS, to confirm the diagnosis of adverse reaction to a soft tissue filler and to identify its composition
Dosimétrie répartie par fibre optique pour les applications spatiales
No full textLa dosimétrie pour l'environnement spatial nécessite des capteurs sensibles à une large gamme de particules et d'énergies, tout en conservant des empreintes réduites de volume de et masse. Les fibres optiques fournissent une solution appropriée à ces applications, ainsi que la propriété unique de permettre une dosimétrie répartie, c'est-à-dire l'accès à la dose reçue par virtuellement n'importe quel point le long de la fibre sensible.De tels systèmes de dosimétrie répartie ont été documentés dans la littérature pour des applications au sol, notamment pour des accélérateurs de particules. Ce travail explore les performances de systèmes de dosimétrie répartie basés sur des fibres optiques miniaturisées et dopées au phosphore, interrogées autour de 1550 nm par des réflectomètres optiques (OTDRs) embarqués.Ces systèmes ont été caractérisés par irradiation γ, X et proton, ainsi que par des mesures hors ligne pour évaluer leurs incertitudes de mesure. Les résultats ont conclu à une évolution linéaire de l'atténuation radio-induite (RIA) à la longueur d'onde d'interrogation, avec un coefficient de sensibilité entre 3,8 dB km⁻¹ Gy(SiO₂)⁻¹ et 4,9 dB km⁻¹ Gy(SiO₂)⁻¹, selon le type de fibre optique et la dose maximale reçue, jusqu'à 40,16 Gy(SiO₂).Dosimetry for the space environment requires sensors that are sensitive to a wide range of particles and energies, while keeping low volume and mass footprints. Optical fibers provide a suitable solution for these applications, along with the unique property of enabling distributed dosimetry, i.e. access to the dose received by virtually any location along the sensing fiber.Such distributed dosimetry systems were reported in the literature for ground-based applications, especially in particle accelerators. This work explores the performance of distributed dosimetry systems based on miniaturized, phosphorus-doped optical fibers, interrogated around 1550 nm by embedded Optical Time-Domain Reflectometers (OTDRs).These systems were characterized using γ ray, X-ray and proton beam irradiation, as well as offline measurements for the assessment of their measurement uncertainties. Results concluded to a linear evolution of the Radiation-Induced Attenuation (RIA) at the interrogation wavelength, with a sensitivity coefficient between 3.8 dB km⁻¹ Gy(SiO₂)⁻¹ and 4.9 dB km⁻¹ Gy(SiO₂)⁻¹, depending on the type of optical fiber and the maximum dose involved, up to 40.16 Gy(SiO₂)
Confocal chromatic measurement : study of influencing parameters and extension to extreme conditions
No full textLe mix énergétique français à horizon 2035 intègrera l’apport intermittent des énergies renouvelables. Il en résulte un besoin de plus grande flexibilité de la production d’énergie nucléaire. Dans ce contexte, pour connaitre la dynamique de déformation des gaines de combustible, des expériences sont prévues dans des dispositifs de tests en réacteurs d’essais, comme dans le futur Réacteur nucléaire de recherche Jules Horowitz. L’objectif ultime de ces travaux de thèse est de proposer un capteur permettant une mesure en temps réel et non intrusive du gonflement de gaines de combustible dans un tel réacteur nucléaire. Le type de capteur identifié est un capteur optique, permettant une mesure précise et sans contact : le capteur confocal chromatique. Le capteur proposé dans cette thèse diffère de ceux disponibles dans le commerce car il sera performant dans un environnement très sévère (conditions représentatives des réacteurs à eau pressurisée de recherche). De plus, ce capteur doit être de très petites dimensions (diamètre de 4 mm) pour venir se positionner entre la paroi du dispositif de test et la gaine de combustible contrôlée. Le capteur final doit permettre une plage de mesure de 1.5 mm. Une irradiation au Belgian Reactor 2 a permis de caractériser en ligne les verres identifiés comme candidats pour ce futur capteur. Des mesures post mortem seront réalisées ultérieurement. Le logiciel « Optic Studio » est utilisé pour concevoir un premier prototype de capteur miniature, tout en silice et performant dans un environnement à 350°C. Des études et tests supplémentaires seront nécessaires pour converger vers la réalisation globale du capteur final.The French energy mix by 2035 will integrate the intermittent contribution of renewable energies. This results in a need for greater flexibility in nuclear energy production. In this context, to understand the dynamics of fuel cladding deformation, experiments are planned in test reactor facilities, such as in the future Jules Horowitz Nuclear Research Reactor. The ultimate goal of this work is to propose a sensor that allows real-time, non-intrusive measurement of fuel cladding swelling in such a nuclear reactor. The type of sensor identified is an optical sensor, allowing precise and contactless measurement: the confocal chromatic sensor. The sensor proposed in this thesis differs from those commercially available as it will perform in a very harsh environment (conditions representative of pressurized water research reactors). Moreover, this sensor must be very small in size (diameter of 4 mm) to be positioned between the wall of the test device and the controlled fuel cladding. The final sensor must allow a measurement range of 1.5 mm. Irradiation at Belgian Reactor 2 has enabled in-line characterization of the glasses identified as candidates for this future sensor. Post-mortem measurements will be carried out later. The "Optic Studio" software is used to design a first prototype of a miniature sensor, all in silica and performing in an environment at 350°C. Further studies and tests will be necessary to converge towards the overall realization of the final sensor
Optical Design for radiation environments and application to a camera resisting to high dose levels (MGy)
No full textLe projet CAMRAD répond à un appel à projets de l’ANDRA en vue de trouver de nouvelles solutions pour la gestion des déchets nucléaires, dont le volume va considérablement augmenter avec le démantèlement de l’actuel parc nucléaire français. Celui-ci prévoit la conception d’une caméra à Haute Définition durcie aux radiations à des doses au moins dix fois supérieures aux caméras actuellement disponibles. Les rayonnements ionisants ont en effet des effets délétères sur les verres optiques utilisés pour réaliser l’objectif de la caméra : ils sont susceptibles de noircir, assombrissant l’image, et de changer d’indice de réfraction, pouvant causer un flou dans l’image. Cette thèse comporte trois axes d’étude. Le premier consiste en l’évaluation de l’impact des radiations sur les systèmes optiques en terme de qualité d’image afin d’en tirer des règles pour la conception optique en milieux radiatifs ainsi qu’en l’étude de certaines solutions. Le second concerne la mesure expérimentale de l’effet des radiations sur des verres et traitements antireflets à de plus fortes doses que celles atteintes dans la littérature. Ces tests sont réalisés en vue de l’utilisation de ces éléments dans la caméra CAMRAD. Le troisième axe de cette thèse consiste en la conception d’un objectif d’imagerie et de son système d’illumination en prenant en compte les effets délétères des radiations pour les minimiser et assurer l’autonomie de la caméra. L’objectif conçu supporte des changements d’indice de réfraction jusqu’à 5 10-4 sans perte de qualité d’image et sa qualité d’image nominale est proche de la limite de diffraction. Après une dose de 1 MGy, sa transmission optique ne chute que de 20%.The CAMRAD project responds to the call for proposals from the French National Agency for Radioactive Waste Management with the aim of finding new solutions for radioactive waste management in prevision of its strong increase due to the dismantling of the current Frenc nuclear facilities. The project aims to design a high-definition, radiation-hardened, camera capable to withstand radiation dose levels at least ten times higher than the currently available cameras. Ionizing radiations have deleterous effects on optical glasses used for camera lenses: they can cause absorption, leading to the darkening of the image, and refractive index change, which can blur the image. This PhD thesis is divided into three main areas. The first one is the evaluation of the radiation effects on optical systems in terms of image quality with the aim of finding optical design techniques for radiation environments. Potential solutions are also studied. The second area is the experimental measurement of radiation effects on glass and antireflection coatings at higher dose levels than the currently available data. These tests were performed to predict their behavior in the CAMRAD camera. The third area of work was the design of the camera lens and illumination system while taking radiation effects on the latters into account to minimize them and ensure the longest operation lifetime possible for the camera. The lens image quality will not be affected by refractive index changes up to 5 10-4 and its nominal image quality is almost at diffraction limit. This quality is maintained for an operating range of temperature from 20°C to 80°C and its transmission loss is limited to 20% up to 1 MGy
Elaboration of soda-lime glasses doped with metal and semiconductor nanoparticles
No full textL’objectif de cette thèse est de doper des verres sodocalciques avec des nanoparticules d’argent, d’or et de cobalt. La procédure suivie dans ce travail repose sur l’association des techniques d’échange ionique thermique (classique ou assisté par champ électrique) et d’une insolation laser UV continue (244nm). La première partie de la thèse concerne l’effet de l’oxygène sur la croissance des nanoparticules d’argent. Nous avons démontré un effet réducteur de l’oxygène sur les ions argent et par suite un effet positif sur la croissance des nanoparticules. La deuxième partie de la thèse concerne le dopage des verres avec des nanoparticules d’or. Nous avons démontré que la formation de nanoparticules d'or dépend fortement de la température appliquée durant l’échange ionique. Après optimisation des paramètres expérimentaux, nous avons pu montrer l’efficacité de nos substrats pour la détection par effet SERS de molécules très peu concentrées. La dernière partie de ce travail porte sur les résultats obtenus avec le cobalt. Nous avons démontré la formation de nanoparticules de Co3O4 et de CoO à la surface des verres. L’étude Raman menée a permis de montrer la possibilité de contrôler la phase cristalline de l’oxyde de cobalt. Mes travaux s’achèvent sur l’étude du co-dopage des verres par des nanoparticules d’argent et de cobalt. La faisabilité de ce co-dopage a été démontrée et nous avons pu mettre en évidence l’oxydation préférentielle du cobalt vis-à-vis de l’argent, ouvrant de nouvelles voies autant sur l’optimisation des capteurs à effet SERS, que vers des applications magnéto-optiques potentielles.The aim of this thesis is to dope soda-lime glasses with either silver, gold or cobalt nanoparticles. The experimental procedure is based on the successive combination of thermal ion exchange techniques (conventional or assisted by electric field) and continuous UV laser irradiation (244 nm).The first part of this work concerns the effect of oxygen on the growth of silver nanoparticles. We have demonstrated a reducing effect of oxygen on silver ions which favors the growth of silver nanoparticles during the laser exposure.The second part of this work is dedicated to the doping of the glass with gold nanoparticles. We have shown that the formation of gold nanoparticles strongly depends on the temperature applied during the ion exchange. After optimization of the experimental parameters, we have been able to show the efficiency of our substrates for the detection of very low concentrated molecules diluted in liquid solution, using the well-known SERS technique.The last part of this work deals with the results obtained with cobalt. We have demonstrated the formation of either Co3O4 or CoO nanoparticles located at the glass surface. Raman study has shown the possibility to favor etiher one of these two phases. The feasibility of co-doping the glass by silver and cobalt has also been demonstrated and we have highlighted the preferential oxidation of cobalt with respect to silver, opening new perspectives such as the optimization of SERS sensors or for potential magneto-optical applications
Photochromism of mesoporous titania films loaded with silver salts applied to data storage
No full textL’argent associé aux colloïdes de titane est connu depuis longtemps pour produire un effet photochrome réversible. Le changement de couleur est dû à la réduction des sels d’argent en nanoparticules métalliques sous lumière UV et à l’oxydation de ces dernières sous lumière visible. Récemment, une nouvelle fonctionnalité induisant du photochromisme multicolore a été rapportée dans des matériaux nanocomposites constitués de nanoparticules d’argent introduites dans des films nanoporeux d’oxyde de titane. Dans cette thèse, nous étudions l’influence d’une matrice mésoporeuse d’oxyde de titane avec des tailles de pores contrôlées sur le comportement photochrome de tels films. Nous montrons que la porosité des films permet de contrôler la taille des particules formées sous insolations UV et qu’il est possible de blanchir les motifs photo-induits avec une lumière monochromatique visible bien qu’habituellement ce type d’insolation colore le film. L’utilisation de ces matériaux permet aussi d’améliorer sensiblement la stabilité temporelle des inscriptions photo-induites, ce qui permet de les utiliser comme support de données reconfigurables. Nous démontrons aussi qu’au-delà d’un seuil en intensité, il est possible d’inscrire des motifs permanents avec une lumière UV ou visible, ce qui permet l’utilisation de ces films comme support de données permanentes. Enfin, dans une dernière partie, nous montrons qu’il est possible de photo-inscrire en lumière visible des couleurs dichroïques fortement réfléchissantes sans aucune réduction préalable des sels d’argentSilver species adsorbed on colloidal titania have been known for a long time to exhibit photochromism. The color change is due to the reduction of silver salts from metallic nanoparticles under UV illumination and oxidation of these latters under visible illumination. Recently, a new functionality inducing multicolor photochromism has been reported in nanocomposite materials constituted by silver nanoparticles introduced in nanoporous titania film. In this dissertation, we study the influence of mesoporous titania matrix with controlled pores sizes on the photochromisrn behavior of such films. We show that the films porosity allows to control the formed particles under UV illumination and that is possible to bleach the photo-induced patterns with a monochromatic visible light although usually this type of illumination color the film. The utilization of these materials allows also to sensibly improve the temporal stability of photo-induced inscriptions, which allows to use them as rewritable data carriers. We demonstrate also that above an intensity threshold, it is possible to inscribe permanent pattern with an UV or visible illumination, which allows to use these films like permanent data carriers. Finally, in the last part, we show that it is possible to photo-induce in visible light dichroic color highly reflective without prior reduction of silver salt
Effets combinés des radiations et de la température sur les fibres optiques à base de silice
No full textLorsque les fibres optiques sont exposées à des radiations, leurs propriétés de transmission de signaux se dégradent en raison de la génération de défauts induits par les rayonnements. Ce phénomène, nommé atténuation induite par irradiation (ria), est le plus étudié parmi les processus impliquant des rayonnements car c'est celui qui a le plus d'impact sur les performances des systèmes. Les niveaux et la cinétique de la ria peuvent être affectés par de nombreux paramètres tels que les conditions d'irradiation, la composition de la fibre, la puissance de la lumière injectée et les prétraitements. La connaissance de la dépendance de la ria à ces facteurs est d'une importance fondamentale pour des applications telles que le diagnostic in situ dans l'industrie nucléaire ou la surveillance des paramètres environnementaux dans les sites de démantèlement et de stockage des déchets radioactifs. Ces applications sont associées à des environnements mixtes sévères caractérisés par la présence de rayonnements ionisants, des variations de température et la présence de divers gaz. un exemple est le cas du projet cigeo, mené par l'andra, qui a conduit à la conception du consortium certyf, un projet de recherche fondamentale visant à améliorer les connaissances actuelles sur les mécanismes de base responsables de la dégradation des fibres en présence simultanée de radiations, d'hydrogène et de contraintes thermiques. Les connaissances acquises peuvent contribuer à améliorer la conception de fibres optiques en fonction des objectifs souhaités que ce soit le durcissement des fibres ou, au contraire, augmenter leurs sensibilités aux radiations.When optical fibers are exposed to radiation, their signal transmission properties are degraded due to the generation of radiation-induced point defects in the optical fiber silica-based matrix. this phenomenon, named radiation-induced attenuation (ria), is the most studied among the radiation-involving processes as is the one with the major impact on the systems performances. Ria levels and kinetics can be affected by many parameters as the irradiation conditions, fiber composition, probing light power and pre-treatments. the knowledge of the ria dependence on these factors is of fundamental importance for applications such as in-situ diagnostics in nuclear industry or for the monitoring of environmental parameters in nuclear waste dismantling sites or nuclear waste repositories. These applications are associated with severe mixed environments characterized by the presence of ionizing radiations, temperature variations and presence of various gases. a typical example is encountered by andra in the framework of the cigeo project, which led to the conception of the certyf consortium, a fundamental research project aiming to improve the current knowledge on the basic mechanisms responsible for the fiber degradation in the simultaneous presence of radiation, hydrogen and temperature constraints. The acquired knowledge may contribute to improve the design of radiation-resistant optical fibers in order to develop radiation-tolerant systems or sensors able to operate in radioactive waste storage facilities or, conversely, to the enhance the radiation sensitivity in order to improve the performances of dosimetry systems
Unintended changes in the composition of a drug commonly used in dermatology caused by its container
No full textCoupled experiment/simulation approach for the design of radiation-hardened rare-earth doped optical fibers and amplifiers
No full textWe developed an approach to design radiation-hardened rare earth -doped fibers and amplifiers. This methodology combines testing experiments on these devices with particle swarm optimization (PSO) calculations. The composition of Er/Yb-doped phosphosilicate fibers was improved by introducing Cerium inside their cores. Such composition strongly reduces the amplifier radiation sensitivity, limiting its degradation: we observed a gain decreasing from 19 dB to 18 dB after 50 krad whereas previous studies reported higher degradations up to 0°dB at such doses. PSO calculations, taking only into account the radiation effects on the absorption efficiency around the pump and emission wavelengths, correctly reproduce the general trends of experimental results. This calculation tool has been used to study the influence of the amplifier design on its radiation response. The fiber length used to ensure the optimal amplification before irradiation may be rather defined and adjusted to optimize the amplifier performance over the whole space mission profile rather than before integration in the harsh environments. Both forward and backward pumping schemes lead to the same kind of degradation with our active fibers. By using this promising coupled approach, radiation-hardened amplifiers nearly insensitive to radiations may be designed in the future
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