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International audience; As part of the archaeological study of the site of Maimont, located in both Niedersteinbach (Bas-Rhin, France) and Schönau (Rheinland Pfalz, Germany) municipalities, several magnetic surveys have been conducted to fulfil two objectives. Firstly, to identify traces of ancient anthropogenic constructions (presence of pits, residues of fire-related activities, terraces built for crafting activities, traces and plans of building). Secondly, to identify areas disturbed by intense activity during WW2. To this end, a high-resolution surveying technique well adapted to a rugged topography in a mountainous and forest environment has been applied. Thus, through an interdisciplinary approach and a comparison of the magnetic results with archaeological data, it is possible to highlight archaeological structures that are often considered not easily detectable with magnetic methods (post holes, terraces) and in a difficult surveying environment, thus validating a new innovative approach to high-resolution geophysical detection and analysis for archaeology.; Dans le cadre des recherches archéologiques sur le site du Maimont, situé à cheval sur les communes de Niedersteinbach (Bas-Rhin, France) et Schönau (Rheinland Pfalz, Allemagne), plusieurs campagnes de mesures magnétiques ont eu lieu. Ces dernières avaient plusieurs objectifs : 1 - l’identification des aménagements anthropiques anciens (présence de fosses, résidus d'activités liées au feu, terrasses aménagées pour les activités artisanales, traces et plans de bâtiments) ; 2 - l’identification de zones perturbées par une intense activité durant le dernier conflit mondial. Pour cela, une technique de relevé et d’analyse magnétique à haute résolution et adaptée à un environnement accidenté de moyenne montagne et sous couvert forestier a été mise en place. Ainsi, à travers une approche interdisciplinaire et une confrontation des résultats magnétiques aux données archéologiques ont pu être mis en évidence des structures archéologiques souvent réputées peu détectables (trous de poteaux, terrasses) et dans des conditions de mesures difficiles, validant ainsi une nouvelle approche innovante de détection et d’analyse géophysique haute résolution pour l’archéologie

The objective of this thesis is to design an Analog-to-Digital Converter (ADC) for high portability audio applications, such as USB-C, Wi-Fi or Bluetooth. An example can be a microphone for conferences. For this kind of applications, targeting a high dynamic range and low power consumption, a continuous-time sigma-delta modulator seems to be the best choice.However, this kind of solution is severely impacted by clock jitter noise. Furthermore, a quartz-less clock is preferred in order to lower even more the power consumption, but this kind of clock generation circuit is known to have poor jitter performance too. The combination of the two reveals a scenario where an even more severe degradation is expected to be caused by jitter overall. There exist, however, techniques to reduce the impact of jitter on a continuous-time sigma-delta modulator.The state of the art does not contain any work combining a continuous-time sigma-delta modulator and a quartz-less clock generation circuit, as well as it does not exist any quantitative jitter simulation model. The latter is extremely important to face this scenario, as sizing the circuit dedicated to jitter reduction can be carried out only with an accurate and quantitative inspection. This process revealed the feasibility of the project and its convenience under the point of view of power and surface consumption.To further improve the latter two aspects, along with keeping the design as simple as possible, a single-bit quantizer and a low sampling frequency have been chosen. This implies that the order of the internal loop filter has to be high, in particular a fourth order was used. Assuring stability of the modulator becomes then of primary importance, in particular given that a FIR-DAC is present in the feedback path of the loop filter.There exist no mathematical proof for stability criteria in the state of the art for what concerns modulators of order higher than two. An instability may occur if an ill signal or noise is injected in the modulator, which bring the internal states to subsequently assume values that the modulator itself is no more capable to compensate. The consequence is that the internal states evolve towards a periodic pattern on which the modulator is locked indefinitely. This pattern, of course, does not represent the input signal and never again will the modulator be able to, unless it is reset to a favorable initial condition again.A solution preventing the modulator to enter an instability region is then mandatory. Furthermore, this solution should be able, in case of a signal impossible to manage was injected in the modulator, to represent the input signal correctly again within some samples. In this way, any abrupt sound will be at a frequency sufficiently high, in order not to be heard by human ear.A quantitative jitter model to accurately verify the capability of the jitter reducing technique used and an empirical method ensuring stability are the two main innovations presented in this thesis. They have been analyzed in detail while designing a single bit, fourth order continuous-time sigma-delta modulator, which has been fabricated on silicon in HCMOS9A technology and measured in laboratory., L’objectif du projet de thèse est de réaliser un Convertisseur Analogique-à-Numerique (CAN, ou ADC en anglais) pour applications audio à portabilité élevée, telles que USB-C, Wi-Fi ou Bluetooth, par exemple un microphone pour conférences. Pour ce type d'applications, qui visent une haute-dynamique et des très faibles consommations, un convertisseur sigma-delta à temps continu semble être le meilleur choix.Toutefois, le bruit au repos de ce type d’ADC est impacté par le bruit d’horloge.Le problème est amplifié du fait que la synthèse d’horloge, en visant également des faibles consommations, est réalisée en ayant comme référence un oscillateur intégré et non pas un quartz, qui est connu pour avoir des faibles performances en bruit d'horloge notamment.Il est toutefois possible de réduire l’impact du bruit d’horloge sur des structures à temps continu grâce à des circuits de contre-réaction.Selon les recherches bibliographiques, aucun travail n’a été effectué en utilisant une référence sans quartz avec un Sigma-Delta en temps continu d’ordre élevé.Il a aussi été tout de suite dévoilé le fait qu’il n’existe pas dans la littérature un modèle quantitativement fidèle pour la simulation du bruit d’horloge, ce qui est extrêmement important : vue la situation, il y a besoin d’un modèle très fin pour pouvoir quantifier l’impact du bruit d’horloge et l’efficacité des contre mesures connues.Il faut pouvoir tester le dimensionnement de ces dernières en vérifiant que la solution soit d’abord faisable, puis convenable sous le point de vue de la consommation en puissance et surface.Toujours pour garder la conception simple et moins coûteuse en puissance et surface, le choix d'un quantificateur mono-bit ainsi qu'une fréquence de suréchantillonnage basse a été choisie.Toutefois, cela implique que l'ordre du modulateur sera élevé, notamment un quatrième ordre.Il est donc aussi important de vérifier que la stabilité soit garantie, surtout avec la présence du FIR-DAC qui rajoute des délais dans la transmission des signaux rebouclées.Dans la littérature, il n’y a pas de critère de stabilité décrit pour les modulateurs d’ordre supérieurs à deux. Une situation d'instabilité peut être déclenchée par des signaux ou bruits injectés dans la structure qui amènent les états internes dans des combinaisons que la structure même n’est plus capable de compenser. Comme conséquence les états internes évoluent vers un pattern périodique où le modulateur se bloque définitivement. Ce dernier ne décrit carrément pas le signal d’entrée et ne pourra plus le faire, au moins que le modulateur soit redémarré dans des conditions opportunes.Il faut donc explorer une solution qui permette d’empêcher le modulateur d’entrer dans des zones d’instabilité. En plus, lors d’un signal ou bruit qui normalement n’est pas gérable est injectée puis cesse d’exister, il faut que cette solution permette de représenter le signal d’entrée original correctement dans des délais de quelques échantillons. De cette manière, un éventuel son abrupte sera à une fréquence suffisamment élevée de ne pas pouvoir être entendu par l’oreille humaine.Les deux aspects innovant principaux, c'est-à-dire, la gestion du bruit d'horloge et de la stabilité, ont été analysés en détail pendant la conception d'un modulateur sigma delta à temps continu mono-bit d'ordre quatre, qui a été ensuite réalisé sur silicium en technologie HCMOS9A et testé en laboratoire.

La spectroscopie de transit est un outil puissant pour la caractérisation de l'atmosphère d'exoplanètes. Plusieurs phénomènes peuvent contaminer un spectre de transmission, dont l'hétérogénéité de la surface de l'étoile hôte due à l'activité stellaire. À basse résolution spectrale, la différence entre le cordon de transit et le reste de la surface y laisse des signatures qui pourraient être attribuées à tort à la planète. Les risques associés incluent des biais sur la mesure du rayon et des abondances atmosphériques de planètes. Afin de trouver une solution à ce problème, cette étude consiste à modéliser en détail des surfaces stellaires et des spectres de transit à basse et à très haute résolution. On cherche d'une part à qualifier l'ampleur du problème à basse résolution et, d'autre part, à déterminer si la haute résolution permet d'isoler la contamination stellaire et ainsi résoudre le problème. La modélisation se concentre sur trois types d'étoiles, entre K hâtive et M tardive. Les modèles confirment l'importance du problème et l'absence de solution évidente à basse résolution, principalement pour les étoiles M. À haute résolution, on parvient à séparer les signaux de la planète et de l'activité stellaire. Cela permet de briser l'ambiguïté à basse résolution, pourvu que la planète ait une variation de vitesse radiale suffisante durant le transit. Ces résultats soulignent la valeur d'un suivi à haute résolution lorsque possible. Même avec le télescope James-Webb, il sera difficile d'avoir totalement confiance en les résultats de caractérisation d'atmosphères utilisant des données à basse résolution., Transit spectroscopy is a powerful tool for the characterisation of exoplanet atmospheres. There exist multiple sources of contamination for transmission spectra, including stellar activity induced surface heterogeneities on the host star. At low spectral resolution, differences between the transit chord and the rest of the surface leave signatures in the spectra, which could then be wrongly associated with the planet. This can introduce biases in radius and atmospheric abundance measurements of exoplanets. To solve this issue, this study consists in carefully modeling stellar surfaces and transit spectra at low and very high spectral resolution. We seek to, on one hand, understand the importance of the problem at low resolution, and, on the other hand, determine if high resolution allows us to isolate stellar contamination and thus solve this problem. Modeling is focused on three types of stars, from early K to late M. Models confirm the importance of the issue and the absence of an obvious solution at low resolution, especially for M stars. At high resolution, we manage to effectively split the planet and stellar activity signals. This allows us to break the ambiguity from low resolution, provided the planet experiences a sufficient radial velocity variation during transit. These results highlight the strong value of high resolution follow-ups when feasible. Even with the James-Webb space telescope, it will be difficult to fully trust the results of atmospheric abundance retrievals using low resolution data.

Cardiovascular magnetic resonance (CMR) is the clinical imaging modality of reference for characterizing anatomical substrate of pathological hearts. In addition to its high diagnostic value resulting from versatile contrasts it can generate, CMR has also a potential interest in interventional imaging for guiding in real-time minimally or non-invasive therapies. However, current spatial resolution of MRI images in clinical scanners remains limited to 1 mm at best, which provides insufficient value for diagnosis and for precise visualization of atrial walls (2 to 5 mm thickness) or for characterizing thermal lesions during interventional procedures. Limited signal-to-noise ratio provided by large receiver coils, together with cardiac and respiratory motions are limiting factors that justify technical developments to increase the value of cardiac MRI. This thesis work aimed at proposing innovative solutions to alleviate the aforementioned challenges, through a combined development of dedicated hardware and software.In order to increase the signal-to-noise ratio of MRI and improve spatial selectivity onto the heart, a receive-only surface coil prototype was designed and interfaced with the scanner. We demonstrate that with such a small coil, a gain in SNR of approximately 30 can be achieved and that good quality images with a spatial resolution of 200 µm in-plane can be obtained at clinical field both on ex vivo samples of fixed hearts and on beating hearts.In a second part of the work, motion compensation techniques were investigated exploiting MR-compatible micro-coils embodied on a catheter. A home-made acquisition sequence was implemented, combining rapid (~27 ms) and precise (less than 1 mm uncertainty) 3D measurements of the coil position interleaved with acquisition of several radial k-space lines. Retrospective sorting of raw-data as a function of micro-coil positions allowed reconstruction of good quality images from highly under sampled k-spaces using nonlinear algorithms (compress sensing, total variation, nuFFT). Validation was first assessed on a mobile calibration phantom depicting linear and rotating trajectories with realistic parameters (60-90 bpm, 2 cm amplitude). Then, in vivo evaluation was performed in sheep and in pig to illustrate efficiency of the method and compare it to conventional synchronization with ECG and respiratory sensors.In an attempt to combine high-resolution imaging with motion compensation technique, a preliminary study was conducted that combines imaging with our local surface coil and catheter-based motion compensation using our implemented acquisition sequence and associated reconstruction algorithm. Results obtained in vivo shows the potential of such a technique for providing motion-free high resolved images of the ventricle wall at 300 µm in-plane spatial resolution.These technologies being later intended for human use, safety aspects inherent to insertion of a MRI receiver coil inside the body were also investigated. Since thermal damage is the main risk associated with inserted devices, a MRI-thermometry technique that interleaves acquisition of several gradient echo EPI slices every second and an energy deposition module with adjustable parameters was implemented to quantify temperature evolution in tissue surrounding an implanted wire. Experiments in gel and in human brain demonstrated feasibility to measure temperature change with 0.2°C certainty. Such a precision was considered sufficient to evaluate device safety. The method could therefore be used to establish individualized safety levels for RF exposure in the presence of implanted device (such as an intravascular coil).This thesis work presents the first technical steps toward high-resolution motion free CMR. Applications are better substrate definition for enhanced diagnosis and improved lesion characterization during MR-guided interventional procedures., L’imagerie par résonance magnétique (IRM) cardiaque est la modalité clinique de référence pour caractériser le substrat anatomique à l’origine de pathologies cardiaques. En plus de sa haute valeur diagnostic liée à la multiplicité des contrastes qu’elle peut générer, l’IRM cardiaque présente un intérêt potentiel pour le suivi en temps réel des thérapies mini- ou non-invasives en imagerie interventionnelle. Cependant, la résolution spatiale actuelle des images en clinique reste limitée au mieux à 1 mm, ce qui est insuffisant pour fournir un diagnostic précis et estimer l’étendue de la lésion créée par radiofréquence (RF). En particulier, l’exploration de l’oreillette reste difficile du fait de la faible épaisseur du tissu atrial (2 à 5mm). Le rapport signal sur bruit (RSB) limité des antennes utilisées en clinique ainsi que la présence de mouvements respiratoires et cardiaques constituent les principaux verrous technologiques à lever pour augmenter la valeur diagnostic de l’IRM cardiaque.Une première étude s’est concentrée sur l’augmentation du RSB en IRM et l’amélioration de la sélectivité spatiale au niveau du cœur. Un prototype d’antenne de surface en réception seule a été conçu et interfacé avec le scanner. Les expériences menées ont démontré qu’un gain de 30 en RSB pouvait être obtenu en utilisant une telle antenne de surface, permettant l’acquisition d’images à une résolution spatiale de 200 µm dans le plan, à champ clinique, sur échantillons ex vivo comme sur cœur battant.Une deuxième étude s’est attachée au développement d’un algorithme pour la compensation du mouvement basé sur l’exploitation de micro-antennes intégrées à un cathéter. Une séquence d’acquisition qui combine une mesure 3D rapide (~27 ms) et précise (incertitude inférieure à 1 mm) de la position des micro-antennes entrelacée avec une acquisition radiale du k-space a été implémentée. Le tri rétrospectif des données brutes en fonction des positions des micro-antennes a permis de reconstruire des images de bonne qualité à partir de k-space fortement sous-échantillonnés à l'aide d'algorithmes non linéaires (compressed sensing, variation totale, nuFFT). Après validation sur un phantom mobile, décrivant un mouvement de translation linéaire et circulaire avec des paramètres réalistes (60-90 bpm, amplitude de 2cm), une évaluation in vivo a été réalisée sur cochon et mouton. Ceci a permis d’illustrer l’efficacité de la méthode et de la comparer à la méthode conventionnelle de synchronisation cardiaque et respiratoire. Une étude préliminaire combinant l'imagerie avec l’antenne de surface locale et l'algorithme de compensation de mouvement a ensuite été menée. Les résultats obtenus in vivo montrent le potentiel d’une telle technique pour obtenir des images hautes résolution de la paroi ventriculaire (300 µm dans le plan), affranchies de tout mouvement.Ces technologies étant destinées à une utilisation future chez l’homme, les aspects inhérents à l’insertion d’une antenne intravasculaire chez le patient ont été étudiés. Les dommages thermiques étant le principal risque associé aux dispositifs implantés, une méthode de thermométrie IRM alternant un module de déposition d’énergie ajustable avec l’acquisition d’images EPI a été implémentée pour quantifier l’évolution de la température dans les tissus environnant un fil implanté. Les expériences menées sur gel et cerveau humain ont démontré la possibilité de mesurer la température avec une précision de 0.2°C. Une telle précision est considérée suffisante pour évaluer la sécurité des dispositifs implantés.Ce travail de thèse présente les premières étapes techniques vers une IRM cardiaque haute résolution sans mouvement. Les applications sont une meilleure définition du substrat pour un diagnostic amélioré et une meilleure caractérisation des lésions pendant les procédures d’intervention guidées par IRM.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is associated with structural differences within several cerebral regions, such as the hippocampus. A smaller hippocampal volume is thought to foster the development and the maintenance of the pathology. The hippocampus is composed of several subfields (Cornu Ammonis (CA1, CA2 and CA3), Dentate gyrus (DG), Subiculum), each having different histological characteristics and functions. Hence, the objectives of this thesis were to (1) investigate structural alterations within hippocampal subfields and (2) explore the links between these alterations and the symptoms in adolescents and adults suffering from PTSD. Our results showed a smaller volume of the region CA2-3/DG in adolescents with PTSD and suggested that this alteration could foster re-experiencing symptoms. Adults with PTSD had smaller volumes of CA2-3/DG and CA1. An alteration of CA2-3/DG was associated with avoidance, hyperarousal and depression symptoms while smaller CA1 volume was associated with more severe re-experiencing symptoms. Our results also suggested that enhanced hippocampal plasticity in adults could promote a reduction of the symptoms. Indeed, an augmentation of CA2-3/DG and CA1 volumes in adults with PTSD, over a period of two years, was associated with a reduction of depression and re-experiencing symptoms, respectively. Hence, targeting hippocampal plasticity in PTSD individuals could be a promising approach to promote symptoms reduction., Le trouble de stress post-traumatique (TSPT) est associé à des anomalies structurales au niveau de plusieurs régions cérébrales, dont l’hippocampe. Un plus petit volume de cette structure pourrait favoriser le développement ainsi que la persistance des symptômes. Cette région est composée de plusieurs sous-champs (Corne d’Ammon (CA1, CA2 et CA3), Gyrus denté (DG), Subiculum), possédant chacun des caractéristiques histologiques et des fonctions différentes. Les objectifs de cette thèse étaient (1) de préciser les altérations au niveau de ces sous-champs et (2) d’étudier les liens avec la symptomatologie chez des adolescents et des adultes avec TSPT. Nos résultats montrent qu’il existerait un volume plus petit de la région CA2-3/DG chez l’adolescent avec TSPT et que cette altération pourrait favoriser l’apparition des symptômes de reviviscence. Chez l’adulte avec TSPT, il existerait une altération des régions CA2-3/DG et CA1. Un plus petit volume de CA2-3/DG serait associé aux symptômes d’évitement, d’hypervigilance et de dépression tandis qu’une altération de CA1 favoriserait les symptômes de reviviscence. Nos résultats suggèrent également qu’une augmentation de la plasticité de l’hippocampe pourrait permettre une diminution des symptômes. En effet, une augmentation des volumes CA2-3/DG et CA1 chez l’adulte TSPT, sur deux ans, était associée à une réduction des symptômes, respectivement, de dépression et de reviviscence. Ainsi, stimuler cette plasticité hippocampique pourrait être une piste d’intervention prometteuse afin de favoriser une diminution des symptômes.

SCOPE Climate (Spatially COherent Probabilistic Extended Climate dataset) is a 25-member ensemble of 142-year daily high-resolution reconstructions of precipitation, temperature, and Penman–Monteith reference evapotranspiration over France, from 1 January 1871 to 29 December 2012. SCOPE Climate provides an ensemble of 25 spatially coherent gridded multivariate time series. It is derived from the statistical downscaling of the Twentieth Century Reanalysis (20CR) by the SCOPE method, which is based on the analogue approach. SCOPE Climate performs well in comparison to both dependent and independent data for precipitation and temperature. The ensemble aspect corresponds to the uncertainty related to the SCOPE method. SCOPE Climate is the first century-long gridded high-resolution homogeneous dataset available over France and thus has paved the way for improving knowledge on specific past meteorological events or for improving knowledge on climate variability, since the end of the 19th century. This dataset has also been designed as a forcing dataset for long-term hydrological applications and studies of the hydrological consequences of climate variability over France. SCOPE Climate is freely available for any non-commercial use and can be downloaded as NetCDF files from https://doi.org/10.5281/zenodo.1299760 for precipitation, https://doi.org/10.5281/zenodo.1299712 for temperature, and https://doi.org/10.5281/zenodo.1251843 for reference evapotranspiration.

A high-resolution spectrograph for the 3.6-m Devasthal Optical Telescope (DOT) of Aryabhatta Reearch Institute of Observational Sciences (ARIES; Nainital, India) is envisaged to achieve the various science goals. The spectrograph will have two modes of spectral resolution (40 000 and 80 000) with a wavelength coverage of 380 - 900 nm. The design of the spectrograph will be similar to many contemporary high-resolution spectrometers in the world and will be based on a modern design using the white pupil concept. It will be a bench mounted fibre-fed spectrograph. In this article, we present the various science goals, technical specifications, and concept of design for the proposed spectrograph.

The emittance is an important characteristic of propagating charged particle beams. It characterizes the spatial and angular distribution of particles. Measuring four-dimensional (xx'yy') emittance would improve knowledge of beam dynamics and the prediction of the beam behavior and transport.The goal of the EMIT4D project is to design and realize an interceptive diagnostic to measure the four-dimensional emittance of low to medium energy, high current proton beams. The innovative nature of this project lies in both its design and its functions. This type of four-dimensional intense beam diagnostics does not exist on the market and the focus has been on the accuracy and versatility of the system. It can be used on many protons injectors to measure four-dimensional emittance with high resolution.The design of this innovative instrument is based on theoretical studies and R&D in many fields such as mechanics, precision optics, cooling and material selection, scintillator and camera performance selection and analysis, development of a control-command program and a data processing program, the implementation of the diagnostics and the comparison with other emittancemeters. A functional prototype has been realized. For the functional validation, the prototype has been tested at its energy limits on the injectors of FAIR and IPHI beams., L’émittance est une caractéristique importante pour le transport de faisceau de particules chargées. Elle caractérise la distribution spatiale et angulaire des particules. La mesure de l’émittance à quatre dimensions (xx’yy’) permettrait d’améliorer la connaissance de la dynamique du faisceau et ainsi incrémenter la qualité des simulations de transport de faisceau.Le but du projet EMIT4D est la conception et la réalisation d’un diagnostic interceptif pour mesurer l’émittance à quatre dimensions de faisceaux de protons de basse à moyenne énergie, à fort courant. Le caractère novateur de ce projet réside à la fois dans sa conception et dans ses fonctions. Au-delà du fait que ce type de diagnostic quatre dimensions pour faisceau intense n’existe pas sur le marché, l’accent a été mis sur la précision et la polyvalence du système. Il pourra ainsi être implanté sur de nombreux injecteurs de protons pour mesurer l’émittance à quatre dimensions avec une précision inégalée.La conception de cet instrument innovant repose sur des études théoriques et de la R&D dans de nombreux domaines tels la conception mécanique, l’optique de précision, le refroidissement et le choix des matériaux, le choix et l’analyse des performances de scintillateurs et de caméras numériques, l’élaboration d’un programme de contrôle-commande et d’un programme d’analyse des données recueillies, la mise en œuvre du diagnostic et la comparaison avec d’autres émittancemètres. Un prototype fonctionnel a été réalisé dans le cadre de cette thèse. Ensuite le prototype a été testé en faisceau sur les injecteurs des projets FAIR et IPHI aux limites de la gamme d’énergie supportée, pour valider son fonctionnement.

The emergence of CdTe Photon Counting Detectors (PCD) with energy discrimination capabilities, opens up new perspectives in X-ray imaging. Medical and security applications are characterized by very high X-ray fluxes and consequently require a very fast shaper in order to limit dead time losses due to pile-up. However, if the shaper is faster than the collection of the charges in the semiconductor, there is a loss of charge called ballistic deficit. Moreover, variations of the electric field profile in the detector over time cause a change in the collection time of the charges. As a result, the conversion gain of the detector will be affected by these variations. The instability of the response is visible over time as a channel shift of the spectra, resulting in a false information of the photon energy. The aim of this work is to characterize this instability in order to understand the mechanisms behind them and to develop a method to correct its effect. We proposed a correction algorithm based on the use of two Single Delay Line (SDL) shaping amplifiers. A fast SDL is used to measure the X-ray spectra at high count rates with limited count rate losses. A slow SDL is used to measure the full collected charge in order estimate a correction factor for the compensation of the ballistic deficit fluctuations of the fast SDL. An important step is to sort the processed pulses in order to reject pile-up and other undesirable effects that may degrade the measurement of the correction factor. The proposed method was implemented in an FPGA in order to correct the ballistic deficit in real-time and to give a stable response of the detector at very high fluxes. The method was tested with a 4x4 pixels detector (CdTe) of 3 mm thickness and 800 micron pitch, which is able to measure transmitted X-ray spectra in the energy range of 20-160 kV on 256 energy bins. The developed method was initially tested at low count rate with a Co-57 and an Am-241 gamma-ray sources, then at high count rates up to ~2 Mc/s with an X-ray source. With the characterization and the validation of this innovative algorithm we prove its ability in providing a stable response of the detector over time without affecting the energy resolution (~7% at 122 keV) and the dead time (~70 ns)., L'apparition des détecteurs à comptage de photons X à base de CdTe avec des capacités de discrimination de l'énergie des photons ouvre de nouvelles perspectives pour l'imagerie radiographique. Les applications médicales et en contrôle de bagages X sont caractérisées par un flux de photons X très élevé, et exigent par conséquent une mise en forme très rapide du photo-courant mesuré pour limiter les empilements. Cependant, si cette mise en forme est plus courte que le temps de transit des électrons dans le semi-conducteur, la charge mesurée devient inférieure à la charge déposée : c’est le déficit balistique. Par ailleurs, la variation dans le temps du profil du champ électrique dans le volume du détecteur entraîne une augmentation du temps de transit des électrons. En conséquence, la charge mesurée diminue dans le temps, faussant la mesure de l’énergie des photons X. L’objectif de ce travail est de caractériser cette instabilité et de développer une méthode de correction de son effet sur les spectres en énergie. Nous avons proposé un algorithme de correction basé sur l'utilisation de deux Lignes à Retard (LAR). Une LAR rapide (50ns ?) permet de mesurer les spectres X à très fort flux sans compromis sur le taux de comptage. Une LAR lente (200ns ?) est utilisée pour mesurer intégralement la charge déposée sans déficit balistique. Un facteur de correction est évalué et utilisé pour stabiliser la mesure de l’énergie des X avec la LAR rapide. Une étape importante de cet algorithme consiste à trier les impulsions traitées pour rejeter celles qui peuvent dégrader la mesure de ce facteur de correction, notamment les empilements. La méthode proposée a été implémentée dans un FPGA pour fonctionner en temps réel et a été testée avec un détecteur CdTe de 3mm d'épaisseur avec 4×4 pixels au pas de 800 microns, capable de mesurer des spectres X dans la gamme d'énergie 20-160 keV avec 256 canaux d'énergie. La méthode développée a été initialement testée à faible taux de comptage avec des sources gamma Co-57 et Am-241, puis à fort taux de comptage jusqu'à ~2 Mc/s avec un tube à rayons X. Cet algorithme innovant a montré sa capacité de fournir une réponse stable du détecteur dans le temps sans affecter la résolution d'énergie (7 % à 122 keV) et le temps mort (~70 ns).

Long term, high-resolution data about hydrologic fluxes and states are needed for many hydrological applications. Because continuous large-scale observations of such variables are not feasible, hydrologic or land surface models are applied to derive them. This study aims to analyze and provide a consistent high-resolution dataset of land surface variables over Germany, accounting for uncertainties caused by equifinal model parameters. The mesoscale Hydrological Model (mHM) is employed to derive an ensemble (100 members) of evapotranspiration, groundwater recharge, soil moisture and generated runoff at high spatial and temporal resolutions (4 km and daily, respectively) for the period 1951–2010. The model is cross-evaluated against the observed runoff in 222 catchments, which are not used for model calibration. The mean (standard deviation) of the ensemble median NSE estimated for these catchments is 0.68 (0.09) for daily discharge simulations. The modeled evapotranspiration and soil moisture reasonably represent the observations from eddy covariance stations. Our analysis indicates the lowest parametric uncertainty for evapotranspiration, and the largest is observed for groundwater recharge. The uncertainty of the hydrologic variables varies over the course of a year, with the exception of evapotranspiration, which remains almost constant. This study emphasizes the role of accounting for the parametric uncertainty in model-derived hydrological datasets.

Des planètes extrasolaires (exoplanètes) sont découvertes chaque année. Ma thèse de doctorat se situe dans le domaine des atmosphères des exoplanètes. Un des moyens pour l'étude de celles-ci est la spectroscopie de transmission. Cette technique étudie la lumière filtrée par l'atmosphère d'une exoplanète, alors que celle-ci passe devant son étoile (transit). Durant ma thèse, j'ai exploré la possibilité d'utiliser HARPS, un spectrographe à haute résolution, à cet effet. Mon travail a posé les jalons pour une utilisation sans précédent de cet instrument. Il a permis de mesurer, avec un télescope de taille moyenne, des spectres de transmission à haute résolution de Jupiter chauds. Mes études des raies du sodium dans les atmosphères de HD189733b et WASP-49b ont révélé de nouvelles informations sur leur thermosphère. Des mesures originales de températures et de vents dans ces régions complètent les observations faites à d'autres longueurs d'onde ou à d'autres résolutions.

Adaptation to climate change is a major challenge facing the viticulture sector. Within an appropriate temporal and spatial framework, the aim of this thesis was to enhance the conception of climate change adaptation in viticulture, all towards constructing high resolution strategies. The methodological framework used in this study consisted of several steps. Using a regional climate model, the first step was to evaluate the potential impacts of future climate changes on grape growing in the Anjou-Saumur wine growing sub-region. With warming predicted to continue by +1.1°C to +3.8°C in the far future, grapevine phenology is expected to advance significantly. Secondly, two contrasting study areas in Anjou-Saumur were equipped with climatic and agronomic measurements at vineyard-level scales. For three consecutive growing seasons, local variability in climate- and grapevine-related variables were studied. Results have shown a strong spatial variability in local climate conditions, which were reflected on grape phenology and grape composition. This spatial heterogeneity in local conditions should represent an important buffer in response to future climate changes, allowing winegrowers to manage the expected climate change impacts. And finally, wine growers’ perceptions, vulnerability and adaptive processes to climate variability and change were assessed through individual semi-structured interviews. Within the context of climate change and the key issues surrounding adaptation, this thesis have highlighted the importance of local environmental knowledge and contextual understanding in framing adaptation strategies across different temporal and spatial scales., L'adaptation au changement climatique est un défi majeur pour la viticulture. Dans un cadre temporel et spatial approprié, l'objectif de cette thèse était d'améliorer la conception de l’adaptation de la viticulture au changement climatique, dans le but de construire des stratégies à haute résolution. Le cadre méthodologique utilisé dans cette étude est constitué de plusieurs étapes. Par l’utilisation d’un modèle climatique régional, la première étape a été d'évaluer les impacts potentiels des changements climatiques futurs sur viticulture dans la sous-région d’Anjou-Saumur. Le réchauffement attendu de +1.1°C à +3.8°C à l’horizon 2071-2100 devrait entrainer une avancée significative de la phénologie de la vigne. Dans un deuxième temps, deux sites d’études contrastées en Anjou-Saumur ont fait l’objet de mesures climatiques et agronomiques à l’échelle fine des vignobles. Pendant trois années consécutives, la variabilité locale du climat et du comportement de la vigne a été étudiée. Les résultats ont montré une forte variabilité spatiale des conditions climatiques locales, qui s'est traduite par des différences de phénologie de la vigne et de composition des raisins. La connaissance de cette variabilité apparait ainsi comme un outil d’adaptation permettant aux viticulteurs de compenser les effets du changement climatique. Enfin, à l’aide d'entretiens semi-directifs individuels, les perceptions, la vulnérabilité et les processus d'adaptation des viticulteurs à la variabilité climatique et au changement climatique ont été évalués. Dans le contexte du changement climatique et des enjeux concernant l'adaptation, cette thèse a mis en évidence l'importance de la connaissance de l'environnement local et de la compréhension contextuelle dans l'élaboration des stratégies d'adaptation à différentes échelles temporelles et spatiales.

This thesis comprises two research axes. First, a new methodological framework to assess the conformity of multivariate high-resolution Synthetic Aperture Radar (SAR) data with respect to the Spherically Invariant Random Vector model in terms of asymptotic statistics is proposed. More precisely, spherical symmetry is investigated by applying statistical hypotheses testing on the structure of the quadricovariance matrix. Both simulated and real data are taken into consideration to investigate the performance of the derived test by a detailed qualitative and quantitative analysis. The most important conclusion drawn, regarding the methodology employed in analysing SAR data, is that, depending on the scenario under study, a considerable portion of high heterogeneous data may not fit the aforementioned model. Therefore, traditional detection and classification algorithms developed based on the latter become sub-optimal when applied in such kind of regions. This assertion highlights for the need of the development of model independent algorithms, like the Independent Component Analysis, what leads to the second part of the thesis. A Monte Carlo approach is performed in order to investigate the bias in estimating the Touzi's Target Scattering Vector Model (TSVM) parameters when ICA is employed using a sliding window approach under different scenarios. Finally, the performance of the algorithm is also evaluated under Gaussian clutter assumption and when spatial correlation is introduced in the model. These theoretical assessment of ICA based ICTD enables a more efficient analysis of the potential new information provided by the ICA based ICTD. Both Touzi TSVM as well as Cloude and Pottier H/alpha feature space are then taken into consideration for that purpose. The combined use of ICA and Touzi TSVM is straightforward, indicating new, but not groundbreaking information, when compared to the Eigenvector approach. Nevertheless, the analysis of the combined use of ICA and Cloude and Pottier H/alpha feature space revealed a potential aspect of the Independent Component Analysis based ICTD, which can not be matched by the Eigenvector approach. ICA does not introduce any unfeasible region in the H/alpha plane, increasing the range of possible natural phenomenons depicted in the aforementioned feature space., Cette thèse comprend deux axes de recherche. D´abord, un nouveau cadre méthodologique pour évaluer la conformité des données RSO (Radar à Synthèse d’Ouverture) multivariées à haute résolution spatiale est proposé en termes de statistique asymptotique par rapport au modèle produit. Plus précisément, la symétrie sphérique est étudiée en appliquant un test d'hypothèses sur la structure de la matrice de quadri-covariance. Deux jeux de données, simulées et réelles, sont prises en considération pour étudier la performance du test obtenu par l’analyse qualitative et quantitative des résultats. La conclusion la plus importante, en ce qui concerne la méthodologie employée dans l'analyse des données RSO multivariées, est que, selon les différents cas d’usages, une partie considérable de données hétérogènes peut ne pas s’ajuster asymptotiquement au modèle produit. Par conséquent, les algorithmes de classification et/ou détection conventionnels développés sur la base de celui-ci deviennent sub-optimaux. Cette observation met en évidence la nécessité de développer de modèles plus sophistiqués comme l'Analyse en Composantes Indépendantes, ce qui conduit à la deuxième partie de cette thèse qui consiste en l’étude du biais d’estimation des paramètres TSVM (Target Scattering Vector Model) lorsque l’ACP est utilisée. Enfin, les performances de l'algorithme sont également évaluées sous l'hypothèse du bruit gaussien corrélé spatialement. L’évaluation théorique de l'ACI comme un outil de type ICTD (In Coherent Target Decomposition) polarimétrique permet une analyse plus efficace de l’apport d’information fourni. A ce but, deux espaces de représentation sont utilisé, notamment H /alpha et TSVM

International audience; Context. The planetary system discovered around the young A-type HR 8799 provides a unique laboratory to: a) test planet formation theories; b) probe the diversity of system architectures at these separations, and c) perform comparative (exo)planetology.Aims. We present and exploit new near-infrared images and integral-field spectra of the four gas giants surrounding HR 8799 obtained with SPHERE, the new planet finder instrument at the Very Large Telescope, during the commissioning and science verification phase of the instrument (July–December 2014). With these new data, we contribute to completing the spectral energy distribution (SED) of these bodies in the 1.0–2.5 μm range. We also provide new astrometric data, in particular for planet e, to further constrain the orbits.Methods. We used the infrared dual-band imager and spectrograph (IRDIS) subsystem to obtain pupil-stabilized, dual-band H2H3 (1.593 μm, 1.667 μm), K1K2 (2.110 μm, 2.251 μm), and broadband J (1.245 μm) images of the four planets. IRDIS was operated in parallel with the integral field spectrograph (IFS) of SPHERE to collect low-resolution (R ~ 30), near-infrared (0.94–1.64 μm) spectra of the two innermost planets HR 8799 d and e. The data were reduced with dedicated algorithms, such as the Karhunen-Loève image projection (KLIP), to reveal the planets. We used the so-called negative planets injection technique to extract their photometry, spectra, and measure their positions. We illustrate the astrometric performance of SPHERE through sample orbital fits compatible with SPHERE and literature data.Results. We demonstrated the ability of SPHERE to detect and characterize planets in this kind of systems, providing spectra and photometry of its components. The spectra improve upon the signal-to-noise ratio of previously obtained data and increase the spectral coverage down to the Y band. In addition, we provide the first detection of planet e in the J band. Astrometric positions for planets HR 8799 bcde are reported for the epochs of July, August, and December 2014. We measured the photometric values in J, H2H3, K1K2 bands for the four planets with a mean accuracy of 0.13 mag. We found upper limit constraints on the mass of a possible planet f of 3–7 MJup . Our new measurements are more consistent with the two inner planets d and e being in a 2d:1e or 3d:2e resonance. The spectra of HR 8799 d and e are well matched by those of L6-8 field dwarfs. However, the SEDs of these objects are redder than field L dwarfs longward of 1.6 μm.

National audience; Une reconstruction météorologique probabiliste à haute résolution sur la France depuis 1871 – Contribution aux services climatiques.

In MRI microscopy, the sensitivity of the detection is a critical issue for acquiring images with high signal to noise ratio because the amount of NMR signal is extremely low. An alternative to the use of high field strength is to improve the performances of the radiofrequency coil that detect the NRM signal. In particular, the strategy underlying the present work aims at exploiting the high sensitivity of miniature superconducting coils based on the monolithic design of transmission line resonators, with the long term objective of implementing an array of these coils. The development of such array represents an important instrumental stake since it allows for benefiting from the intrinsically high sensitivity of miniature superconducting coils while allowing the observation of extended region of interest. However, the highly compact structure, the small size of the coil and the nature of the material used make rise important difficulties for achieving the tuning, matching and mutual decoupling when using these coils in MRI. In the frame of this PhD project, with conducted works to address these problematics and allow for implementing a superconducting array for high resolution imaging at clinical filed strength.We have firstly developed a control system which allows for automatic and contactless tuning and matching of miniature monolithic coils. This system uses techniques based on electric and magnetic coupling, that we beforehand investigated using various methods. The performances of this system were studied and the feasibility of implementing it in an MRI experiment was established.The second part of this work addresses the issue of mutual decoupling between the elements of an array elements. To this end, decoupling techniques being potentially compatible with miniature superconducting coils have been studied. In particular the decoupling technique using shielding rings has been deeply investigated, by numerical simulation and experimentally, and we have developed an analytical model for optimizing the decoupling level achievable with this technic. We have implemented and validated this technic with a four-element copper coil array and first trials were performed with an array of two miniature.superconducting coils., En microscopie IRM, la sensibilité de détection est critique pour obtenir des images avec un rapport signal sur bruit suffisant car l’intensité du signal RMN devient extrêmement faible. Une stratégie alternative à l’utilisation de champs statiques élevés consiste à améliorer les performances des antennes radiofréquences qui détectent le signal d’IRM. Plus particulièrement, la stratégie dans laquelle s’inscrit ce travail de thèse vise à exploiter la haute sensibilité des antennes miniatures supraconductrices basées sur le principe des résonateurs monolithiques à ligne de transmission avec comme objectif à terme la mise en réseau de ce type d’antennes. Le développement d’un tel réseau représente un enjeu instrumental majeur car cela permet de profiter de la haute sensibilité intrinsèque des antennes miniatures supraconductrices tout en autorisant l’observation de zones étendues ou en profondeur. Cependant, les caractéristiques géométriques de ces antennes et la nature des matériaux utilisés posent des difficultés importantes pour réaliser les opérations d’accord, d’adaptation, ou découplage mutuel lors de leur utilisation en IRM. Dans le cadre de cette thèse, nous avons conduit des travaux abordant ces différentes problématiques et permettant la mise œuvre d’un réseau supraconducteur pour l’imagerie haute résolution à champ clinique.Nous avons développé en premier lieu un système permettant de réaliser automatiquement et sans contact l’accord et l’adaptation des antennes miniatures monolithiques. Ce système utilise des techniques, basées sur le couplage électrique et magnétique, que nous avons préalablement étudiées en utilisant différentes méthodes. Les performances de ce système ont été étudiées et la faisabilité de sa mise en œuvre dans une expérience d’IRM a été établie.Nous avons abordé en second lieu le problème de découplage mutuel des éléments constituant un réseau. Pour cela, des techniques de découplage potentiellement compatibles avec les antennes miniatures supraconductrices ont été étudiées. En particulier, la technique de découplage par anneau de blindage a été investie en profondeur, par simulation numérique et expérimentalement, et nous avons développé un modèle analytique d’optimisation du niveau de découplage accessible par cette technique. Nous avons mis en œuvre et validé cette technique avec des réseaux en cuivre de quatre antennes et des premiers essais ont été conduits avec un réseau constitué de deux antennes miniatures supraconductrices.

International audience; AbstractIntegrated weed management aims to decrease the dependence of cropping systems on herbicides by using a combination of several agricultural practices. Environmental impacts of individual practices under various conditions are already known. However, there is scarce knowledge on the impact of combining several practices. Therefore, we studied N2O emissions of weed management cropping systems that use differing practices such as crop diversity, tillage, and herbicide pressure, during about 1 year. Data were compared with a conventionally managed cropping system. Results were also simulated using the NOE model. Results show a large variation of N2O emissions, ranging from 177 g N2O-N/ha for intensive tillage integrated weed management to 362 g N2O-N/ha for the conventional cropping system, 777 g N2O-N/ha for the no herbicide cropping system and 5226 g N2O-N/ha for no-till integrated weed management. Most N2O emissions occurred in spring, despite the absence of fertilizing related N2O peaks. The lowest emissions occurred in autumn and winter. Emissions are explained by interactions between specific soil potential denitrification rate, soil bulk density, temperature, soil water, and inorganic N contents. N2O emissions are accurately predicted by the model NOE, with a global Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency equal to 0.80.

The high-resolution spectra of the astrophysically relevant doubly deuterated species of methanol (CD2HOH) and of the atmospherically relevant phosgene (35Cl2CO and 35Cl37ClCO) molecules were studied both experimentally and theoretically. The microwave, terahertz, and far infrared spectra of CD2HOH were analyzed modeling the large amplitude torsional motion of the CD2H methyl group with respect to the hydroxyl OH group. The torsional spectrum was analyzed, 108 torsional subbands were identified, and the potential energyfunction hindering the internal rotation was retrieved. The rotational structure of the torsional subbands was analyzed. 3271 transitions involving torsional levels with were assigned and 1997 involving torsional subbands with. The far infrared spectrum of phosgene was recorded in the far infrared domain with a Fourier transform spectrometer using synchrotron radiation from the AILES beam line of the SOLEIL synchrotron. The and bands were recorded using a cryogenic White-type cell with a 93 m path length. The band was analyzed for the first time. More than 10 000 transitions were assigned for both isotopomers yielding spectroscopic constants for the state. The RMS deviation of the EObs − ECalc difference was 0.21 and 0.38 ×10−3 cm−1 for 35Cl2CO and 35Cl37ClCO, respectively., Les spectres haute résolution de la molécule d’intérêt astrophysique de méthanol doublement deutéré (CD2HOH) et de la molécule d’intérêt atmosphérique de phosgène (35Cl2CO et 35Cl37ClCO) ont été étudiés théoriquement et expérimentalement. Les spectres microonde, térahertz et infrarouge lointain de CD2HOH ont été analysés en modélisant le mouvement de grande amplitude de torsion du groupe méthyle partiellement deutéré CD2H par rapport au groupe hydroxyle OH. Le spectre torsionnel a été analysé, 108 sous bandes torsionnelles ont été identifiées et la fonction énergie potentielle gênant la rotation interne a été obtenue. La structure rotationnelle des sous bandes torsionnelles a été analysée. 3271 transitions ont pu être attribuées pour des niveaux torsionnels avec et 1997 pour des sous bandes avec. Le spectre infrarouge lointain du phosgène a été enregistré dans l’infrarouge lointain grâce à un interféromètre à transformée de Fourier en utilisant comme source le rayonnement synchrotron de la ligne AILES du synchrotron SOLEIL. Les bandes vibrationnelles et ont été enregistrées dans la région 200–600 cm−1 en utilisant une cellule cryogénique donnant un parcours optique de 93 m. La bande a été analysée pour la première fois. Plus de 10 000 transitions ont été attribuées pour les deux isotopomères ce qui a conduit à la détermination des constantes spectroscopiques de l’état vibrationnellement excité . L’écart quadratique moyen de la différence EObs – Ecalc était de 0,21 et 0,38 ×10−3 cm−1 pour 35Cl2CO et 35Cl37ClCO, respectivement.

This thesis was conducted with the “Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay” on the AILES beamline at the synchrotron facility SOLEIL. The subject of this thesis deals with the high-resolution spectroscopy of molecules in the far infrared which have an astrophysical interest. Two different groups of molecules were investigated: polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and light protonated molecules. The rotation-vibration spectra of these molecules have been recorded with a Fourier transform infrared spectrometer using the synchrotron radiation extracted by the AILES beamline as an infrared continuum source.Concerning PAH molecules, the spectra of quinoxaline, quinazoline, [1,5]-naphthyridine, [1,6]-naphthyridine and indole were obtained at room temperature with a long optical path cell. The rotationally resolved vibrational bands were analyzed by the ground state combination differences technique because each mode has a particularly large spectral density. Anharmonic DFT calculations were also performed to support our analysis. Preliminary results obtained with the supersonic jet experiment available on the AILES beamline (Jet-AILES) on the fluorene and phenanthrene molecules with three aromatic rings.For the protonated molecules, the spectra were recorded using a discharge cell in a "hollow cathode" configuration. The cathode which can be cooled down to liquid nitrogen temperature has been developed during this thesis. The spectra of rotation-vibration of six cations (H3+, N2H+, HCO+, ArH+, KrH+ and XeH+) were recorded in the mid-infrared (1400 to 4000 cm-1) and the pure rotational spectrum in the far infrared for four of them (N2H+, ArH+, KrH+, XeH+). The KrH+ and XeH+ spectra which contained many transitions belonging to several isotopologues in natural abundance have been analyzed with a Dunham Hamiltonian to treat all isotopologues. Promising preliminary results in terms of selectivity and sensitivity are also presented concerning the establishment of a phase sensitive detection system associated with a concentration modulation of the reactive species produced in the discharge cell.The results reported in this manuscript could be used to allow the detection and the quantification of species present in the interstellar medium by comparison with astronomical observation data., Cette thèse a été réalisée avec l'Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay sur la ligne AILES du centre de rayonnement synchrotron SOLEIL. L'objet de cette thèse est la spectroscopie à haute résolution dans l'infrarouge lointain de molécules possédant un intérêt pour l'astrophysique. Deux groupes de molécules distincts ont été abordés : des molécules hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) et des petites molécules protonées. Les spectres de rotation-vibration de ces différentes molécules ont été enregistrés avec un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier qui utilise le rayonnement synchrotron extrait par la ligne AILES comme source de continuum infrarouge.Concernant les molécules d'HAPs, les bandes infrarouge lointain (IRL) de la quinoxaline, la quinazoline, le [1,5]-naphthyridine, le [1,6]-naphthyridine et l'indole ont été obtenus à température ambiante dans une cellule à long parcours optique. Nous avons analysé les structures rotationnelles extrêmement denses des bandes IRL les plus intenses par la technique des combinaisons de différence car chaque mode possède une densité spectrale particulièrement importante. Des calculs DFT anharmoniques ont également été effectués afin de guider nos analyses. Les résultats préliminaires obtenus avec le dispositif Jet-AILES mis en place sur la ligne AILES concernant les molécules de fluorène et de phénanthrène, qui sont des molécules d'HAPs avec trois cycles aromatiques, sont également présentés.Pour les molécules protonées, les spectres ont été obtenus dans une cellule à décharge de type « cathode creuse ». Cette cathode pouvant être refroidi à l'azote liquide a été développé au cours de cette thèse. Les spectres de rotation-vibration de six molécules (H3+, N2H+, HCO+, ArH+, KrH+ et XeH+) ont été enregistrés dans l'infrarouge moyen (1400-4000 cm-1) ainsi que le spectre de rotation pure dans l'infrarouge lointain de quatre d'entre-elles (N2H+, ArH+, KrH+, XeH+). L'analyse des spectres des molécules de KrH+ et de XeH+, possédant de nombreuses transitions appartenant à plusieurs espèces isotopiques présentes en abondance naturelle, a été réalisée en utilisant un Hamiltonien de type Dunham pour traiter simultanément l'ensemble des isotopes. Des résultats préliminaires prometteurs en termes de sélectivité et de de sensibilité sont également présentés, avec la mise en place d'un système de détection synchrone associé à une modulation de la concentration des espèces réactives produites dans la cellule à décharge.Les résultats présentés dans ce manuscrit pourront aider à la détection et à la quantification d'espèces présentes dans le milieu interstellaire par comparaisons avec des données d'observation astronomique.

La tomographie d’émission par positrons (TEP) est une modalité d’imagerie moléculaire utilisant des radiotraceurs marqués par des isotopes émetteurs de positrons permettant de quantifier et de sonder des processus biologiques et physiologiques. Cette modalité est surtout utilisée actuellement en oncologie, mais elle est aussi utilisée de plus en plus en cardiologie, en neurologie et en pharmacologie. En fait, c’est une modalité qui est intrinsèquement capable d’offrir avec une meilleure sensibilité des informations fonctionnelles sur le métabolisme cellulaire. Les limites de cette modalité sont surtout la faible résolution spatiale et le manque d’exactitude de la quantification. Par ailleurs, afin de dépasser ces limites qui constituent un obstacle pour élargir le champ des applications cliniques de la TEP, les nouveaux systèmes d’acquisition sont équipés d’un grand nombre de petits détecteurs ayant des meilleures performances de détection. La reconstruction de l’image se fait en utilisant les algorithmes stochastiques itératifs mieux adaptés aux acquisitions à faibles statistiques. De ce fait, le temps de reconstruction est devenu trop long pour une utilisation en milieu clinique. Ainsi, pour réduire ce temps, on les données d’acquisition sont compressées et des versions accélérées d’algorithmes stochastiques itératifs qui sont généralement moins exactes sont utilisées. Les performances améliorées par l’augmentation de nombre des détecteurs sont donc limitées par les contraintes de temps de calcul. Afin de sortir de cette boucle et permettre l’utilisation des algorithmes de reconstruction robustes, de nombreux travaux ont été effectués pour accélérer ces algorithmes sur les dispositifs GPU (Graphics Processing Units) de calcul haute performance. Dans ce travail, nous avons rejoint cet effort de la communauté scientifique pour développer et introduire en clinique l’utilisation des algorithmes de reconstruction puissants qui améliorent la résolution spatiale et l’exactitude de la quantification en TEP. Nous avons d’abord travaillé sur le développement des stratégies pour accélérer sur les dispositifs GPU la reconstruction des images TEP à partir des données d’acquisition en mode liste. En fait, le mode liste offre de nombreux avantages par rapport à la reconstruction à partir des sinogrammes, entre autres : il permet d’implanter facilement et avec précision la correction du mouvement et le temps de vol (TOF : Time-Of Flight) pour améliorer l’exactitude de la quantification. Il permet aussi d’utiliser les fonctions de bases spatio-temporelles pour effectuer la reconstruction 4D afin d’estimer les paramètres cinétiques des métabolismes avec exactitude. Cependant, d’une part, l’utilisation de ce mode est très limitée en clinique, et d’autre part, il est surtout utilisé pour estimer la valeur normalisée de captation SUV qui est une grandeur semi-quantitative limitant le caractère fonctionnel de la TEP. Nos contributions sont les suivantes : - Le développement d’une nouvelle stratégie visant à accélérer sur les dispositifs GPU l’algorithme 3D LM-OSEM (List Mode Ordered-Subset Expectation-Maximization), y compris le calcul de la matrice de sensibilité intégrant les facteurs d’atténuation du patient et les coefficients de normalisation des détecteurs. Le temps de calcul obtenu est non seulement compatible avec une utilisation clinique des algorithmes 3D LM-OSEM, mais il permet également d’envisager des reconstructions rapides pour les applications TEP avancées telles que les études dynamiques en temps réel et des reconstructions d’images paramétriques à partir des données d’acquisitions directement. - Le développement et l’implantation sur GPU de l’approche Multigrilles/Multitrames pour accélérer l’algorithme LMEM (List-Mode Expectation-Maximization). L’objectif est de développer une nouvelle stratégie pour accélérer l’algorithme de référence LMEM qui est un algorithme convergent et puissant, mais qui a l’inconvénient de converger très lentement. Les résultats obtenus permettent d’entrevoir des reconstructions en temps quasi-réel que ce soit pour les examens utilisant un grand nombre de données d’acquisition aussi bien que pour les acquisitions dynamiques synchronisées. Par ailleurs, en clinique, la quantification est souvent faite à partir de données d’acquisition en sinogrammes généralement compressés. Mais des travaux antérieurs ont montré que cette approche pour accélérer la reconstruction diminue l’exactitude de la quantification et dégrade la résolution spatiale. Pour cette raison, nous avons parallélisé et implémenté sur GPU l’algorithme AW-LOR-OSEM (Attenuation-Weighted Line-of-Response-OSEM) ; une version de l’algorithme 3D OSEM qui effectue la reconstruction à partir de sinogrammes sans compression de données en intégrant les corrections de l’atténuation et de la normalisation dans les matrices de sensibilité. Nous avons comparé deux approches d’implantation : dans la première, la matrice système (MS) est calculée en temps réel au cours de la reconstruction, tandis que la seconde implantation utilise une MS pré- calculée avec une meilleure exactitude. Les résultats montrent que la première implantation offre une efficacité de calcul environ deux fois meilleure que celle obtenue dans la deuxième implantation. Les temps de reconstruction rapportés sont compatibles avec une utilisation clinique de ces deux stratégies., Positron emission tomography (PET) is a molecular imaging modality that uses radiotracers labeled with positron emitting isotopes in order to quantify many biological processes. The clinical applications of this modality are largely in oncology, but it has a potential to be a reference exam for many diseases in cardiology, neurology and pharmacology. In fact, it is intrinsically able to offer the functional information of cellular metabolism with a good sensitivity. The principal limitations of this modality are the limited spatial resolution and the limited accuracy of the quantification. To overcome these limits, the recent PET systems use a huge number of small detectors with better performances. The image reconstruction is also done using accurate algorithms such as the iterative stochastic algorithms. But as a consequence, the time of reconstruction becomes too long for a clinical use. So the acquired data are compressed and the accelerated versions of iterative stochastic algorithms which generally are non convergent are used to perform the reconstruction. Consequently, the obtained performance is compromised. In order to be able to use the complex reconstruction algorithms in clinical applications for the new PET systems, many previous studies were aiming to accelerate these algorithms on GPU devices. Therefore, in this thesis, we joined the effort of researchers for developing and introducing for routine clinical use the accurate reconstruction algorithms that improve the spatial resolution and the accuracy of quantification for PET. Therefore, we first worked to develop the new strategies for accelerating on GPU devices the reconstruction from list mode acquisition. In fact, this mode offers many advantages over the histogram-mode, such as motion correction, the possibility of using time-of-flight (TOF) information to improve the quantification accuracy, the possibility of using temporal basis functions to perform 4D reconstruction and extract kinetic parameters with better accuracy directly from the acquired data. But, one of the main obstacles that limits the use of list-mode reconstruction approach for routine clinical use is the relatively long reconstruction time. To overcome this obstacle we : developed a new strategy to accelerate on GPU devices fully 3D list mode ordered-subset expectation-maximization (LM-OSEM) algorithm, including the calculation of the sensitivity matrix that accounts for the patient-specific attenuation and normalisation corrections. The reported reconstruction are not only compatible with a clinical use of 3D LM-OSEM algorithms, but also lets us envision fast reconstructions for advanced PET applications such as real time dynamic studies and parametric image reconstructions. developed and implemented on GPU a multigrid/multiframe approach of an expectation-maximization algorithm for list-mode acquisitions (MGMF-LMEM). The objective is to develop new strategies to accelerate the reconstruction of gold standard LMEM (list-mode expectation-maximization) algorithm which converges slowly. The GPU-based MGMF-LMEM algorithm processed data at a rate close to one million of events per second per iteration, and permits to perform near real-time reconstructions for large acquisitions or low-count acquisitions such as gated studies. Moreover, for clinical use, the quantification is often done from acquired data organized in sinograms. This data is generally compressed in order to accelerate reconstruction. But previous works have shown that this approach to accelerate the reconstruction decreases the accuracy of quantification and the spatial resolution. The ordered-subset expectation-maximization (OSEM) is the most used reconstruction algorithm from sinograms in clinic. Thus, we parallelized and implemented the attenuation-weighted line-of-response OSEM (AW-LOR-OSEM) algorithm which allows a PET image reconstruction from sinograms without any data compression and incorporates the attenuation and normalization corrections in the sensitivity matrices as weight factors. We compared two strategies of implementation: in the first, the system matrix (SM) is calculated on the fly during the reconstruction, while the second implementation uses a precalculated SM more accurately. The results show that the computational efficiency is about twice better for the implementation using calculated SM on-the-fly than the implementation using pre-calculated SM, but the reported reconstruction times are compatible with a clinical use for both strategies.

Remote sensing has long been recognized as a tool for analysis at active and hazardous volcanoes because it can augment our understanding of the processes that underlie volcanic activity so as enable us to apply this understanding to volcanic risk reduction. This thesis presents a volcanological study using High-Spatial Resolution optical images (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5 satellites), radar data (ALOS-PALSAR sensor) and thermal (ASTER satellite and MODIS hot spot) images. In association with DEMs and low-altitude aerial photographs, remote sensing techniques have been applied for tracing the evolution of activity at Semeru and Merapi, two of the most active and densely populated volcanoes in Java, Indonesia. This remotely sensing-based study has unraveled structures, geological features and erupted deposits of both volcanoes and has improved the existing hazard assessment after their most recent eruptions. The thesis also presents the first advance towards deciphering possible interactions between regional tectonic earthquakes and renewed stages of eruptive activity of Merapi and Semeru volcanoes based on the analysis of volcanic hotspots detected by the MODVOLC technique.The geological map of Semeru is updated, including additional data derived from the interpretation of the most recent satellite images, aerial photographs, DEM analysis and fieldwork. The post-2001 eruptive activity at Semeru, including the large PDC-forming eruption in 2002-2003 and uncommon lava flow eruptions in 2010-2014 are investigated. The fact that Semeru has produced several lava flows from the central summit vent between 2010 and 2014 may herald a profound change in eruption style for the first time since at least 1967. At the time of writing, a dome-fed coulée in the Jonggring-Seloko crater continues to grow and lava flows are extending to distances of >2 km down Semeru's SE-scar; their fronts may collapse and produce large-volume pyroclastic density currents (PDCs), perhaps exceeding the average (1967-2007) volume range of 3 to 6.5 million m3. Future dome-collapse PDCs may travel farther down the main SE scar and can spill over its lowermost rims towards the southwest and eastward radiating drainage network. The 26 October-23 November 2010 eruption was the Merapi’s largest event since 1872 (it attained VEI=4). The interpretation of HSR images shows that due to the explosive eruptions, the summit area lost about 10 x 106m3 and the SSE-trending Gendol Breach enlarged to reach 1.3 x 0.3 x 0.2 km in size. The new, enlarged and deep summit crater including the 2010 lava dome is extremely unstable having been weakened by the post-2010 explosive events. This instability is a result of the steep Gendol Breach below the mouth of the crater and the steep and unstable crater walls. The 2010 Merapi pyroclastic and lahar deposits have been identified by applying several classification methods to HSR optical images and dual-polarization synthetic aperture radar (SAR) data. The results show the ability of remotely sensed data to capture the extent and impacts of pristine deposits shortly after emplacement and before any reworking, and highlight the purpose of using high-spatial resolution imagery and SAR data on persistently active volcanoes where access for field survey is often impossible. The 2010 tephra and PDC deposits covered ca. 26 km2 in two catchments of Gendol and Opak Rivers on Merapi’s south flank, i.e. 60-75% of the total PDC deposit area and a total bulk volume of 45 x 106m3. The tephra-fall deposit covered an area of ca. 1300 km2 with a volume range of 18-21 x 106m3. Volumes of these deposits were estimated using the areas determined from remote sensing data and deposit thickness measured in the field. (...), L’intérêt de la télédétection appliquée aux volcans actifs et potentiellement dangereux a été démontré depuis longtemps dans la mesure où cette technique a participé à l’amélioration de la compréhension des processus éruptifs et des aléas volcaniques, amélioration qui permet une réduction des risques volcaniques. Nous avons entrepris plusieurs études volcanologiques reposant sur l’usage d’images de moyenne et haute résolution spatiale, qu’elles soient optiques (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5), radar (ALOS-PALSAR) ou bien thermiques (ASTER et MODIS «hot spot»). Associées à l’analyse de MNTs et de photographies aériennes acquises par un drone, ces études ont consisté à appliquer des techniques de télédétection sur le Semeru et le Merapi, deux des volcans composites les plus actifs et les plus densément peuplés de l’ile de Java en Indonésie. Cette recherche fondée sur la télédétection a permis de mettre en évidence des structures géologiques et tectoniques, d’identifier, de classer et de cartographier des dépôts éruptifs sur les deux volcans et a servi à améliorer l’évaluation des risques à la suite des grandes éruptions de 2002-2003 au Semeru et de 2010 au Merapi. Nous avons également initié une étude afin de comprendre les interactions entre l’activité éruptive et le contexte sismo-tectonique régional en utilisant l’analyse des données MODIS avec la méthode MODVOLC. Nous avons remis à jour la carte géologique du volcan Semeru en y associant des données issues de l’interprétation d’images HSR récentes, des photographies aériennes, l’analyse de MNTs et des observations de terrain, notamment dans le réseau hydrograhique qui convoie des lahars. Nous avons décrit l’histoire éruptive postérieure à 2001 au Semeru en incluant la grande éruption à l’origine des écoulements pyroclastiques (EPs) en 2002-2003 et les éruptions effusives de 2012-2014, qui constituent un phénomène rarement observé sur ce volcan. Le Semeru a produit un volume de 2.5 ± 0.5 106m3 de coulées de lave provenant du cratère sommital entre 2010 et 2014, ce qui peut annoncer, pour la première fois depuis 1967 ou 1941, une modification profonde du style éruptif de ce volcan. Au moment de terminer cette thèse, le dome-coulée situé dans le cratère Jonggring-Seloko continue à croître et les coulées de lave dépassent 2 km de longueur dans la cicatrice majeure en pente raide sur le flanc SE ; leurs fronts pourraient s’effondrer et produire des EPs dont le volume moyen pourrait excéder les valeurs de 3 à 6.5 million de m3 mesurées sur la période 1967-2007. Les écoulements futurs pourront déborder des parois de la cicatrice vers l’aval et se propager vers les vallées des flancs est et sud-ouest. L’épisode éruptif du 26 octobre au 23 novembre 2010 s’est avéré l’événement majeur de l’activité du Merapi depuis 1872. Notre interprétation des images HSR démontre qu’à l’issue des éruptions explosives, le sommet du Merapi a perdu un volume de 10 x 106m3 et la gorge de Gendol orientée SSE a été élargie jusqu’à mesurer 1.3 x 0.3 x 0.2 km. Le nouveau cratère élargi et profond inclut le dome post-2010, qui a été fracturé en 2013, tandis que ses parois verticales instables peuvent être fragilisées par les explosions mineures de 2013 et 2014. Nous avons identifié et cartographié les dépôts pyroclastiques et de lahar de 2010 en appliquant plusieurs méthodes de classification aux images optiques HSR et aux données polarisées de Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO). Les résultats démontrent la capacité de l’imagerie satellitaire HSR à capturer l’extension et les impacts de dépôts immédiatement après une grande éruption et avant tout remaniement. Cette technique met en exergue l’utilité de l’imagerie haute résolution et des données radar pour les volcans en activité persistante dont l’accès est souvent rendu impossible. (...), Penginderaan jauh telah lama dikenal sebagai suatu alat untuk analisis di gunungapi aktif dan berbahaya karena dapat meningkatkan pemahaman kita tentang proses yang mendasari aktivitas gunung berapi sehingga memungkinkan kita untuk menerapkan pemahaman ini dalam pengurangan risiko erupsi gunungapi. Disertasi ini menyajikan studi vulkanologi menggunakan citra satelit optik resolusi tinggi (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird dan SPOT5), data radar (ALOS-PALSAR sensor) dan citra termal (satelit ASTER dan hotspot MODIS). Dalam kaitannya dengan DEM dan foto udara, teknik penginderaan jauh telah diterapkan untuk melihat evolusi aktivitas di Semeru dan Merapi, dua gunung berapi yang paling aktif dengan kepadatan penduduk yang tinggi terletak di Pulau Jawa, Indonesia. Studi berbasis penginderaan jauh ini telah mengkaji struktur, fitur geologi dan material erupsi dari kedua gunungapi tersebut dan telah mempertajam penilaian bahaya yang ada setelah erupsi terkini. Disertasi ini juga menyajikan kemajuan awal dalam menafsirkan kemungkinan interaksi antara gempa tektonik regional dan aktivitas gunungapi Merapi dan Semeru berdasarkan analisis hotspot vulkanik yang terdeteksi oleh MODVOLC.Peta geologi Semeru telah diperbaharui dengan memasukkan data tambahan yang berasal dari interpretasi citra satelit terbaru, foto udara, analisis DEM dan data lapangan. Aktivitas erupsi pasca-2001 di Semeru, termasuk erupsi dengan aliran pirokastik (Pyroclastic Density Current/PDC) besar pada tahun 2002-2003 dan erupsi tidak biasa dengan aliran lava pada 2010-2014, telah dikaji. Fakta bahwa Semeru telah menghasilkan beberapa aliran lava dari kawah di puncak antara tahun 2010 dan 2014, mengindikasikan perubahan besar dalam gaya erupsi untuk pertama kalinya setidaknya sejak 1967. Pada saat penulisan disertasi ini, sebuah kubah lava (Coulée) di kawah Jonggring- Seloko terus tumbuj dan aliran lava yang memanjang hingga jarak >2 km arah tenggara Semeru; ujung lava kemungkinan dapat runtuh dan menghasilkan aliran piroklastik yang mungkin melebihi volume rata-rata (tahun 1967 hingga 2007) dalam kisaran 3-6.5 juta m3. Aliran piroklastik yang akan datang mungkin mengalir sepanjang gawir utama ke arah tenggara dan dapat menyebar melampaui lereng paling bawah ke arah barat daya dan ke arah timur menyebar ke jaringan drainase.Erupsi yang terjadi pada 26 Oktober-23 November 2010 adalah erupsi terbesar Merapi (mencapai VEI 4) sejak 1872. Interpretasi citra resolusi tinggi menunjukkan bahwa daerah puncak kehilangan batuannya sekitar 10 juta m3 akibat erupsi eksplosif. Erupsi juga memperbesar “Gendol Breach” dengan orientasi tenggara menjadi berukuran 1.3x0.3x0.2 km. Kawah puncak yang baru, diperbesar dan dalam, termasuk juga kubah lava tahun 2010 sangat tidak stabil dan telah diperlemah oleh beberapa erupsi eksplosif pasca-2010. Ketidakstabilan ini diakibatkan oleh curamnya Gendol Breach di bawah mulut kawah dan kondisi dinding kawah yang curam dan tidak stabil. Deposit piroklastik dan lahar diidentifikasi dengan menerapkan beberapa metode klasifikasi terhadap citra optik resolusi tinggi dan data dual-polarisasi Synthetic Aperture Radar (SAR). Hasilnya menunjukkan kemampuan data penginderaan jauh untuk merekam jangkauan dan dampak dari deposit murni sesaat setelah pengendapan dan sebelum proses erosi, serta menyoroti tujuan penggunaan citra resolusi tinggi dan data SAR di gunungapi sangat aktif dengan akses untuk survei lapangan sering kali tidak memungkinkan. Endapan tephra dan PDC menutupi area sekitar 26 km2 di dua DAS, Kali Gendol dan Opak, di sisi selatan Merapi, atau 60-75% dari total luas endapan PDC, dan total volume 45 juta m3. Deposit tephra jatuh menutupi area seluas sekitar 1.300 km2 dengan volume 18-21 juta m3. Volume endapan vulkanik ini diestimasi menggunakan informasi luas yang ditentukan dari data penginderaan jauh dan ketebalan yang diukur di lapangan. (...)

Among the various natural environmental archives, the underground detritic deposits remained hitherto forgotten, in particular for high resolution analyses and treatments. Through the study of the sedimentary accumulation of the Cathedral Lake (Choranche Caves, Vercors), this paper shows the potential of information which these deposits contain. Sedimentary cores were sampled in the lake, various data are measured (granulometry, spectrocolorimetry, magnetic susceptibility and gray level imagery), then submitted to statistical processing (PCA, Passega images...) and signal treatment (wavelet decomposition). The stratigraphy of charcoal fragments trapped in the sediment and dated by the 14C method, does not appear sufficiently coherent to propose a satisfying age-depth model. Only some dates make it possible to suppose that the sedimentary filling of the lake covers at least the 4000 last years, with an average rate of sedimentation estimated at 1.87 mm/yr. The other results of this work make it possible to understand transport and deposition dynamics of the sedimentary particles in an endokarstic lake, in particular with regard to flooding episodes. The Cathedral lake has a binary functioning, with mainly a fine sedimentation (decantation), punctually stopped by flooding episodes, which on their turn have two different dynamics (brutal or progressive phenomena in sedimentation). Lastly, the study of various signals highlights a great number of sedimentation control factors ; these factors seem to act mainly on «small» time scales (more than 80 % of the granulometric signal variation are linked to phenomena with a period inferior to 40 years, according to the chronological framework supposed in the first assumption). This work carried in Choranche shows that endokarstic detritic sediments contain high resolution archives of the environmental evolutions. Subject to a chronological positioning more precise than the one we have today, paleoenvironmental interpretations and reconstitutions will make it possible to go further in their reading., Parmi les différentes archives naturelles environnementales, le cas des dépôts détritiques souterrains a été jusqu'alors quelque peu délaissé, en particulier par les analyses et traitements haute résolution. Au travers de l'étude de l'accumulation sédimentaire du lac de la Cathédrale (Grottes de Choranche, Vercors), cet article montre le potentiel d'informations que renferment ces dépôts. À partir de carottes sédimentaires prélevées dans le lac, différentes données sont mesurées (granulométrie, spectrocolorimétrie, susceptibilité magnétique et imagerie en niveaux de gris) puis soumises à des traitements statistiques (ACP, images de Passega...) et du signal (décomposition en ondelette). La stratigraphie des charbons piégés dans le sédiment, et datés par la méthode du carbone 14, n'apparaît pas suffisamment cohérente pour proposer un modèle âge-profondeur satisfaisant. Seules quelques dates permettent de poser que le remplissage sédimentaire du lac couvre au moins les 4000 dernières années, avec un taux moyen de sédimentation estimé à 1,87 mm/an. Les autres résultats de ce travail permettent de comprendre les dynamiques de transport et de dépôt des particules sédimentaires dans un lac endokarstique, notamment en ce qui concerne les épisodes de crue. Le lac de la Cathédrale a un fonctionnement à dominante binaire, avec une sédimentation de fines principalement (décantation), ponctuellement interrompue par les épisodes de crues, qui ont elles-mêmes deux dynamiques différentes (phénomène brutal ou progressif dans la sédimentation). Enfin, l'étude des différents signaux met en évidence un grand nombre de facteurs intervenant dans le contrôle de la sédimentation ; ces facteurs semblent agir majoritairement sur de «petites» échelles de temps (plus de 80 % de la variation du signal granulométrique sont liés à des phénomènes dont la période est inférieure à 40 ans, selon le cadre chronologique posé en première hypothèse). Le travail réalisé à Choranche montre que les sédiments détritiques endokarstiques contiennent des archives à haute résolution des évolutions environnementales. Sous réserve d'un positionnement chronologique plus précis que celui dont nous disposons à ce jour, les interprétations et reconstitutions paléoenvironnementales permettront d'aller plus loin dans leur lecture., Perroux Anne-Sophie. Intérêt des sédiments détritiques endokarstiques en tant qu'archive naturelle ? Discussion autour des dépôts lacustres souterrains (Grottes de Choranche - Vercors). In: Karstologia : revue de karstologie et de spéléologie physique, n°47, 1er semestre 2006. Hommage à Marian Pulina et Sédiments lacustres dans les grottes de Choranche. pp. 7-20.

Background: Breast carcinoma is a major cause of mortality among women worldwide. Early detection and cure is the key to reduce the mortality of the disease. This article studied the role of high resolution ultrasound in detection and characterization of lesions to complement mammographic diagnosis and improve patient management. Aims and Objectives: To evaluate the role of complementary high resolution ultrasound, BIRADS scoring and to correlate it with histological diagnosis. Results and Observations: HRUS is excellent in detecting microcalcifications, malignant features of solid masses, differentiating focal asymmetry from masses, differentiating between solid and cystic lesions, simple and complex cysts and detecting satellite lesions and mammographically inaccessible areas for which special views can be done. Conclusions: Every case referred for digital mammography should undergo ultrasound irrespective of the age, symptoms and density of the breast parenchyma and a combined final BIRADS grading should be done. Ultrasound is an excellent imaging modality for breast lesions in expert hands.

International audience; For different functional magnetic resonance imaging experiments using blood oxygenation level-dependent (BOLD) contrast, the acquisition of T2*-weighted scans at a high spatial resolution may be advantageous in terms of time-course signal-to-noise ratio and of BOLD sensitivity when the regions are prone to susceptibility artifacts. In this study, we explore this solution by examining how spatial resolution influences activations elicited when appetizing food pictures are viewed. Twenty subjects were imaged at 3 T with two different voxel volumes, 3.4 μl and 27 μl. Despite the diminution of brain coverage, we found that high-resolution acquisition led to a better detection of activations. Though known to suffer to different degrees from susceptibility artifacts, the activations detected by high spatial resolution were notably consistent with those reported in published activation likelihood estimation metaanalyses, corresponding to taste-responsive regions. Furthermore, these regions were found activated bilaterally, in contrast with previous findings. Both the reduction of partial volume effect, which improves BOLD contrast, and the mitigation of susceptibility artifact, which boosts the signal to noise ratio in certain regions, explained the better detection noted with high resolution. The present study provides further evidences that high spatial resolution is a valuable solution for human BOLD fMRI, especially for studying food-related stimuli.

In this thesis, we combine the methods from probability theory and stochastic geometry to put forward new solutions to the multiple object detection and tracking problem in high resolution remotely sensed image sequences. We create a framework based on spatio-temporal marked point process models to jointly detect and track multiple objects in image sequences. We propose the use of simple parametric shapes to describe the appearance of these objects. We build new, dedicated energy based models consisting of several terms that take into account both the image evidence and physical constraints such as object dynamics, track persistence and mutual exclusion. We construct a suitable optimization scheme that allows us to find strong local minima of the proposed highly non-convex energy. As the simulation of such models comes with a high computational cost, we turn our attention to the recent filter implementations for multiple object tracking, which are known to be less computationally expensive. We propose a hybrid sampler by combining the Kalman filter with the standard Reversible Jump MCMC. High performance computing techniques are also used to increase the computational efficiency of our method. We provide an in-depth analysis of the proposed framework based on standard multiple object tracking metrics and computational efficiency., Dans cette thèse, nous combinons les outils de la théorie des probabilités et de la géométrie stochastique pour proposer de nouvelles solutions au problème de la détection et le suivi d'objets multiples dans des séquences d'images haute résolution. Nous créons un cadre fondé sur des modèles de processus ponctuels marqués spatio-temporels pour détecter et suivre conjointement plusieurs objets dans des séquences d'images. Nous proposons l'utilisation de formes paramétriques simples pour décrire l'apparition de ces objets. Nous construisons de nouveaux modèles fondés sur des énergies dédiées constituées de plusieurs termes qui tiennent compte à la fois l'attache aux données et les contraintes physiques telles que la dynamique de l'objet, la persistance de la trajectoire et de l'exclusion mutuelle. Nous construisons un schéma d'optimisation approprié qui nous permet de trouver des minima locaux de l'énergie hautement non-convexe proposée qui soient proche de l'optimum global. Comme la simulation de ces modèles requiert un coût de calcul élevé, nous portons notre attention sur les dernières mises en oeuvre de techniques de filtrage pour le suivi d'objets multiples, qui sont connues pour être moins coûteuses en calcul. Nous proposons un échantillonneur hybride combinant le filtre de Kalman avec l'échantillonneur MCMC à sauts réversibles. Des techniques de calcul de haute performance sont également utilisées pour augmenter l'efficacité de calcul de notre méthode. Nous fournissons une analyse en profondeur du cadre proposé sur la base de plusieurs métriques classiques de suivi d'objets et de l'efficacité de calcul.

The market of A/D converters can be segmented in two categories. From one side we distinguish the Intellectual Property (IP) blocks that are generally optimized for a specific application. On the other side, the general-purpose discrete Integrated Circuits (ICs) that are designed such as they could be used in different applications. This thesis work deals with the second category. It is part of a research and development program initiated in 2010 in the European project FP7 SACRA, whose purpose was to study the feasibility of a delta-sigma (DS) analog-to-digital converter that could compete with the pipeline architecture for applications that require high bandwidth (≥10MHz) and high resolution (>10-bit) such as medical imaging, wireless and wireline communications, video or instrumentation. Currently, the pipeline is still largely predominant for such applications and the few commercial wideband solutions based on a DS architecture have a signal bandwidth limited to 10 MHz or 25 MHz while consuming respectively 100mW and 20mW for an ENOB around 12-bit. This manuscript summarizes the design, fabrication and measurement of a low-pass CT DS modulator with a signal bandwidth of 40MHz, while targeting an effective resolution of 12-bit and a power consumption of less than 100mW., Le marché des convertisseurs analogique-numérique peut être segmenté en deux catégories de circuits. Nous distinguons d’une part, les blocs de propriété intellectuelle (IP) qui sont généralement optimisés pour une application spécifique. Et d’autre part, les circuits intégrés discrets qui sont conçus pour répondre aux besoins d’une plus large gamme d’applications. Ce travail de thèse concerne la deuxième catégorie de composants. Il s’inscrit dans le cadre d'un programme de recherche et développement initié en 2010 dans le projet européen FP7 SACRA et dont le but était d'étudier la faisabilité d'un convertisseur analogique-numérique Delta-Sigma (DS) qui pourrait rivaliser avec l'architecture pipeline pour des applications nécessitant une large bande passante (≥10MHz) et une haute résolution (>10-bit) comme l’imagerie médicale, les communications numériques sans fils ou câblées, la vidéo ou encore l’instrumentation. Ce manuscrit synthétise les travaux de conception, fabrication et mesure d’un modulateur DS Passe-bas à temps continu avec une bande passante de 40MHz, et visant une résolution effective de 12-bit tout en consommant moins de 100mW.

This PhD thesis addresses the reconstruction of high resolution sea surface wind fields. The availability of such high resolution fields is critical for numerous issues, e.g. coastal management, offshore structures, oil spill disaster tracking, etc. Satellites, especially from Synthetic Aperture Radar (SAR) systems, can monitor the ocean surface at a spatial resolution of a few meters. SAR wind fields are operationally produced with spatial resolutions of less than 1 km. However, satellite SAR systems involve highly irregular sampling of the ocean surface and, for a given region, SAR wind fields may be delivered with a low temporal resolution, typically every 7-to-10 days for temperate zones. By contrast, numerical model predictions, such as European Center for Medium-range Weather Forecast (ECMWF) wind fields, are typically delivered with a high temporal resolution (e.g. every 6 h), but with a low spatial resolution (~50 km * 50 km). The question of the combination of numerical model predictions and SAR wind fields naturally arises to deliver high resolution wind fields at sea surface anywhere and anytime. Here, we state this issue as the statistical learning of transfer functions between low resolution model predictions and the associated high resolution SAR fields. We investigate the extent to which such regression functions can be determined from a set of co-located low resolution and high resolution fields. Both global, local and non-local information schemes as well as linear and non-linear regression methods are considered. As a case-study, we carry out numerical experiments for a coastal area off Norway, which involves complex low resolution to high resolution situations. We show that machine learning models based on non-linear Support Vector Regression (SVR) method, combined either with local or non-local information, perform better than more classical models, e.g. those based on analog method or Multiple Linear Regression (MLR). The SVR based models produce high resolution variability very close to the reference local variability observed by SAR, especially in coastal area. Furthermore, the reconstructed wind fields preserve the statistical distribution properties of SAR wind fields., Dans cette thèse, on s'intéresse à l'émulation de champs de vent de la surface de la mer à haute résolution. La disponibilité de ces champs à haute résolution est critique dans de nombreuses situations, par exemple la gestion du littoral, les structures offshore, le suivi de nappes de pétrole, etc. Les satellites, en particulier les systèmes à SAR (Synthetic Aperture Radar) peuvent observer la surface de mer à une résolution spatiale de quelques mètres. Les champs de vent SAR produits de manière opérationnelle atteignent une résolution spatiale de moins de 1 km. Cependant, les échantillonnages de la surface de l'océan par SAR sont irréguliers en temps en en espace pour une zone donnée. En revanche, les modèles numériques comme ECMWF (European Center for Medium-range Weather Forecast) peuvent fournir des champs de vent toutes les 6 heures, mais avec une résolution spatiale très basse (~50 km * 50 km). Nous combinons les données ECMWF et SAR pour produire des champs de vent à haute résolution spatio-temporelle. Pour cela, l'émulation à haute résolution est formulée comme l'apprentissage statistique d'une fonction de transfert entre la basse résolution et la haute résolution. La fonction de transfert est calibrée par des couples de données historiques co-localisées à basse et à haute résolution. On utilise alors des informations locales, non-locales ou globales associées à des méthodes de régression linéaire ou non-linéaire. L'approche est validée sur une zone côtière de Norvège, caractérisée par la complexité de sa topographie. Nous montrons que les modèles non-linéaires SVR (machine à Vecteurs de Support pour la Régression), utilisant les informations locales ou non-locales, donnent de meilleurs résultats par rapport aux modèles basés sur des méthodes plus classiques, comme analogues ou MLR (Régression Linéaire Multiple). Les champs émulés par la méthode SVR sont très proches des observations SAR. Les biais pourtant importants en zones côtières sont bien corrigés. En outre, les champs émulés préservent les propriétés statistiques des champs de vent SAR.

Mapping the human auditory cortex with standard functional imaging techniques is difficult because of its small size and angular position along the Sylvian fissure. As a result, the exact number and location of auditory cortex areas in the human remains unknown. In a first experiment, we measured the two largest tonotopic areas of primary auditory cortex (PAC, Al and R) using high-resolution functional MRI at 7 Tesla relative to the underlying anatomy of Heschl's gyrus (HG). The data reveals a clear anatomical- functional relationship that indicates the location of PAC across the range of common morphological variants of HG (single gyri, partial duplication and complete duplication). Human PAC tonotopic areas are oriented along an oblique posterior-to-anterior axis with mirror-symmetric frequency gradients perpendicular to HG, as in the macaque. In a second experiment, we tested whether these primary frequency-tuned units were modulated by selective attention to preferred vs. non-preferred sound frequencies in the dynamic manner needed to account for human listening abilities in noisy environments, such as cocktail parties or busy streets. We used a dual-stream selective attention experiment where subjects attended to one of two competing tonal streams presented simultaneously to different ears. Attention to low-frequency tones (250 Hz) enhanced neural responses within low-frequency-tuned voxels relative to high (4000 Hz), and vice versa when at-tention switched from high to low. Human PAC is able to tune into attended frequency channels and can switch frequencies on demand, like a radio. In a third experiment, we investigated repetition suppression effects to environmental sounds within primary and non-primary early-stage auditory areas, identified with the tonotopic mapping design. Repeated presentations of sounds from the same sources, as compared to different sources, gave repetition suppression effects within posterior and medial non-primary areas of the right hemisphere, reflecting their potential involvement in semantic representations. These three studies were conducted at 7 Tesla with high-resolution imaging. However, 7 Tesla scanners are, for the moment, not yet used for clinical diagnosis and mostly reside in institutions external to hospitals. Thus, hospital-based clinical functional and structural studies are mainly performed using lower field systems (1.5 or 3 Tesla). In a fourth experiment, we acquired tonotopic maps at 3 and 7 Tesla and evaluated the consistency of a tonotopic mapping paradigm between scanners. Mirror-symmetric gradients within PAC were highly similar at 7 and 3 Tesla across renderings at different spatial resolutions. We concluded that the tonotopic mapping paradigm is robust and suitable for definition of primary tonotopic areas, also at 3 Tesla. Finally, in a fifth study, we considered whether focal brain lesions alter tonotopic representations in the intact ipsi- and contralesional primary auditory cortex in three patients with hemispheric or cerebellar lesions, without and with auditory complaints. We found evidence for tonotopic reorganisation at the level of the primary auditory cortex in cases of brain lesions independently of auditory complaints. Overall, these results reflect a certain degree of plasticity within primary auditory cortex in different populations of subjects, assessed at different field strengths. - La cartographie du cortex auditif chez l'humain est difficile à réaliser avec des techniques d'imagerie fonctionnelle standard, étant donné sa petite taille et position angulaire le long de la fissure sylvienne. En conséquence, le nombre et l'emplacement exacts des différentes aires du cortex auditif restent inconnus chez l'homme. Lors d'une première expérience, nous avons mesuré, avec de l'imagerie par résonance magnétique à haute intensité (IRMf à 7 Tesla) chez des sujets humains sains, deux larges aires au sein du cortex auditif primaire (PAC; Al et R) avec une représentation spécifique des fréquences pures préférées - ou tonotopie. Nos résultats ont démontré une relation anatomico- fonctionnelle qui définit clairement la position du PAC à travers toutes les variantes du gyrus d'Heschl's (HG). Les aires tonotopiques du PAC humain sont orientées le long d'un axe postéro-antérieur oblique avec des gradients de fréquences spécifiques perpendiculaires à HG, d'une manière similaire à celles mesurées chez le singe. Dans une deuxième expérience, nous avons testé si ces aires primaires pouvaient être modulées, de façon dynamique, par une attention sélective pour des fréquences préférées par rapport à celles non-préférées. Cette modulation est primordiale lors d'interactions sociales chez l'humain en présence de bruits distracteurs tels que d'autres discussions ou un environnement sonore nuisible (comme par exemple, dans la circulation routière). Dans cette étude, nous avons utilisé une expérience d'attention sélective où le sujet devait être attentif à une des deux voies sonores présentées simultanément à chaque oreille. Lorsque le sujet portait était attentif aux sons de basses fréquences (250 Hz), la réponse neuronale relative à ces fréquences augmentait par rapport à celle des hautes fréquences (4000 Hz), et vice versa lorsque l'attention passait des hautes aux basses fréquences. De ce fait, nous pouvons dire que PAC est capable de focaliser sur la fréquence attendue et de changer de canal selon la demande, comme une radio. Lors d'une troisième expérience, nous avons étudié les effets de suppression due à la répétition de sons environnementaux dans les aires auditives primaires et non-primaires, d'abord identifiées via le protocole de la première étude. La présentation répétée de sons provenant de la même source sonore, par rapport à de sons de différentes sources sonores, a induit un effet de suppression dans les aires postérieures et médiales auditives non-primaires de l'hémisphère droite, reflétant une implication de ces aires dans la représentation de la catégorie sémantique. Ces trois études ont été réalisées avec de l'imagerie à haute résolution à 7 Tesla. Cependant, les scanners 7 Tesla ne sont pour le moment utilisés que pour de la recherche fondamentale, principalement dans des institutions externes, parfois proches du patient mais pas directement à son chevet. L'imagerie fonctionnelle et structurelle clinique se fait actuellement principalement avec des infrastructures cliniques à 1.5 ou 3 Tesla. Dans le cadre dune quatrième expérience, nous avons avons évalués la cohérence du paradigme de cartographie tonotopique à travers différents scanners (3 et 7 Tesla) chez les mêmes sujets. Nos résultats démontrent des gradients de fréquences définissant PAC très similaires à 3 et 7 Tesla. De ce fait, notre paradigme de définition des aires primaires auditives est robuste et applicable cliniquement. Finalement, nous avons évalués l'impact de lésions focales sur les représentations tonotopiques des aires auditives primaires des hémisphères intactes contralésionales et ipsilésionales chez trois patients avec des lésions hémisphériques ou cérébélleuses avec ou sans plaintes auditives. Nous avons trouvé l'évidence d'une certaine réorganisation des représentations topographiques au niveau de PAC dans le cas de lésions cérébrales indépendamment des plaintes auditives. En conclusion, nos résultats démontrent une certaine plasticité du cortex auditif primaire avec différentes populations de sujets et différents champs magnétiques.

National audience; La représentation parcimonieuse des signaux issus des microphones formant une antenne acoustique est une nouvelle méthode pour localiser les sources de bruit. L'un des aspects primordiaux de la méthode consiste à déterminer le paramètre de régularisation qui contrôle le degré de parcimonie de la représentation et qui constitue un compromis entre la solution parcimonie et l'erreur résiduelle. Trois méthodes sont présentées pour déterminer le paramètre de régularisation. Ces méthodes sont basées : - sur l'analyse de la courbe en L qui est construite en reportant les variations de la norme en l1 de la solution parcimonieuse en fonction de l'écart aux données en norme de Frobenius - sur la minimisation de l'erreur résiduelle qui est supposée avoir la distribution du Chi2 - sur la minimisation de l'erreur résiduelle qui est supposée avoir la distribution de Rayleigh Des exemples de simulation numérique et des tests en chambre anéchoïque sont présentés montrant les performances de l'algorithme de traitement d'antenne lors de la localisation de sources sonores.

Fourier Transform spectroscopy is the most used multiplex tool for high-resolution measurements in the infrared range. Its extension to the Terahertz domain is of great interest for spectroscopic studies of interstellar molecules. This application is however hampered by the lack of dedicated, broadband sources with a sufficient intensity and stability. In this work, Coherent Synchrotron Radiation (CSR) was used as a source for molecular spectroscopy at high resolution on the AILES infrared and Terahertz beamline of SOLEIL synchrotron. The beamline being optimized for far-infrared, we could characterize the properties of CSR and compare them to the incoherent synchrotron radiation. A double detection system allowed to correct the effect of the source-related instabilities, hence to significantly increase the signal-to-noise ratio. Pure rotational spectra were measured using these developments. The case of the propynal molecule, for which a refined set of rotational and centrifugal distortion constants was calculated, proves the complementarity between CSR and the classical microwave or infrared sources., La spectroscopie par transformée de Fourier est l’outil multiplexe de mesure de spectres à haute résolution le plus utilisé dans l’infrarouge. Son extension au domaine Térahertz se révèle de grand intérêt pour la spectroscopie de molécules présentes dans le milieu interstellaire, mais se heurte à différents obstacles : en particulier, aucune source large bande n'est suffisamment intense et stable pour ces applications. Cette thèse présente des développements instrumentaux basés sur l’exploitation du rayonnement synchrotron cohérent (CSR) sur la ligne AILES du synchrotron SOLEIL, optimisée pour l'infrarouge lointain. Les conditions de production du CSR sont étudiées pour les besoins des analyses spectroscopiques à haute résolution ; les performances de cette source sont caractérisées et comparées à celles du rayonnement incohérent. La mise en place d'un système de double détection permet une correction de l'effet des instabilités de la source et une augmentation conséquente du rapport signal-sur-bruit. Ces développements sont appliqués à la mesure de spectres de rotation pure ; une modélisation améliorée du spectre dans l'état fondamental de la molécule de propynal a ainsi pu être faite, prouvant la complémentarité de la source étudiée vis-à-vis des sources micro-onde ou infrarouge classiques.

The works presented in this PhD thesis focuses on the use of new remote sensing data for "massif du Mont Blanc" glaciers’ monitoring: High Resolution (HR) synthetic aperture radar images of TerraSAR-X satellite and HR shooting of the automatic digital camera. This thesis will show the contribution of this heterogeneous information to the measurement of the surface displacement of alpine glacier. For this purpose, a review of displacement measurement methods specific to each of the two types of image is proposed. Then two approaches are explored: the mono-source displacement measurement in the geometry for each sensor and the multi-source displacement measurement via intra-sensor and inter-sensor combinations. While the mono-source approach provides only 2D displacement measurements, multi-source measurements allow, for the first time, the estimation of 3D surface displacement fields of the Mont Blanc glaciers. The measurements were performed on several image time series covering the period 2008-2009 for four Mont Blanc glaciers (Argentière, Mer de Glace/Leschaux, Bossons et Taconnaz). In the context of global warming, these surface displacement measurements provide interesting data in the glaciology domain in order to constrain flow and evolution digital models., Les travaux présentés dans cette thèse concernent l’utilisation de données de télédétection inédites pour le suivi des glaciers du massif du Mont Blanc : les images radar à synthèse d’ouverture Haute Résolution (HR) du satellite TerraSAR-X et les prises de vue HR d’un appareil photo numérique automatique. Cette thèse s’attache à montrer l’apport de ces sources d’informations hétérogènes pour mesurer le déplacement de surface des glaciers alpins. Dans cette optique, un examen des méthodes de mesure de déplacement spécifiques à chacun des deux types d’images est réalisé. Deux approches sont alors explorées : la mesure de déplacement monosource dans la géométrie propre à chaque capteur et la mesure de déplacement multisource via des combinaisons intra-capteur et inter-capteur. Alors que l’approche monosource fournit uniquement des mesures 2D du déplacement, les mesures multisources permettent pour la première fois d’estimer des champs de déplacement 3D de la surface des glaciers du Mont Blanc. Les mesures ont été réalisées sur plusieurs séries temporelles d’images couvrant la période 2008-2009 pour quatre glaciers du massif du Mont Blanc (Argentière, Mer de Glace/Leschaux, Bossons et Taconnaz). Dans le contexte du changement climatique, ces mesures de déplacement de surface fournissent une donnée intéressante en glaciologie pour contraindre les modèles numériques d’écoulement et d’évolution des glaciers.

This thesis has been dedicated to the laboratory far-infrared Fourier transform spectroscopy of several molecules of astrophysical interest in order to demonstrate the interest of this spectral region for vibrational and rotational spectroscopy, in particular using synchrotron radiation. Low frequency vibrational spectra of nine naphthalene derivatives, relatively heavy molecules, have been studied. Several discharge set-ups have also been developed in order to study rotational spectroscopy of transient species: high temperature light molecules and small radicals., Cette thèse a été consacrée à l’étude en laboratoire plusieurs molécules d’intérêt astrophysique par spectroscopie par transformation de Fourier dans l’infrarouge lointain afin de montrer les possibilités offertes par cette gamme spectrale en matière de spectroscopie vibrationnelle et rotationnelle, notamment grâce à l’utilisation du rayonnement synchrotron. Nous nous sommes intéressés à des molécules relativement lourdes, dérivées du naphtalène, pour lesquelles nous avons pu observer les bandes de vibrations de plus basses fréquences. Nous avons également développé différents dispositifs de décharge permettant d’étudier la spectroscopie rotationnelle de molécules instables : molécules légères à haute température et radicaux de petite taille.

Over the last few years, considerable effort has gone into the study of the failure mechanisms and reliability of MicroElectroMechanical Systems (MEMS). MEMS performance and reliability are affected by many parameters, such as the complex physical interactions between thermo-mechanical deformation, current flow, high power actuation and contact heating. In particular, temperature is a key issue for the design of a low loss and reliable MEMS. In order to improve device reliability it is essential to understand the thermal behaviours of RF-MEMS under standard or harsh current conditions. In this work, we present a new approach to investigate the failure mechanism of MEMS. An original set-up has been developed to localise and measure the heat loss of MEMS during actuation. Thermal characterization has been performed using infrared thermography to investigate the thermal sensitivity of MEMS. A brand new infrared bench was developed for temperature distribution measurement. An infrared camera, operating in the 1,5 - 5 µm bandwidth, was coupled to a new specific optic to reach an enhanced spatial resolution better than 2 µm/pixel. This work presents several results obtained on different advanced RF-MEMS including RF-MEMS switches where failure mechanism had been diagnosed., Au cours des dernières années, l’essor spectaculaire des microsystèmes (ou MEMS), qui touche tous les domaines industriels, est à l’origine de nombreux et nouveaux progrès technologiques. Néanmoins, dans ce contexte prometteur de large envergure, la fiabilité des MEMS s’avère être la problématique à améliorer pour franchir la phase d’industrialisation à grande échelle. C’est dans le cadre de cette thématique de fiabilité des microsystèmes, que s’inscrit ce travail.La température étant un paramètre majeur entrant dans de nombreux mécanismes d’endommagement des MEMS, notre étude présente la conception et la réalisation d’un banc de thermographie infrarouge de haute résolution (2 µm), associé à la mise en œuvre d’une méthodologie d’analyse et de traitement des mesures infrarouges.Ce dispositif innovant permet un diagnostic in-situ, sans contact et rapide des défaillances des MEMS par mesures locales et quantitatives des pertes thermiques associées. Cet outil constitue une avancée importante pour détecter, mesurer et comprendre les mécanismes d’endommagement des MEMS. Il nous permet de reconstituer des images thermiques de tout type de microsystème en cours de fonctionnement ou soumis à des tests de vieillissement accéléré, et ceci afin de réaliser une analyse fine et rapide de leur fiabilité.Ce travail apporte de nouveaux résultats en ce qui concerne la détection des mécanismes de défaillance de différents types de MEMS-RF et tout particulièrement des MEMS-RF avec contact électrique.

The archaeological cave «Les Fraux» (Saint-Martin-de-Fressengeas, Dordogne) forms a great network of galleries, characterized by the exceptional richness of its archaeological Bronze age remains such as domestic fireplaces, ceramic and metal deposits, fingerings incised in the clayey-walls. The cave has been closed according to the collapse of its entrance, at the end of the Bronze Age. The study in progress takes place in a new kind of tool founded by the Institute of Ecology and Environment (INEE) : sites dedicated to the study of global ecology. In that framework, we try to develop new methods of data acquiring, according to an interdisciplinary way. A partnership among archaeologists and surveyors from INSA allow the 3D recording and modelling of the global volume cave. In the same time, we implement the high resolution acquiring of parietal representations (engravings and fingerings). The aim of this paper is focusing on the complementarity of data which are produced by the different scales of 3D recording used in the cave. Another purpose is to issue a statement of the different 3D technologies tested in "Les Fraux". Finally, we propose to start a discussion about the way we try to produce a 3D documentation accurate and adapted to the researchers needs., La grotte ornée des Fraux (Saint-Martin-de-Fressengeas , Dordogne), vaste réseau de galeries ayant livré des vestiges d'une rare richesse (aménagements domestiques, dépôts de mobilier, manifestations pariétales, tous datés de l'âge du Bronze), a été scellée à la fin de l'âge du Bronze suite à l'effondrement de son porche d 'entrée. L 'étude du site est réalisée dans le cadre d 'un SEEG de I 'IN EE, au sein duquel sont testées, de manière interdisciplinaire, de nouvelles méthodes d'acquisition de données. Dans ce cadre, un partenariat mis en place depuis 4 années entre archéologues et topographes de l'INSA a permis de conduire la numérisation 3D de la volumétrie totale du réseau et, en parallèle, l 'acquisition en haute définition des panneaux ornés. L'objet de cet article est de mettre l'accent sur la complémentarité des données offertes par la multiplicité des échelles d'acquisition effectuées in situ, de dresser un premier bilan des différentes techniques testées dans ce cadre, et de poser les premiers jalons d'une réflexion sur la production d'une documentation adaptée aux besoins des partenaires de l'équipe de recherche., Burens Albane, Grussenmeyer Pierre, Guillemin Samuel, Carozza Laurent, Bourrillon Raphaëlle, Petrognani Stéphane. Numérisation 3D de la grotte ornée des Fraux (Saint-Martin-de-Fressengeas, Dordogne, France). Approche multiscalaire. In: Collection EDYTEM. Cahiers de géographie, numéro 12, 2011. Images et modèles 3D en milieux naturels. pp. 183-189.

The high resolution study of laminated sediments from Lake Anterne (2063 m asl) and Lake Bourget (231.5 m asl), both located in northern French Alps, led us to reconstruct paleoenvironmental changes induced both by climate changes and human activities. Anthropogenic impacts upon lake catchment area, and in particular on erosion processes, alter the sensitivity of the sediment record to climatic variations. One of the challenges of this thesis is to disentangle the respective roles of these two factors in the changes observed throughout the study of lake sediments. The sedimentary archive of Lake Anterne covers most of the Holocene period. The evolution of erosion processes in the catchment area have been reconstructed from sedimentological analyses. A "source-to-sink" approach was applied on organic and mineral geochemical analyses. This methodological approach, coupled with quantitative indicators of erosion, allowed highlighting the evolution of soil cover. These results brought also information about the climatic or anthropogenic origin of changes in erosion patterns. During the early Holocene (9950-5450 cal. BP), a gradual evolution was recorded: establishment of vegetation and soil with pedogenesis processes (decarbonation and acidification), and then stabilization of the catchment linked to a well-developed vegetation cover. We evidenced anoxic conditions at the bottom of the lake during this period of stabilization. We interpret it as a consequence of slope stabilisation by a dense vegetation cover. A regressive story of soils, accompanied by a significant enhancement of erosion processes, began at ca. 5450 cal. BP, due to a climate reversal towards colder conditions. This regressive story was reinforced by anthropogenic impacts (deforestation, pastoral activity) during the Bronze Age (around 3400 cal. BP), the end of Iron Age-beginning of the Roman period (2400 cal. BP-150 AD) and the lower middle age (1000-1200 AD). Our interpretations were reinforced and enriched by crossing our data with climate reconstructions obtained at Anterne (temperature from chironomids) and in the region, and with paleovegetation (pollen, wood macrofossils) and archaeological data from surrounding areas. The record from Lake Le Bourget covers only the last 120 years. This archive was studied in the aim to reconstruct the evolution of the trophic level and the oxygenation at the bottom of the lake, in relation with human activities (discharge of sewage waters, agricultural activities) and climate evolution. The hydroclimatic variability at annual and pluriannual scales was also considered. Unlike Anterne, laminated sediments of Lake Le Bourget are varved. Therefore, a fair, accurate and high resolution dating was obtained. Our environmental reconstruction is based on sedimentological and geochemical analyses. The comparison between trophic level indicators and River Rhône detrital inputs highlighted the opposed effects of Rhône floods (a non-permanent tributary) on lake water quality (nutrient but also oxygen supply). Therefore, a special interest was also brought to the understanding of the factors controlling Rhône floods (anthropogenic climate/activities)., L'étude des sédiments laminés, permettant des reconstitutions paléoenvironnementales à haute résolution, constitue le fil directeur de notre thèse. Les lacs d'Anterne (2063 m asl) et du Bourget (231,5 m asl), tous deux situés dans les Alpes françaises du nord, ont été choisis afin de contribuer à la compréhension de l'évolution du climat dans cette région et d'étudier l'impact de activités humaines sur les environnements alpins et périalpins. Un des défis de cette thèse est donc de distinguer le rôle respectif de ces deux facteurs dans les changements observés à travers l'étude des sédiments. La séquence sédimentaire du lac d'Anterne couvre la majeure partie de l'Holocène. L'évolution des processus d'érosion dans le bassin versant a pu être reconstituée à partir d'analyses sédimentologiques et d'une approche " source-puits " appliquée aux analyses géochimiques organiques et minérales. Cette approche méthodologique, couplée aux indicateurs quantitatifs d'érosion, a permis de mettre en évidence l'évolution des couvertures pédologiques, lesquelles sont contrôlées par la lithologie, la topographie, la végétation, le climat et l'usage des sols. Les résultats obtenus ont apporté des éléments de réponse sur l'origine climatique et/ou anthropique des changements observés. Une évolution progressive au début de l'holocène (9950-5450 cal. BP) avec mise en place des sols (processus de décarbonatation et d'acidification) et de la végétation, puis stabilisation de celle-ci a ainsi été mise évidence. Des conditions anoxiques se sont développées au fond du lac au cours de cette phase de stabilisation. Elles sont interprétées comme la conséquence d'une végétation bien développée dans le bassin versant. Une évolution régressive des sols, accompagnée d'importants processus d'érosion débute vers 5450 cal. BP, en raison d'un renversement climatique vers des conditions plus froides. Cette histoire régressive se poursuit en réponse à une pression anthropique renforcée (déforestation, activité pastorale) à l'Age du Bronze (autour de 3400 cal. BP), durant la fin de l'Age de Ferdébut de la période Romaine (2400-1800 cal. BP) et au Bas Moyen Age (1000-1200 ap. J.-C.). Nos interprétations ont pu être confortées et enrichies grâce au croisement de nos données avec des reconstitutions climatiques obtenus sur le site d'étude (température à partir des chironomes) et dans la région, et avec des données de paléovégétation (pollen, bois fossiles) et d'archéologie acquises dans le massif entourant le Lac d'Anterne. L'enregistrement du lac du Bourget ne couvre que les 120 dernières années. L'intérêt de cette archive est l'étude de la variabilité hydroclimatique annuelle à décennale et la reconstitution de l'évolution des conditions trophiques et de l'oxygénation du fond du lac en relation avec les activités humaines (rejet d'eaux usées, activités agricoles) et le climat. Contrairement à Anterne, les sédiments laminés du Lac du Bourget sont varvés. Une datation juste, précise et à haute résolution a donc été obtenue. A partir des analyses sédimentologiques et géochimiques, notre étude a pu mettre en évidence les effets opposés des crues du Rhône (affluent temporaire du lac) sur la qualité des eaux du lac (apport de nutriments mais aussi d'oxygène). Un intérêt particulier a donc aussi été porté à la compréhension des facteurs contrôlant les crues du Rhône (climat/activités anthropiques).

Many physical processes are involved in the Gulf of Lions hydrody- namics, Mediterranean Sea, exhibiting high spatial and temporal variability. Their generation is often linked to atmospheric conditions and in particular to wind forcing. This works aims at understanding this influence on small scale processes and investigates the relevance of high resolution atmospheric forcing for hydrodynamic modeling. Firstly, the impact of the local wind forcing on the generation of a mesoscale eddy, previously observed by HF radars, is evidenced. Several idealized configurations also allow to analyze the role of river discharge, background shelf circulation and bathymetric effects, through idealized numerical modeling. Then, different atmospheric models are assessed to drive hydrodynamic modeling in the Gulf of Lions, with distinctive resolutions. Iner- tial motions, internal oscillations and mesoscale variability are shown to be accentuated when using high-resolution forcing. The importance of wind spatial variability is also evidenced, in terms of upwelling system and shelf intrusions., L'hydrodynamique du Golfe du Lion, situé en Méditerranée Nord Occidentale, fait intervenir de nombreux processus physiques, présentant des échelles de variabilité spatiale et temporelle très hétérogènes. La plupart de ces processus sont générés en réponse aux conditions atmosphériques et en particulier au forçage du vent. Ce travail de thèse contribue à la compréhension de cet impact sur les processus de petit échelle et met en évidence l'intérêt de la haute-résolution de ces forçages. Dans un premier temps, une étude de processus a permis de mettre en évidence l'influence du vent sur la génération d'un tourbillon méso-échelle situé à l'Est du golfe, pécédemment observé par radars HF. Les influences respectives de la bathymétrie, des effets de flottabilité et de la circulation générale ont également été évaluées à l'aide de configurations idéalisées du modèle hydrodynamique MARS3D. Dans un deuxième temps, différents modèles atmosphériques, de résolutions différentes, ont été comparés en tant que forçage d'un modèle hydrodynamique réaliste du Golfe du Lion. D'un point de vue énergétique, les mouvements inertiels de la couche de surface, les oscillations de la thermocline et la variabilité méso-échelle de l'océan sont amplifiés avec le modèle atmosphérique haute- résolution AROME. Cette étude également permis de mettre en évidence l'importance de la variabilité spatiale du vent pour la génération de l'upwelling au Nord du plateau et les intrusions le long de la côte Ouest.

These works take place in the framework of building extraction and 3D building reconstruction in urban and semi-urban areas, from high-resolution optical and SAR satellite images. The main objective is to develop a complete semi-automatic processing chain, able to provide a simple and reliable reconstruction of parallelepipedic buildings on the scene, from a specific configuration of the input data, composed of an optical image and a SAR image, and from a digital terrain model. This restricted configuration, particularly delicate to deal with but likely to happen in operational conditions, has been until now studied only in a few works. Proposing a specific approach to manage such a scenario seems thus very interesting for a lot of applications in remote sensing. We aim to fully benefit from the data fusion context, by exploiting, in an appropriate way, the optical-SAR complementarities for the reconstruction of the scene, through the combination of planimetric and altimetric information. The proposed chain is decomposed into four steps: potential building detection in optical monoscopy; projection and registration of the potential optical footprints into SAR data; height estimation and building validation on the SAR image; qualification of the reconstructed buildings. The whole chain is applied on studied scenes issued from a couple of Quickbird and TerraSAR-X real data. The obtained results are qualitatively and quantitatively analyzed. A globally satisfying reconstruction of the buildings is achieved., Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'extraction et de la reconstruction 3D des bâtiments en milieu urbain et semi-urbain, à partir d'images satellitaires optiques et RADAR à haute résolution. L'objectif majeur réside dans le développement d'une chaîne complète de traitements semi-automatiques, capable de fournir une reconstruction simple et fiable des bâtiments parallélépipédiques de la scène, à partir d'une configuration spécifique des données d'entrée, composée d'une image optique et d'une image RADAR, ainsi que d'un modèle numérique de terrain. Cette configuration restreinte, particulièrement délicate à traiter mais susceptible d'intervenir en milieu opérationnel, a fait l'objet de peu de travaux. La proposition d'une démarche dédiée à la gestion d'un tel scénario représente donc un intérêt certain pour plusieurs applications de télédétection. L'enjeu consiste à bénéficier pleinement du contexte de la fusion de données, en exploitant, de façon appropriée, les complémentarités optiques et RADAR, en vue d'une reconstruction de la scène par combinaison d'informations planimétriques et altimétriques. La chaîne proposée se décompose en quatre étapes : détection des bâtiments potentiels en monoscopie optique ; projection et recalage des emprises optiques potentielles dans la donnée RADAR ; estimation des hauteurs et validation des bâtiments sur l'image RADAR ; qualification des bâtis reconstruits. La chaîne complète est mise en œuvre sur des scènes d'étude issues d'un couple de données réelles Quickbird et TerraSAR-X. Les résultats fournis sont analysés qualitativement et quantitativement. Une reconstruction globalement satisfaisante des bâtiments est obtenue.

Recent innovations in oil industry, both in exploration and production fields, and the development of CO2 subsurface sequestration technics, require high resolution seismic imaging methods. The work presented here is dedicated to the design of such a method, allowing for the fine scale quantitative recovering of the acoustic impedance distribution around a well. This method is an extension to a multidimensionnal framework of the 1D non linear inversion of VSP (Vertical Seismic Profile) seismic data. To perform this generalization, we are faced with two main difficulties. The first one is the intrinsic indetermination of the non linear multidimensionnal inverse problem, which requires the use of regularization terms. The second one is the very high computation cost. Thus, a well suited numerical method is designed. This method uses both Quasi-Newton and Conjugate Gradient optimization methods in a nested optimization loop. Besides, a domain decomposition algorithm is used to perform a distributed computation of the functional gradient through the adjoint state method. The performances of this new seismic imaging method, for both numerical and resolution aspects, are evaluated in a 2D implementation context. In addition, this numerical solving method requires acoustic wave propagation modelling in the subsurface which is obtained using PML (Perfectly Matched Layers) equations. Finally, a stability analysis of these equations adapted to an heterogeneous context is carried on., Les développements récents de l'industrie pétrolière en matière d'exploration et de production, et la mise en place de techniques de séquestration souterraine du CO2, nécessitent des méthodes d'imagerie du sous-sol permettant d'obtenir une information structurale et quantitative à fine échelle. Les travaux présentés dans cette thèse s'intéressent au développement d'une telle méthode, permettant d'estimer la distribution d'impédance acoustique autour d'un puits. Elle s'inspire du problème 1D d'inversion de données sismiques de puits PSV (Profil Sismique Vertical), et en propose une extension multi-D. Cette généralisation se heurte à deux principaux problèmes. Le premier consiste en l'indétermination inhérente au problème inverse multi-D, combattue par l'introduction de termes de régularisation appropriés. Le second est l'importance des coûts de calcul nécessaires à la résolution de ce problème. Une méthode numérique adéquate est proposée, faisant intervenir une méthode d'optimisation couplant un algorithme de type Quasi-Newton et l'algorithme du gradient conjugué. De plus, un algorithme de décomposition de domaines permet le calcul distribué du gradient de la fonctionnelle par l'état adjoint. Les performances de cette nouvelle méthode d'imagerie sont évaluées dans un contexte d'implémentation 2D. D'autre part, la modélisation de la propagation des ondes acoustiques dans le sous-sol est réalisée à l'aide de couches absorbantes de type PML (Perfectly Matched Layers). Une étude mathématique de la stabilité des équations PML adaptées au contexte spécifique d'un milieu de propagation hétérogène est également menée.

This thesis falls within the field of high resolution Fourier transform spectroscopy of gas phase molecules in the far to near infrared ranges. It is focused on quantitative aspects of gas phase spectroscopy: absolute line intensity measurements. Both stable and unstable molecules, of atmospheric interest, are investigated. With this work, we aim to provide the reference spectroscopic information needed to analyze spectra of planetary atmospheres and improve our understanding of the physical chemistry of these environments.We studied two molecules of atmospheric interest: the 13C16O2 isotopologue of carbon dioxide, which is a stable molecule, and the H16O79Br and H16O81Br isotopologues of hypobromous acidwhich are short-lived unstable molecules.The work carried out in the 2 and 1.6 µm regions of 13C16O2 falls in the framework of highlyprecise remote sensing of carbon dioxide in the Earth’s atmosphere, needing more and more accuratereference spectroscopic information. We measured 872 absolute line intensities correspondingto 317 different lines in seven vibration-rotation bands of 13C16O2. These measurements, together with measurements performed in the Laboratoire de Spectrométrie Physique (Université Joseph Fourier, Grenoble, France) led to the improvement of the theoretical description of the spectrum of carbon dioxide, performed in the Laboratory of Theoretical Spectroscopy, (Institute of Atmospheric Optics, Tomsk, Russia). This study is preceeded by a preliminary work on the main isotopologue of carbon dioxide, 12C16O2 in the same spectral regions, aimed to determine the best suited line profile to model the observed line shapes of 13C16O2.HOBr exists only in equilibrium with its decomposition products, like Br2O and H2O. Quantitative spectroscopy on such an unstable molecule therefore implied the use of a specific method to determine the concentration of HOBr in the studied gas sample. Simultaneously, Tunable Diode Laser (TDL) infrared spectra of some lines of the nu2 band and a far infrared Fourier transform spectrum of pure rotation lines of HOBr were recorded. The measured intensities of pure rotation lines together with the permanent electric dipole moment of the molecule were used to determine the partial pressure of HOBr, thus allowing absolute intensities of the lines probed by the TDL to be determined. These infrared absolute line intensities were then used to “calibrate” the relative line intensities in the nu2 band, measured in a Fourier transform spectrum recorded separately.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la spectroscopie è haute résolution de molécules en phase gazeuse dans l’infrarouge proche à lointain. Ce travail se concentre sur les aspects quantitatifs de la spectroscopie en phase gazeuse: la mesure d’intensités absolues. Des molécules d’interêt atmosphérique stables et instables ont été étudiées. Le but de ce travail est de fournir des informations spectroscopiques de référence utiles à l’analyse de spectres d’atmosphères planétaires et, ainsi, améliorer notre compréhension de la physico-chimie de ces environnements.Nous avons étudié deux molécules d’interêt atmosphérique: l’isotopologue 13C16O2 du dioxydede carbone, qui est une molécule stable, et les isotopologues H16O79Br et H16O81Br de l’acide hypobromeux qui sont des molécules instables.Le travail effectué sur les régions spectrales à 2 et 1.6 µm de 13C16O2 s’inscrit dans le cadredes mesures à distance à très haute précision du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère terrestre. Nous avons mesuré 872 intensités absolues correspondant à 317 raies d’absorption dans sept bandes de vibration-rotation de 13C16O2. Ces mesures, ainsi que celles réalisées au Laboratoire de Spectrométrie Physique (Université Joseph Fourier, Grenoble, France) ont abouti à l’amélioration de la description théorique du spectre du dioxyde de carbone, réalisée au Laboratory of TheoreticalSpectroscopy (Institute of Atmospheric Optics, Tomsk, Russie). Cette étude est précédée par untravail préliminaire sur l’isotopologue principal du dioxyde de carbone, 12C16O2 dans les mêmesrégions spectrales, visant à déterminer le profil de raie le plus adapté pour modéliser les profilsobservés de 13C16O2.HOBr existe uniquement en équilibre avec ses produits de décomposition tels que Br2O and H2O.Effectuer des mesures quantitatives pour ce type de molécule instable implique dès lors l’utilisation d’une technique spécifique afin de déterminer la pression partielle de HOBr. Un spectre infrarouge en Diode Laser Accordable (DLA) de quelques raies de la bande nu2 de HOBr et un spectre infrarouge lointain en transformée de Fourier d’un même échantillon gazeux ont été enregistrés simultanément. Les intensités mesurées de raies de rotation pure combinées au moment dipolaire électrique permanent de la molécule ont été utilisées pour déterminer la pression partielle de HOBr, nous permettantainsi de déterminer les intensités absolues des raies mesurées à l’aide de la DLA. Ces intensit´es absolues ont ensuite été utilisées pour “calibrer” les intensités relatives des raies de la bande nu2, mesurées dans un spectre à transformée de Fourier enregistré séparément., Doctorat en Sciences, info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis falls within the field of high resolution Fourier transform spectroscopy of gas phase molecules in the far to near infrared ranges. It is focused on quantitative aspects of gas phase spectroscopy: absolute line intensity measurements. Both stable and unstable molecules, of atmospheric interest, are investigated. With this work, we aim to provide the reference spectroscopic information needed to analyze spectra of planetary atmospheres and improve our understanding of the physical chemistry of these environments. We studied two molecules of atmospheric interest: the 13C16O2 isotopologue of carbon dioxide, which is a stable molecule, and the H16O79Br and H16O81Br isotopologues of hypobromous acid which are short-lived unstable molecules. The work carried out in the 2 and 1.6 µm regions of 13C16O2 falls in the framework of highly precise remote sensing of carbon dioxide in the Earth’s atmosphere, needing more and more accurate reference spectroscopic information. We measured 872 absolute line intensities corresponding to 317 different lines in seven vibration-rotation bands of 13C16O2. These measurements, together with measurements performed in the Laboratoire de Spectrométrie Physique (Université Joseph Fourier, Grenoble, France) led to the improvement of the theoretical description of the spectrum of carbon dioxide, performed in the Laboratory of Theoretical Spectroscopy, (Institute of Atmospheric Optics, Tomsk, Russia). This study is preceeded by a preliminary work on the main isotopologue of carbon dioxide, 12C16O2 in the same spectral regions, aimed to determine the best suited line profile to model the observed line shapes of 13C16O2. HOBr exists only in equilibrium with its decomposition products, like Br2O and H2O. Quantitative spectroscopy on such an unstable molecule therefore implied the use of a specific method to determine the concentration of HOBr in the studied gas sample. Simultaneously, Tunable Diode Laser (TDL) infrared spectra of some lines of the nu2 band and a far infrared Fourier transform spectrum of pure rotation lines of HOBr were recorded. The measured intensities of pure rotation lines together with the permanent electric dipole moment of the molecule were used to determine the partial pressure of HOBr, thus allowing absolute intensities of the lines probed by the TDL to be determined. These infrared absolute line intensities were then used to “calibrate” the relative line intensities in the nu2 band, measured in a Fourier transform spectrum recorded separately. Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la spectroscopie è haute résolution de molécules en phase gazeuse dans l’infrarouge proche à lointain. Ce travail se concentre sur les aspects quantitatifs de la spectroscopie en phase gazeuse: la mesure d’intensités absolues. Des molécules d’interêt atmosphérique stables et instables ont été étudiées. Le but de ce travail est de fournir des informations spectroscopiques de référence utiles à l’analyse de spectres d’atmosphères planétaires et, ainsi, améliorer notre compréhension de la physico-chimie de ces environnements. Nous avons étudié deux molécules d’interêt atmosphérique: l’isotopologue 13C16O2 du dioxyde de carbone, qui est une molécule stable, et les isotopologues H16O79Br et H16O81Br de l’acide hypobromeux qui sont des molécules instables. Le travail effectué sur les régions spectrales à 2 et 1.6 µm de 13C16O2 s’inscrit dans le cadre des mesures à distance à très haute précision du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère terrestre. Nous avons mesuré 872 intensités absolues correspondant à 317 raies d’absorption dans sept bandes de vibration-rotation de 13C16O2. Ces mesures, ainsi que celles réalisées au Laboratoire de Spectrométrie Physique (Université Joseph Fourier, Grenoble, France) ont abouti à l’amélioration de la description théorique du spectre du dioxyde de carbone, réalisée au Laboratory of Theoretical Spectroscopy (Institute of Atmospheric Optics, Tomsk, Russie). Cette étude est précédée par un travail préliminaire sur l’isotopologue principal du dioxyde de carbone, 12C16O2 dans les mêmes régions spectrales, visant à déterminer le profil de raie le plus adapté pour modéliser les profils observés de 13C16O2. HOBr existe uniquement en équilibre avec ses produits de décomposition tels que Br2O and H2O. Effectuer des mesures quantitatives pour ce type de molécule instable implique dès lors l’utilisation d’une technique spécifique afin de déterminer la pression partielle de HOBr. Un spectre infrarouge en Diode Laser Accordable (DLA) de quelques raies de la bande nu2 de HOBr et un spectre infrarouge lointain en transformée de Fourier d’un même échantillon gazeux ont été enregistrés simultanément. Les intensités mesurées de raies de rotation pure combinées au moment dipolaire électrique permanent de la molécule ont été utilisées pour déterminer la pression partielle de HOBr, nous permettant ainsi de déterminer les intensités absolues des raies mesurées à l’aide de la DLA. Ces intensit´es absolues ont ensuite été utilisées pour “calibrer” les intensités relatives des raies de la bande nu2, mesurées dans un spectre à transformée de Fourier enregistré séparément., Doctorat en Sciences, info:eu-repo/semantics/published

The role of clusters in planetary atmospheres and the interstellar medium is potentially important. Investigating such a role requires basic experimental information, however lacking. The goal of this thesis was to develop an efficient experimental set-up to produce clusters in the laboratory in concentrations large enough to allow their high resolution spectra to be recorded, thus providing the necessary data allowing the physico-chemical properties of the clusters to be studied.The study of this subject however suffers from the lack of basic experimental data. The goal is therefore to produce clusters in the laboratory in concentration large enough to record their high resolution spectrum. This is the initial aim of the present thesis.During this work, we have built and extensively tested a new experimental set-up called FANTASIO (``Fourier trANsform, Tunable diode and quadrupole mAss spectrometers interfaced to a Supersonic expansIOn'). With the help of this new device, various experiments on jet-cooled species have been performed.The cartography of the supersonic expansion was established, using the mass spectrometer as a moving pressure probe. This enabled us to characterize the geometrical properties of the supersonic jet produced by circular and slit nozzles and to determine the position of the virtual nozzle. The effect of the axisymmetric expansion geometry on the R(0) lineshape in the nu_3 band of N_2O, recorded by FTIR, was also investigated.The rotational temperature of the jet-cooled molecules was determined to be a few K by measuring the intensity of lines in spectra recorded by FTIR spectroscopy.Vibrational energy transfer occuring in the expansion between N_2O molecules and different collision partners was investigated on the nu_2+nu_3-nu_2 band of N_2O, again using FTIR spectroscopy. The trend of these transfers was found to be related to the energy difference between the v_2=1 level of N_2O and the closest vibrational state in the collision partner, with the largest population.The sensitivity of the set-up was enhanced by a factor of 5 by increasing the absorption path length, using a multipass system. A procedure to remove the residual gas contribution from the IR spectra was developped, based on the mass spectrometer. Thanks to this sensitivity increase, broadband absorption features of clusters were observed for a C_2H_2-Ar mixture in circular and slit expansions.The optical sensitivity of FANTASIO was again increased by the implementation of the CW-CRDS system. The enhancement over FTIR was calculated to be over a factor 750. Thanks to this drastic improvement, spectral signatures of various clusters were recorded, such as C_2H_2-Ar, C_2H_2 multimers, C_2H_2-N_2O and C_2H_2-CO_2, at high resolution.The role of clustering in generating unusual line shapes of acetylene in an axisymmetric expansion was investigated. We demonstrated that C_2H_2 aggregates produced in the expansion are responsible for central dips observed in the monomer absorption. These acetylene clusters thus appear to be formed in the centre of the expansion, while, unexpectedly, acetylene-Ar complexes are formed at the edge of the conical expansion.Various research prospects were explored during this thesis thanks to the FANTASIO device, opening new research directions. FANTASIO is today operational and defines a useful tool to achieve the study of small clusters by infrared spectroscopy./Le rôle des agrégats dans les atmosphères planétaires et dans le milieu interstellaire est potentiellement important. Cependant, les études sur ce sujet souffrent du manque de données expérimentales. Le but de cette thèse était de développer un dispositif expérimental efficace pour produire au laboratoire des agrégats en quantité suffisante pour permettre l'enregistrement de leur spectre infrarouge à haute résolution et donc l'étude de leurs propriétés physico-chimiques.Durant ce travail, nous avons construit et testé un nouveau dispositif expérimental appelé FANTASIO, basé sur un jet supersonique couplé à un spectromètre de masse, un spectromètre à transformée de Fourier et un système CRDS. Grâce à cet appareillage, différentes expériences sur des molécules à basse température ont été menées.L'expansion supersonique a été cartographiée en utilisant le spectromètre de masse comme une sonde de pression mobile. Cette cartographie nous a permis d'établir les propriétés géométriques des jets supersoniques produits par les orifices circulaire et de type fente, et de déterminer la position de l'orifice virtuel. L'effet de la géométrie de l'expansion sphérique sur le profil de la raie R(0) de la bande nu_3 de N_2O, enregistré par FTIR, a aussi été étudié.Une température rotationnelle de quelques K a été déterminée pour les molécules refroidies en jet supersonique par mesure de la distribution d'intensité de raies dans les spectres enregistrés par FTIR.Le transfert d'énergie vibrationnelle entre des molécules de N_2O et différents partenaires collisionnels a été étudié en analysant l'intensité de la bande nu_2+nu_3-nu_2 de N_2O, enregistré également par spectroscopie FTIR. Il a été trouvé que la tendance de ces transferts est liée à la différence d'énergie entre le niveau v_2=1 de N_2O et l'état vibrationnel le plus proche et le plus peuplé du partenaire collisionnel.La sensibilité du dispositif a été augmentée d'un facteur 5 dû à l'allongement du chemin d'absorption, grâce à l'utilisation d'un système multipassage. Une procédure basée sur l'utilisation du spectromètre de masse et visant à enlever la contribution du gaz chaud résiduel dans les spectres infrarouges a été mise au point. Grâce à cette augmentation de sensibilité, des structures d'absorption non résolues d'agrégats ont été observées dans des expansions en trou et en fente d'un mélange de C_2H_2-Ar.La sensibilité optique de FANTASIO a encore été augmentée par l'ajout au dispositif d'un système CW-CRDS. L'amélioration par rapport au spectromètre à transformée de Fourier a été calculée comme étant supérieure à un facteur 750. Grâce à cette importante amélioration, les signatures spectrales de divers agrégats, tels que C_2H_2-Ar, des multimères de C_2H_2, C_2H_2-N_2O et C_2H_2-CO_2, ont été enregistrées à haute résolution.Le rôle de l'agrégation dans la génération de profils de raie inhabituels dans une expansion en trou de l'acétylène a été étudié. Nous avons démontré que les agrégats de C_2H_2 produits dans le jet supersonique sont responsables des creux observés dans le profil d'absorption du monomère. Ces agrégats apparaissent donc comme étant formés au centre de l'expansion, tandis que, de manière inattendue, les agrégats de C_2H_2-Ar sont formés aux bords de l'expansion conique.Plusieurs idées de recherche ont été explorées durant cette thèse grâce au dispositif FANTASIO, ouvrant de nouvelles directions de recherche. FANTASIO est aujourd'hui opérationnel et se présente comme un outil utile dans l'étude des petits agrégats par spectroscopie infrarouge., Doctorat en Sciences, info:eu-repo/semantics/nonPublished