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On the one hand, Graded Photonic Crystals (GPC) allow to efficiently control the flow of light thanks to the shape of their photonic bands, which we verified by demonstrating a “photonic mirage” at wavelength scale. On the other hand, GRaded INdex (GRIN) optics is undergoing a renewal because it allows downsizing optical systems, opening a new way to optical design. But GRIN optics was limited by a lack of easy to implement fabrication techniques. Nanotechnology enables to efficiently fabricate photonic crystals, which we will implement to fabricate GPC for GRIN optics. The main purpose of this Ph.D. topic is to explore graded photonic crystals and related gradient index optics in the near-infrared domain for applications on Silicon On Insulator (SOI) platforms. Gradient photonic crystals in the microwave band have been investigated by previous Ph.D. students in our group. This work then attempts to extend the application to the near-infrared field. According to the theory of subwavelength electromagnetism, the size of the device should be of the same order of magnitude as the operating wavelength. Thus, unlike the previous microwave field, a big challenge in the NIR field is the fabrication and characterization of the corresponding devices. A significant part of this work is focused on the fabrication and characterization process of gradient photonic crystals in the NIR field. We focus on nano-fabrication technology as well as SNOM characterization. SOI was chosen as the processing platform for this work, considering the good compatibility of the silicon-based platform with photonic devices and its ability to integrate well with nanofabrication techniques. In addition, another emphasized aspect of this work is to explore the effect of the variation of the photonic crystal parameters on its effective refractive index. Thus, the case of normalized frequencies in different photonic crystal energy bands is also a direction of the investigation. We attempt to manipulate the effective refractive index (even negative refractive index) of photonic crystals by changing their parameters. Experimental demonstration of negative refractive index gradient photonic crystal lens and related gradient photonic crystal devices will be highlighted. In summary, we have designed, fabricated and characterized gradient photonic crystal lens in the near-infrared domain., D'une part, les cristaux photoniques à gradient permettent de contrôler la propagation du champ électromagnétique grâce à la courbure de leur structure de bandes, ce que nous avons vérifié en démontrant un 'mirage photonique'. D'autre part, l'optique à gradient d'indice connaît un renouveau parce qu'elle offre de nouvelles possibilités pour la conception optique, notamment elle permet de miniaturiser les systèmes optiques. Les nanotechnologies permettent de fabriquer efficacement des cristaux photoniques ; nous les mettrons en œuvre pour fabriquer des cristaux photoniques à gradient. L'objectif principal de ce sujet de doctorat est d'explorer les cristaux photoniques à gradient et les optiques à gradient d'indice connexes dans le domaine du proche infrarouge pour des applications sur des plates-formes de silicium sur isolant (SOI). Les cristaux photoniques à gradient dans la bande des micro-ondes ont été étudiés par les précédents doctorants de notre groupe. Ce travail tente ensuite d'étendre l'application au domaine du proche infrarouge. Selon la théorie de l'électromagnétisme sub-longueur d'onde, la taille du dispositif doit être du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de fonctionnement. Ainsi, contrairement au domaine précédent des micro-ondes, un grand défi dans le domaine du NIR est la fabrication et la caractérisation des dispositifs correspondants. Une partie importante de ce travail se concentre sur le processus de fabrication et de caractérisation des cristaux photoniques à gradient dans le domaine du proche infrarouge. Nous nous concentrons sur la technologie de nanofabrication ainsi que sur la caractérisation du SNOM. Le SOI a été choisi comme plateforme de traitement pour ce travail, compte tenu de la bonne compatibilité de la plateforme à base de silicium avec les dispositifs photoniques et de sa capacité à bien s'intégrer aux techniques de nanofabrication. De plus, un autre aspect mis en avant dans ce travail est d'explorer l'effet de la variation des paramètres du cristal photonique sur son indice de réfraction effectif. Ainsi, le cas des fréquences normalisées dans différentes bandes d'énergie de cristaux photoniques est également une direction d'investigation. Nous tentons de manipuler l'indice de réfraction effectif (voire l'indice de réfraction négatif) des cristaux photoniques en modifiant leurs paramètres. La démonstration expérimentale d'une lentille en cristal photonique à gradient d'indice de réfraction négatif et de dispositifs en cristal photonique à gradient connexes sera mise en évidence. En résumé, nous avons conçu, fabriqué et caractérisé une lentille à gradient de cristaux photoniques dans le domaine du proche infrarouge.

The increase of greenhouse gases concentration in the atmosphere leads to global warming, which has aroused widespread concern in society. Studying the earth's atmosphere and predicting future climate change are closely related to the accurate observation of greenhouse gas concentrations. At present, the high spectral resolution instruments used to observe column concentration of atmospheric greenhouse gases generally have large sizes and high costs, which are not conducive to monitor the greenhouse gases on a large scale. The laser heterodyne radiometer with high resolution can be made small, low-power consumption, compact and robust. It is conducive to the realization of the mobile observation of atmospheric greenhouse gases in the field. This thesis mainly focuses on infrared laser heterodyne detection technology and application. The main work and innovations of the thesis are as follows : An all-fiber dual-channel laser heterodyne radiometer was developed to detect CH₄ and CO₂ in the atmospheric simultaneously. In the device, a fiber optic switch and other fiber optic devices were used to improve the stability and reliability of the measurement system significantly. Continuous observation experiments were performed in Hefei, and the measurement results are approximately consistent with the GOSAT results. The integrated instrument also conducted field observations in Qinghai province. Then, an interband cascade laser based mid-infrared LHR has been demonstrated in an attractive atmospheric window of 3-5 μm, for the first time, in ground-based solar occultation mode. High-resolution (0.0033 cm⁻¹) spectra near 3.53 µm were obtained for simultaneous atmospheric observations of HDO and CH₄. Finally, an external cavity laser based laser heterodyne radiometer for the detection of ¹³CO₂ and ¹²CO₂ in the atmospheric was developed. The external cavity laser was used as the local oscillator to implement the continuous spectrum measurement in the range of 6248.5 cm⁻¹∼ 6256 cm⁻¹. And the atmospheric transmittance of ¹²CO₂ and ¹³CO₂ in the entire atmosphere was obtained., La mesure des profils de concentration verticale des gaz à effet de serre (GES) est extrêmement importante pour notre compréhension de la qualité de l’air régional et des tendances du changement climatique mondial. Dans ce contexte, la technique du radiomètre hétérodyne au laser (LHR) a été développée pour les mesures à distance au sol des GES dans la colonne atmosphérique. Le rayonnement solaire subissant une absorption par plusieurs espèces dans l'atmosphère est couplé à un instrument LHR dans lequel la lumière du soleil est mélangée à un oscillateur local (OL), généralement une source laser accordable, dans un photodétecteur rapide. Le battement de la note aux radiofréquences (RF) résultant de ce photomélange contient des informations sur l'absorption des molécules ciblées par LO. L'analyse de la fréquence LO sur les lignes d'absorption moléculaires cibles permet d'extraire les caractéristiques d'absorption correspondantes de l'absorption totale du rayonnement solaire par toutes les molécules de la colonne atmosphérique. Dans le présent travail, des instruments LHR fonctionnant dans le proches-IR (~ 1,5 µm) et la mi-IR (3,5 µm) ont été développées. Des campagnes de mesure sur le terrain ont été réalisées à Dunkerque en France et à Hefei en Chine. Les spectres du CH₄, du CO₂ (y compris ¹³CO₂ / ¹²CO₂), de la vapeur d'H₂O vapeur ainsi que son isotopologue HDO dans la colonne atmosphérique ont été mesurés.

Les bactéries sont des microorganismes unicellulaires participant à de nombreux processus biologiques. Les espèces impliquées dans la fermentation lactique et la croissance des plantes suscitent un intérêt particulier en agro-industrie. L’identification de souches bactériennes est essentielle pour concevoir des ferments lactiques pour les produits laitiers et des biofertilisants pour les sols. Les techniques actuelles d’identification des bactéries sont destructives, et nécessitent donc de préparer des échantillons dédiés aux analyses. L’objectif de ce travail est de développer une méthode de criblage par spectroscopie UV-Vis-NIR de bactéries inoculées sur boîtes de Pétri, afin d’en évaluer le potentiel en tant qu’alternative simple, rapide et non destructive aux outils de diagnostic conventionnels. Un protocole de mesure a tout d’abord été établi sur un nombre restreint de souches bactériennes pour un spectromètre NIR et un spectromètre UV-Vis-NIR. 142 souches de bactéries lactiques et 76 souches de rhizobactéries favorisant la croissance des plantes ont ensuite été inoculées sur milieu gélosé puis analysées avec les deux instruments au cours de plusieurs expérimentations. Un biais associé à ces séries d’inoculations et de mesures était présent sur les spectres bruts. Une réduction de ce biais a été possible en corrigeant les acquisitions par rapport aux spectres de boîtes de gélose pure réalisées à chaque expérimentation. Une analyse exploratoire des données spectrales a mis en évidence des différences entre les genres et les espèces des bactéries. Elles ont majoritairement été attribuées aux polysaccharides contenus dans les parois cellulaires, constituants la capsule bactérienne ou sécrétés dans l’environnement extracellulaire. Des modèles de classification ont été développés avec les données spectrales par PLS-DA et réseaux de neurones artificiels. Leurs performances ont été comparées en prédiction sur 84 souches de bactéries lactiques isolées de laits crus et 19 souches de rhizobactéries supplémentaires. Les taux de classification correct des meilleurs modèles obtenus sont respectivement de 70% et 63% pour le genre et l’espèce des bactéries lactiques, et de 66% pour le genre des rhizobactéries. Des pistes d’amélioration ont été proposées pour améliorer les performances et étendre les applications de la méthode

This study examined the effects of long-term storage conditions on the chemical composition, pepsin-cellulase dry matter digestibility (PCDMD), and visible (VIS)/near infrared spectra (NIR) of forage. Eighteen samples of different whole-crop maize varieties originally harvested in 1987 were used. After drying, these samples were analyzed in the laboratory for ash, crude protein (CP), structural carbohydrates, total soluble carbohydrates (TSC), starch and PCDMD, and the remaining samples were stored frozen (at &minus, 20&deg, C) or at barn temperature (ambient temperatures ranged from &minus, 8.5 &deg, C to 27.1 &deg, C). In 2016, the samples were analyzed for ash, CP, structural carbohydrates, TSC, starch and PCDMD. The visible/NIR spectra of both storage methods were obtained. Chemical composition and PCDMD analyses revealed significant differences (p &lt, 0.05) between the storage methods for TSC but not for the other parameters (p &gt, 0.05). After sample harvesting in 1987, the analyses were compared with those in 2016. It was found that the post-harvest TSC and ash content were higher (p &lt, 0.05) and lower (p &lt, 0.05), respectively, during 2016. No significant differences were found for starch and PCDMD. Important differences between the VIS/NIR spectra of both storage methods were obtained in the VIS segment, particularly in the area between 630 and 760 nm. We concluded that storing dry forage samples at ambient temperature for a very long time (29 years) did not change their nutritive value compared to the values obtained before storage.

With the development of cloud computing and video streaming, the amount of data transmitted across the Internet has skyrocketed during the last decade. It now represents between 6 % and 10 % of the global energy consumption, and is expected to keep rising with the emergence of Internet of Things applications. However, the limits of the current infrastructure are already becoming apparent. Integrated photonics has brought new concepts to overcome the limitation of electronics such as all-optical signal processing or optical interconnects. In particular, silicon photonics has enabled the realisation of photonic integrated circuits able to perform these complex tasks on a chip and compete with their electronic counterparts. Moreover, integrated designs benefit from better robustness, stability and compactness as well as a reduced energy consumption. Integrated light sources have been developed to drive these photonic integrated circuits. Integrated mode-locked lasers are especially interesting since they provide both a regular pulse train and a stable mode comb. These lasers rely on the combination of a multimode laser and a saturable absorber to phase-lock the modes of the cavity. Despite some progress towards their integration on a chip, their size is still in the millimetre to the centimetre range. Since the quality of the generated pulse train is related to the effective length of the cavity, which is the product of the group index of the guided mode and the actual length of the cavity, their miniaturisation remains a challenge.In this PhD work, a novel design based on the use of slow-light (high ng) in photonic crystals to achieve further miniaturisation of integrated mode-locked lasers is studied. Indeed, slow light allows us to keep the effective length of the cavity high in a compact design with group indices one order of magnitude higher than in standard cavities. In order to reach mode-locking, a wide regular mode comb must be present in the cavity spectrum. Nonetheless, the strong dispersion of slow light modes in photonic crystals limits the spectral width of the regular mode comb. Using dispersion engineering, the bandwidth of the mode comb can be drastically improved. Photonic crystal cavities exploiting dispersion-engineered slow light in active III-V materials on silica were designed using numerical simulations, then fabricated and characterised to demonstrate the validity of this approach and study its potential limitations. We show that in spite of the effect of fabrication-induced disorder, regular mode combs can be generated in cavities as long as 45,5 µm with a group index around 30. These cavities may allow for an 8-fold size reduction of mode-locked lasers compared to standard waveguide designs. In the future, a saturable absorber such as graphene could be introduced onto the cavities in order to achieve mode-locking., Le trafic internet a connu un accroissement sans précédent au cours de la dernière décennie avec l’essor du cloud computing et de la diffusion de flux vidéo, à tel point que le secteur des télécommunications représente aujourd’hui entre 6 % et 10 % de la consommation énergétique mondiale. Tandis que cette croissance doit continuer de s’accélérer avec le développement des objets connectés, les limites de l’infrastructure actuelle commencent à apparaître.La photonique intégrée propose de répondre à ces problèmes à l’aide du traitement tout optique de l’information et des interconnexions optiques. Le développement de la photonique sur silicium a permis la conception de circuits photoniques intégrés capables de réaliser ces fonctions complexes sur puce. L’intégration apporte également ses propres avantages, tels qu’une robustesse, une stabilité et une compacité accrues, ainsi qu’une consommation d’énergie réduite. Pour alimenter ces circuits photoniques, des sources intégrées compactes ont vu le jour. En particulier, les lasers à blocage de modes intégrés permettent de générer à la fois un train d’impulsion régulier et un peigne de modes stable. Ces composants exploitent la combinaison d’un laser multimode et d’un absorbant saturable pour mettre en phase les modes de la cavité. Si de tels lasers sur puce ont été mis au point, ils restent toutefois relativement longs (de l’ordre du millimètre, voire du centimètre), et leur miniaturisation est complexe, car la longueur effective de la cavité, égale au produit de l’indice de groupe et de la longueur de la cavité joue un rôle primordial dans la qualité du train d’impulsions généré.Dans cette thèse, une approche basée sur l’utilisation de la lumière lente est développée pour permettre la réalisation de lasers pulsés compacts et intégrés sur puce. La lumière lente (fort indice de groupe) permet en effet de conserver une grande longueur effective dans une cavité compacte. Ce ralentissement de la lumière peut être généré à l’aide des cristaux photoniques. Pour atteindre le régime de blocage de modes, le spectre de la cavité associée doit également présenter un peigne de modes équidistant, ce qui est difficile à obtenir à cause de la dispersion typiquement très élevée des modes lents. Grâce à l’ingénierie de dispersion dans les cristaux photoniques, une bande linéaire à faible vitesse de groupe peut être créée pour obtenir un peigne de modes équidistants sur une grande largeur spectrale. Des cavités optimisées alliant lumière lente, ingénierie de dispersion, et matériaux III-V reportés sur silice ont été conçues par simulations numériques, puis fabriquées et caractérisées pour étudier la viabilité de cette approche et ses limites. Les mesures montrent que malgré les effets du désordre induit par la fabrication dans le cristal photonique, des cavités laser multimodes de 45,5 µm de longueur et d’indice de groupe de l’ordre de 30 sont réalisables. Ces cavités peuvent prétendre à une réduction de longueur d’un facteur 8 par rapport à leurs équivalents basés sur des guides standards. Enfin, la géométrie de ces cavités est compatible avec le transfert d’un absorbant saturable tel que le graphène pour atteindre, dans le futur, le régime de blocage de modes.

India and Belgium have jointly established two 4-meter class optical telescopes at Devasthal located in Nainital, India. After successful installation of the 3.6-m modern new technology Devasthal Optical Telescope (DOT) in 2015, it was technically activated by premiers of both countries from Brussels on March 30, 2016. Since then, the 3.6-m DOT has been used for both optical and near-Infrared (NIR) observations for a number of research proposals. The best angular resolution achieved is 0″.4 indicating that the optics of the 3.6-m DOT is good and capable of providing images of celestial bodies with sub-arc-second resolution. The observations provide proof that the care taken in the construction of the telescope dome building has paid a rich dividend as their thermal mass is so low that it has not degraded the natural atmospheric seeing at Devasthal measured about two decades ago during 1997 to 1999 using differential image motion monitor. A few preliminary scientific results obtained from recent observations are presented along with performance and global potential of the 3.6-m DOT in the field of galactic astronomy. The 3.6-m DOT is capable of providing internationally competitive science once high resolution spectrograph and other planned modern back-end instruments become operational. Geographical location of the observatory has global importance for time domain and multi-wavelength astrophysical studies.

International audience; In this article, a set of 50 turbid liquid samples with different levels of absorption and scattering properties were prepared and measured at various orientations of polarizers and analyzers to obtain the 16 elements of the complete Muller matrix. Partial Least Square (PLS) was used to build calibration models in order to assess the potential of polarization spectroscopy through the elements of Muller matrix to predict chemical and physical parameters.

International audience; The potential of multispectral VIS-NIR imaging to discriminate beef meat muscles in relation with their type and animal origin was examined in the present study. Two hundred and forty muscles of three types (Longissimus thoracis, Biceps femoris and Semimembranosus) were obtained from the carcasses of three types of animals, two late-maturing cattle types of animals (Limousin and Blond d'Aquitaine) that grow slowly and deposit more muscles and less fat, compared to one early-maturing cattle types of animals (Angus) which tends to have muscles richer in collagen and in intramuscular fat. Two hundred and forty cube images were collected with nineteen emitting LEDs (405 to 1050 nm) using the Videometer Lab2 device. The image cubes were processed in order to extract image mean spectra and image shape features from co-occurrence and difference of histogram matrices. The results of the PLSDA performed on image texture features and spectral data show a maximum ranging from 63.5 to 83% of good classification depending on the muscle and breed considered. This study demonstrated the promising potential of the VIS-NIR multispectral imager to characterize beef meat muscles based on muscle type and its animal origin.

International audience; The combination of aerial images acquired in the visible and near infrared spectral ranges is particularly relevant for agricultural and environmental survey. In unmanned aerial vehicle (UAV) imagery, such a combination can be achieved using a set of several embedded cameras mounted close to each other, followed by an image registration step. However, due to the different nature of source images, usualregistration techniques based on feature point matching are limited when dealing with blended vegetation and bare soil patterns. Here, another approach is proposed based on i mage spatial frequency analysis. This approach, which relies on the Fourier-Mellin transform, has been adapted to homographic registration and distortion issues. It has been successfully tested on various aerial image sets, and has proved to be particularly robust and accurate, providing a registration error below 0.3 pixels in most cases.

International audience; In the dataset presented in this article, 36 sludge samples were characterized. Rheological parameters were determined and near infrared spectroscopy measurements were realized. In order to assess the potential of near infrared spectroscopy to predict rheological parameters of sludge, Partial Least Square algorithm was used to build calibration models.

Adaptive Optics (AO) allows the correction of the atmospheric effects on the images. This technic is today mature in astronomy. However the future systems require more advanced developments to increase sky coverage. In that, recent Avalanche PhotoDiodes (APD) arrays are promising by providing possible low flux wave-front sensing from visible to near infra-red. Other applications are also searching for take advantage of AO, like space observation or free space optical telecommunications. The integration of the ODISSEE AO bench at the OCA provides a sky acces for new concepts validation in many fields.We present in this PhD thesis the approach to calibrate and optimize the bench. We carry out a detailed analysis of error sources from a complete characterization of the system and of its results in operation, supported by a fitted modeling. These works enable guide future bench optimization works, and represent a gain in terms of operability for space observation and telecom, where ODISSEE has an unique status in Europe.In parallel we prepare the implementation of APD array for Wave-Front Sensing (WFS), by studying the RAPID camera. This involves analysing the impact of cosmetic and Fixed Pattern Noise (FPN) propagation on WFSensing in AO. Therefore we propose a FPN modeling and its propagation in AO. These works allow to design an optimize a RAPID wave-front sensor, taking advantage of the major breakthrough of APD arrays for AO., L’Optique Adaptative (OA) permet de corriger les perturbations de l’atmosphère sur la formation des images au sol. Délicate à mettre en oeuvre en astronomie, des développements sont requis pour les futurs systèmes afin d’augmenter la couverture du ciel. L’avènement des matrices de PhotoDiodes à Avalanche (APD) est en ce sens prometteur, en rendant possible l’analyse de front d’onde faible flux du visible au proche infrarouge. D’autres domaines cherchent également à bénéficier de l’OA, tel que la surveillance de l’espace ou les télécommunications optiques en espace libre. L’intégration du banc d’OA ODISSEE à l’OCA offre un accès au ciel pour valider les nouveaux concepts dans chacun de ces domaines.Nous présentons dans ce mémoire la démarche suivie afin d’étalonner le banc. Une analyse fine des sources d’erreur est réalisée à partir d’une caractérisation complète du système et de ses résultats en fonctionnement, appuyée par une modélisation au préalable recalée. Ces travaux permettent de guider les améliorations futures, et représentent de plus un gain en opérabilité dans les domaines de la surveillance et des télécommunications, où ODISSEE a acquis un statut unique en Europe.Parallèlement, nous préparons la mise en oeuvre en analyse de front d’onde d’un détecteur APD, autour de l’étude de la caméra RAPID. Il s’agit d’étudier l’impact en OA des défauts de cosmétique, et du Bruit Spatial Fixe (BSF). Nous en proposons une modélisation et simulons sa propagation. Ces travaux ouvrent la voie à la conception d’un ASO RAPID optimisé, tirant parti de l’avancée majeure que constitue cette nouvelle génération de détecteur pour l’OA.

International audience; Hyperspectral imaging has become an interesting non-destructive way to spatially characterize various materials such as vegetation. Because several leaf biochemical compounds affect the visible and near-infrared reflectance, they can potentially be retrieved from the measured spectral profile. At leaf scale, usual methods are either statistically- or physically-based. On the one hand, statistical methods aim at extracting a statistical relationship between spectral data and targeted variable(s), thus potentially requiring the construction of a large calibration database to get to an acceptable robustness. On the other hand, physically-based methods use the knowledge of leaf optical properties to retrieve the targeted variables without any calibration. Although being highly effective in ideal laboratory conditions, these methods do not scale well to the close range remote sensing case because they require the signal to be measured in every direction using an integrating sphere. In this study, we propose an improvement of a physically -based model that overcomes the need for multi-angle measurements. This model is then applied to the retrieval of water and dry matter contents from NIR hyperspectral images. This method is based on the PROSPECT radiative transfer model that has been much used to characterize the relationship between the directional-hemispherical reflectance of monocotyledon and dicotyledon species and their biochemical content at leaf level. However, because PROSPECT simulates the sum of both specular and diffuse reflected fluxes over the whole hemisphere, it cannot directly be applied to hyperspectral images of leaves. Using a single light source assumed to be directional, we show that adding two parameters to the PROSPECT model enables the model to be used with hyperspectral measurements. The first parameter is a multiplicative term that is related to local leaf angle and illumination zenith angle. The second parameter is an additive specular-related term that models surface bidirectional effects. The resulting enhanced PROSPECT-based model can therefore be inverted from hyperspectral measurements to retrieve the foliar content, surface effects and leaf local topography. We tested this method on seven leaf species with images acquired in laboratory using a SWIR (1-2.5 µm) hyperspectral camera. Each leaf was imaged in three positions corresponding to average incident angles of 10°, 30° and 50°. Lighting was provided by a collimated halogen source positioned close to the camera. After each image acquisition, water and dry matter contents were evaluated using destructive measurements as these PROSPECT variables have the greatest influence on reflectance in this spectral range. When tested on horizontal leaves, our model accurately retrieved water (R²=0.98,RMSE=24%) and dry matter (R²=0.85,RMSE=16%) contents. Results obtained with both flat and tilted leaves did not show significant decrease in performance, either for water (R²=0.95,RMSE=28%) or dry matter (R²=0.84,RMSE=17%) contents. These results were better than those obtained with PROSPECT alone, i.e., R²=0.79 and RMSE=28% for water content, and R²=0.67 and RMSE=26% for dry matter content. In addition, the estimated spatial distribution of model parameters was clearly not affected by variable surface effects and leaf local topography, thus proving the relevance of the proposed model for hyperspectral imaging compared to original PROSPECT.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Une dispersion solide obtenue par extrusion à chaud suscite des questions portant sur : Les possibles modifications chimiques ou morphologiques engendrées sur le produit fini L'homogénéité du mélange obtenu La teneur en humidité ou la présence et en quelles concentrations d'impuretés Les interactions ou modifications générées par le procédé Les techniques de spectroscopie comme le Proche infrarouge ou le Raman permettent en ligne ou à côté de façon non destructive et sans danger de mieux comprendre le procédé en temps réel et au travers de multiples mesures faites dans la filière. Le Proche infrarouge révèle l'impact des différents paramètres de l'extrusion en ligne et donne une information essentielle pour le déploiement (scale up). Il permet de quantifier et suivre chimiquement et physiquement tous les composants détectables par cette technique. Le Raman complète l'approche par sa capacité à imager sur des coupes la distribution des différents constituants.

International audience; In the context of the RHEA European project addressing site-specific weeding on arable crops, a complete aerial image acquisition chain has been developed, providing a geo-referenced multispectral image of a total parcel with 1 cm spatial resolution. Robust automatic ground control point detection and near infrared - visible sensor image registration modules have been implemented and associated with the MicMac photogrammetric software suite to provide a fully automatized mosaicking procedure. This procedure has been successfully applied on various maize and wheat crops for weed patch detection, but could be extended to other precision agriculture applications, especially those requiring a very high spatial resolution.

International audience; Sugar beet is the second biggest world contributor to sugar production and the only one grown in Europe. Great efforts are currently being made to preserve and enhance its competitiveness. Within this context, one of the main bottlenecks identified is the lack of effective tools for assessing sugar content in unprocessed sugar beet roots. In the sugar industry, NIRS has been long used to monitor product quality on sugar processing lines in both sugar beet and cane industrial processes. The main work have been performed on beet brei although some authors studied the feasability of predicting sucrose content of intact and sliced beets. The results are of very good quality, however the beet peel is still a real problem to acquire signals of sufficient quality. Optical fibers are an essential component for remote optical measurements and have been extensively used to deliver and collect light in optical setups. By invasive but non destructive measurement, the fiber-optic probe could be an effective tools for rapid assessment of sugar content of intact beets and deal with the problem caused by the presence of beet peel. The objective of this work is to evaluate the use of a self-designed fiber-optic probe for the estimation of Soluble Solid Content (SSC) in intact sugar beets. Two geometries were tested : a single-fiber probe and a multiple-fiber probe. The impact of different components of the probe were analyzed, such as fiber diameter, distance between illumination and collection fiber in order to optimize optical setup of the probe. Total reflectance over the [400-2500 nm] spectral range, of 180 sugar beet samples, were measured with the two probes. Immediately after spectrum acquisition, Soluble Solids Content measurements were achieved for each sample. Partial Least Square (PLS) algorithm was used to calibrate the SSC estimation of the sugar beets With the single-fiber probes and for the two tested diameters, the results were not satisfactory. The better correlation coefficient and the ratio of sample standard deviation to standard error of prediction are respectively equal to 0.757 and 2.02. For this configuration, the measured signal is mainly composed by the specularly reflected light, which overlaps and therefore masks the information related to chemical absorbance of SSC. On the contrary, Partial Least Squares regression (PLSr) models showed good performance in the estimation of SSC with the multiple-fiber probes. For two different positions of the collecting fiber, results showed good correlation between SSC and reflectance spectra for intact sugar beets, with a correlation coefficient higher than 0.90 and a ratio of sample standard deviation to standard error of prediction higher than 3.30. These first results are very promising. However, further improvement are needed in order to achieve a satisfactory accuracy: •optimization of the distance between emitting and collecting fiber, •reducing the multiple scattering using several preatraitements, •increasing the number of samples in order to increase the robustness of the models.

International audience; Near-infrared spectroscopy (NIRS) is a powerful non-destructive analytical method used to analyze major compounds in bulk materials and products and requiring no sample preparation. It is widely used in routine analysis and also in line in industries, in vivo with biomedical applications, or in field for agricultural and environmental applications. However, highly scattering samples subvert Beer-Lambert law's linear relationship between spectral absorbance and the concentration. Instead of spectral pre-processing, which is commonly used by NIR spectroscopists to mitigate the scattering effect, we put forward an optical method, i.e., coupling polarized light with NIR spectrometry, to free spectra from scattering effect. This should allow us to retrieve linear and steady conditions for spectral analysis. When tested in visible-NIR (Vis-NIR) range (400-800 nm) on model media, mixtures of scattering and absorbing particles, the setup provided significant improvements in absorber concentration estimation precision as well as in the quality and robustness of the calibration model.

Ces dernières années, la spectroscopie dans le proche infrarouge et la spectroscopie de fluorescence ont fait preuve d’une efficacité remarquable pour l’obtention d’estimations rapides et précises des paramètres de qualité des produits agricoles. Cette synthèse fait le point de l’état des connaissances sur l’application de ces technologies pour l’estimation de la qualité de la viande et des produits carnés. Un bref rappel des fondements théoriques des techniques est d’abord exposé. Les possibilités actuelles de leur application analytique aux différents paramètres de la qualité de la viande sont ensuite décrites. Les deux techniques montrent un grand potentiel pour la prédiction des composants du muscle et la détermination des différents paramètres de la qualité de la viande. Cependant, malgré l’important effort de recherche réalisé jusqu’à présent sur le sujet, la plupart des résultats montrent que leur utilisation pratique reste encore limitée. Les causes de ces performances sont décrites. Les résultats de l’utilisation de la spectroscopie dans le proche infrarouge dans une optique de traçabilité sont plus prometteurs. Cette technologie peut être utilisée pour détecter différentes types de viande entrant dans la composition des produits carnés, différencier la viande fraiche de la viande décongelée ou pour authentifier l’alimentation des animaux., In recent years, near infrared reflectance spectroscopy and fluorescence spectroscopy have proved to be very efficient and advanced techniques for monitoring the quality attributes of agricultural products. The present review gives an overview on the state of knowledge of the use of these technologies for the estimation of the quality of meat and meat products. Firstly, the principles of both techniques are presented, and the actual possibilities of their analytical applications for estimating the attributes of meat quality are described. Both techniques show a great potential to predict the muscle composition and meat quality. However, in spite of the great research effort performed, their application in practice is still limited. The causes of these performances are discussed. Otherwise, near infrared reflectance use for traceability is more advanced. The results seem very promising when this technique is used for detecting different meat types in the composition of meat products, for discriminating fresh from frozen-thawed meat or for the authentication of animal feeding.

Mass loss of evolved stars is still largely mysterious, despite its importance as the main evolution engine for the chemical composition of the interstellar medium. For red supergiants (RSG), the triggering of the outflow and the mechanism of dust condensation remain unknown. Concerning red giant stars, we still do not know how their mass loss is able to form a bipolar planetary nebula. During my PhD thesis, I observed evolved stars with high angular resolution techniques. They allowed us to study the surface and the close environment of these stars, from where mass loss originates. With near-Infrared interferometric observations, I characterized the water vapor and carbon monoxide envelope of the nearby RSG Betelgeuse. I also monitored a hot spot on its surface and analyzed the structure of its convection, as well as that of Antares (another very nearby supergiant) thanks to radiative hydrodynamical simulations. Diffraction-Limited imaging techniques (near-Infrared adaptive optics, ultraviolet space telescope) allowed me to observe the evolution of inhomogeneities in the circumstellar envelope of Betelgeuse and to discover a circumstellar disk around L2 Puppis, an asymptotic giant branch star. These multi-Scale and multi-Wavelength observations obtained at several epochs allowed us to monitor the evolution of the structures and to derive information on the dynamics of the stellar environment. With a wider stellar sample expected in the next few years, this observing program will allow a better understanding of the mass loss of evolved stars., Les mécanismes physiques de la perte de masse des étoiles évoluées sont encore largement inconnus. Ce processus essentiel est pourtant le moteur principal de l'évolution chimique du milieu interstellaire. Pour les supergéantes rouges (SGR), le déclenchement de l'éjection de la matière et les mécanismes de condensation de la poussière demeurent mal compris. La façon dont les géantes rouges parviennent à former des nébuleuses planétaires non-Sphériques est aussi inconnue. Au cours de ma thèse j'ai étudié des étoiles évoluées grâce à des techniques de haute résolution angulaire permettant de détailler leur surface et leur environnement proche où se trouve l'origine de la perte de masse. À partir d'observations interférométriques en infrarouge (IR), j'ai caractérisé l'enveloppe de vapeur d'eau et de monoxyde de carbone de la SGR Bételgeuse. J'ai également suivi l'évolution d'un point chaud à sa surface et analysé la structure de sa convection ainsi que celle d'Antarès (une autre SGR très proche) grâce à des simulations hydrodynamiques radiatives. L'imagerie à la limite de diffraction (optique adaptative en IR, télescope spatial en ultraviolet) m'a permis d'étudier l'évolution des inhomogénéités de l'enveloppe circumstellaire de Bételgeuse et découvrir un disque circumstellaire autour de L2 Puppis, une étoile de la branche asymptotique des géantes. Ces observations multi-Longueurs d'onde, répétées à plusieurs époques, m'ont permis d'initier un suivi temporel et d'apporter des informations sur la dynamique en jeu. Renouvelé sur un plus grand échantillon d'étoiles dans les années à venir, ce programme permettra de mieux appréhender la perte de masse des étoiles évoluées.

International audience; NIR Spectroscopy ability was investigated to assess the fruit structure effect (passion fruit, tomato and apricot) on prediction performance of soluble solids content (SSC) and titratable acidity (TA). Relationships between spectral wavelengths and SSC and TA were evaluated through the application of chemometric techniques based on partial least squares (PLS). Good prediction performance was obtained for apricot with correlation coefficients of 0.93 and 0.95 for SSC and TA and root mean square errors of prediction (RMSEP%) of 3.3% and 14.2%, respectively. For the passion fruit and tomato, the prediction models were not satisfactorily accurate due to the high RMSEP. Results showed that NIR technology can be used to evaluate apricot internal quality, however, it was not appropriate to evaluate internal quality in fruits with thick skin, (passion fruit), and/or heterogeneous internal structure (tomato).

16th International Conference on Near Infrared Spectroscopy, La Grande-Motte, FRA, 02-/06/2013 - 07/06/2013; International audience; The objective of this study was to evaluate the potential of proximal hyperspectral imaging to (i) calibrate a model to predict soil respiration under controlled conditions, and (ii) to determine both spatial and temporal variations in soil respiration at a hundreds of micrometer scale. Calibration models based on spectra and respiration measured on standards were built then applied on hyperspectral images acquired on soil mesocosms (400 cm²), in order to predict their respiration pixel by pixel (0.2 mm²). The quality of the models was acceptable but their application to produce prediction maps faced some technical problems due to hyperspectral technology.

The Clement Ader Institute of Albi and the von Karman Institute followsince numerous years works about IR radiometry with the aim to do quantitativethermography (true temperature measurement without contact). These works allowedto explore potentiality several spectral bands :8-12µm, 3-5µm and recently the0.75-1.7µm band (near IR) with the help of CCD camera (Si) or VisGaAs camera.Studies done in this specific domain have underlined some perturbations emphasizedat high-temperature (T>800◦C). This work has to deal in details with thetreatment of parameters playing a role in camera measurements. The first of theseparameters is the emissivity, this treatment is made in another thesis. The secondparameter affects particularly the hot spot location and the spatial distortion. Thisperturbation comes from convective effect present around every hot objects.Thepurpose of this thesis is to analyze this effect and to correct it. Indeed, when a hotobject is in a colder surrounding media, a temperature gradient is shaped aroundthe object and thus a refractive index gradient too. This phenomena brings inevitablydistortions of the spatial information received by the camera. The goal of thiswork will be to estimate and correct error made on temperature and/or distortionmeasurement by CCD or VisGaAs camera on hot object.We chose to focus our workon the convective plume created by a hot horizontal disk. This study will be donewith an experimental and a numerical approach. For the numerical approach, a raytracingcode has been developed in order to obtain numerically the displacementdue to the light deviation occurring in the perturbation. The input data of the codeis the refractive index of the hot air present around the object. This refractive index,depending on the wavelength, can be found directly from the temperature thanksto the Gladstone-Dale law. The temperature is given by a CFD software such asFLUENT. Experimentally, we will use the Background Oriented Schlieren (BOS)method in order to retrieve the displacement. We can see that the displacement canreach 4 pixels in the plume (corresponding to 1mm in this case). This perturbationhas been studied for several spectral bands (visible, near infrared, infrared). Finally,some solutions of correction are given, like using the inverse Abel Transformin order to retrieve from the 2D displacement, a 3D (axisymmetric) refractive indexfield that we will implement in the ray-tracing code and consequently predict thedisplacement for any kind of wavelength or distance (distance between the cameraand the object)./L’Institut Clément Ader Albi (ICAA) et l’Institut von Karman (IVK)mènent depuis un certain nombre d’années des travaux sur la radiométrie IR dansle but de faire de la thermographie quantitative (mesure de température vraie sanscontact). Ces travaux ont permis d’explorer les potentialités de plusieurs bandesspectrales :8-12µm, 3-5µm et plus récemment la bande 0,75-1,7µm (proche IR) àl’aide de caméras CCD (Si) ou VisGaAs. Les travaux effectués dans ce domainespectral ont permis de mettre en évidence un certains nombre de perturbationsrenforcées par les hautes températures (T>800◦C). Cette thèse aborde de façon détailléele traitement d’un certain nombre de grandeurs d’influence liées à la mesurede différents paramètres dans le domaine du proche IR mais également étendus auxdomaines du visible et de l’IR. La première de ces grandeurs est l’émissivité dont letraitement a déjà été abordé par d’autres études. La seconde grandeur d’influencetouche plus particulièrement à la localisation des points chauds sur l’objet et la distorsiondu champ de température apportée par les effets convectifs présents autourd’un objet à haute température, elle est le coeur de cette thèse. En effet, lorsqu’unepièce chaude se trouve dans un milieu ambiant beaucoup plus froid, il se crée ungradient de température et donc d’indice de réfraction autour de la pièce. Or lescaméras travaillant dans les différentes bandes spectrales vont être plus ou moinssensibles à ces variations d’indices de réfraction du fait de la dépendance de l’indiceoptique avec la longueur d’onde et de la résolution spatiale de la caméra utilisée.Ce phénomène, appelé effet mirage, entraîne inévitablement une déformation desinformations spatiales reçues par la caméra. Le but de cette thèse a donc été d’estimeret de proposer une première approche pour corriger l’erreur faite sur la mesurede température et/ou de déformation faites par caméras sur des pièces chaudes.La démarche générale du travail a donc été dans un premier temps de calculer lechamp de température autour de l’objet considéré en se ramenant d’abord à des cassimplifiés. On en a déduit alors le champ de réfraction entraînant une « déformation» de l’objet, en faisant le lien entre T et n. Cette étape correspond à l’approchenumérique de notre étude. Cette étape numérique a été réalisé à l’aide d’un outil delancer de rayons développée à l’ICA. L’approche expérimentale a consisté à l’utilisationde méthodes telle que la BOS (Background Oriented Schlieren), la PIV,la srtioscopie afin de déduire le champ de déplacements provoqué par le panacheconvectif. Ces résultats ont été comparés à la méthode numérique et ceci pour différenteslongueurs d’ondes. Enfin, une stratégie de correction d’images perturbéesa été abordé à l’aide de méthodes telles que la transformée d’Abel inverse afin deremonter au champ d’indice de réfraction 2D axisymétrique à partir d’une déformationplane., Doctorat en Sciences de l'ingénieur, info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’Institut Clément Ader Albi (ICAA) et l’Institut von Karman (IVK) mènent depuis un certain nombre d’années des travaux sur la radiométrie IR dans le but de faire de la thermographie quantitative (mesure de température vraie sans contact). Ces travaux ont permis d’explorer les potentialités de plusieurs bandes spectrales : 8-12µm, 3-5µm et plus récemment la bande 0,75-1,7µm (proche IR) à l’aide de caméras CCD (Si) ou VisGaAs. Les travaux effectués dans ce domaine spectral ont permis de mettre en évidence un certains nombre de perturbations renforcées par les hautes températures(T>800°C). Cette thèse aborde de façon détaillée le traitement d’un certain nombre de grandeurs d’influence liées à la mesure de différents paramètres dans le domaine du proche IR mais également étendus aux domaines du visible et de l’IR. La première de ces grandeurs est l’émissivité dont le traitement a déjà été abordé par d’autres études. La seconde grandeur d’influence touche plus particulièrement à la localisation des points chauds sur l’objet et la distorsion du champ de température apportée par les effets convectifs présents autour d’un objet à haute température, elle est le coeur de cette thèse. En effet, lorsqu’une pièce chaude se trouve dans un milieu ambiant beaucoup plus froid, il se crée un gradient de température et donc d’indice de réfraction autour de la pièce. Or les caméras travaillant dans les différentes bandes spectrales vont être plus ou moins sensibles à ces variations d’indices de réfraction du fait de la dépendance de l’indice optique avec la longueur d’onde et de la résolution spatiale de la caméra utilisée. Ce phénomène, appelé effet mirage, entraîne inévitablement une déformation des informations spatiales reçues par la caméra. Le but de cette thèse a donc été d’estimer et de proposer une première approche pour corriger l’erreur faite sur la mesure de température et/ou de déformation faites par caméras sur des pièces chaudes. La démarche générale du travail a donc été dans un premier temps de calculer le champ de température autour de l’objet considéré en se ramenant d’abord à des cas simplifiés. On en a déduit alors le champ de réfraction entraînant une « déformation » de l’objet, en faisant le lien entre T et n. Cette étape correspond à l’approche numérique de notre étude. Cette étape numérique a été réalisé à l’aide d’un outil de lancer de rayons développée à l’ICA. L’approche expérimentale a consisté à l’utilisation de méthodes telle que la BOS (Background Oriented Schlieren), la PIV, la srtioscopie afin de déduire le champ de déplacements provoqué par le panache convectif. Ces résultats ont été comparés à la méthode numérique et ceci pour différentes longueurs d’ondes. Enfin, une stratégie de correction d’images perturbées a été abordé à l’aide de méthodes telles que la transformée d’Abel inverse afin de remonter au champ d’indice de réfraction 2D axisymétrique à partir d’une déformation plane.

The hydroxyl free radical (OH) plays a central role in atmospheric chemistry due to its high reactivity with VOCs and other trace species. In this thesis, we demonstrate the feasibility of OH radical detection by means of a compact sensor based on off-axis integrated cavity outpout spectroscopy (OA-ICOS) dedicated to laboratory studies. The developed system requires the coupling of a distributed feedback diode (DFB) emitting in near infrared (∼1435 nm) to a 50 cm long spherical high finesse cavity. The effective interaction path length reaches 1263 m. The off-axis injection of the laser beam allows a detection limit of 2,12 x 10¹¹ OH / cm³. The OA-ICOS is used in combination with wavelength modulation spectroscopy (WMS) by modulating the diode current at 10 kHz. This technique is efficient to remove 1/f noise in the signal. The developed WM-OA-ICOS setup achieves alower detection limit at 5,7 x 10¹⁰OH/cm³. While modulating DFB current, Residual Amplitude Modulation occurs. This background contribution was removed at the optical level by the implementation of a control-loop on the laser intensity before its onjection to the cavity. This stabilisation loop on WM-OA-ICOS achieves a detection limit 5,7 x 10⁹ OH/cm³ for an integration time of 100 s. RAM suppression at the optical level was first used to enhance the detection limit of WM-OA-ICOS setup. It makes our OA-ICOS system one of the most efficient in Noise Equivalent Absorption Sensitivity in the world and provides great opportunities for future development., Le radical hydroxyle OH est un oxydant puissant qui intervient, entre autre,dans de nombreux processus photochimiques atmosphériques. L'objectif de cette thèse était de développerun système de mesure desradicaux OH dédié aux études de laboratoire. Celui-ci est basé sur la spectroscopie d'absorption en cavité résonante hors d'axe (OA-ICOS,Off-Axis integrated Cavity Output Spectroscopy).Notre système repose sur le couplaged'une diode laser fibrée (DFB) émettant dans le proche infrarouge (∼1435 nm) au sein d'une cavitéoptique àhaute finesse de 50 cm. Le parcours d'interaction du faisceau avec le milieu atteint 1263 m. Le couplage hors de l'axe permet d'atteindre une limite de détection à 2,12 x 10¹¹ OH / cm³. La spectroscopie par modulation de la longueur d'onde (WMS) en modulant l'intensité de la diode laser à 10 kHz est utilisée conjointement à la cavité OA-ICOS. Cette technique permet de s'affranchir du bruit en 1/f. La WM-OA-ICOS atteint alors une limite de détection de 5,7 x 10¹⁰OH/cm³. Les effets de la Modulation Résiduelle d'Amplitude (RAM) occasionnés par la modulation de l'intensité laser ont ensuite été supprimés. L'implémentation d'une boucle de contrôle de l'intensité laser en amont de la cavité optique a permis de réduire les variations d'intensité de la source et les effets de RAM. Ceci se traduit par une limite de détection plus basse à 5,7 x 10⁹ OH/cm³ pour 100 secondes d'intégration. La suppression des effets de RAM par moyen optique est utilisée pour la première fois pour réduire la limite de détection de systèmes WM-OA-ICOS. Ceci nous permet d'atteindre une valeur de NEAS qui est parmi les meilleures au monde et offre des perspectives intéressantes.

Evaluation of uncertainty affecting predictions is a major trend in analytical chemistry and chemometrics. Several approximate expressions and resampling methods have been proposed for the estimation of prediction uncertainty when using multivariate calibration. This article proposes a new expression for the variance of prediction, adapted to near infrared spectroscopy specificities and particularly to the spectral error structure, induced by the high colinearity of the variables. The proposed analytical expression enables a detailed evaluation of the different contributions and components of uncertainty affecting the model. An application to real data of feedstuff near infrared spectra related to protein content has shown its advantages.

4 pages; Deux Centres collégiaux de transfert de technologie (CCTT) québécois de la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean ont mis en place un projet qui consiste à jumeler la géomatique et l'agriculture de précision. Agrinova, CCTT spécialisé en recherche et innovation en agriculture et le Centre de géomatique du Québec, CCTT spécialisé en géomatique, ont développé un projet de recherche appliquée démontrant les avantages d'utiliser l'imagerie aérienne multispectrale combinant le visible et le proche infrarouge comme outil d'analyse et de diagnostic de la productivité des sols en agriculture de précision. Ce projet a été mené dans les champs du groupe Propur situés dans la municipalité de Saint-Ambroise (Saguenay-Lac-Saint-Jean). L'équipe de recherche a effectué des relevés de terrain sur la biomasse, la chlorophylle ainsi que des relevés de sol pour évaluer quelle était l'intensité des corrélations entre l'information recueillie à partir des images et les données in situ. Les résultats obtenus se sont avérés très satisfaisants.

Lymph node (LN) status is the most important prognostic factor in breast cancer patients and a determinant predictor of recurrence and survival. In the treatment of operable breast cancers with a size inferior of 3 cm, the sentinel lymph node biopsy (SLNB) substitutes the axillary LN dissection. However, this technique requires the simultaneous use of a radiocolloid and a physiologic dye, which present several secondary effects. Thus, our strategy was to test in preclinical model the new fluorescent markers, Quantum Dots (QDs) for SLNB. A study on in vivo axillary LN (ALN) mapping by light induced fluorescence was performed after subcutaneous (s.c.) injection of red-emitting QDs and their ex vivo quantification was realized by spectrofluorimetry for up to 24 h. We showed a fast and selective accumulation of QDs in ALN in healthy mice. An in vivo study on localization of 2 regional LNs by fluorescence imaging was carried out after the s.c. administration of near-infrared (NIR) emitting QDs along with ex vivo biodistribution study by mass spectroscopy (ICP-MS). Obtained results shown that fluorescence imaging can be used after QDs injection to map and follow their accumulation in superficial LNs in healthy mice. To approach the human clinic in a best possible way, sentinel ALN mapping was investigated after s.c. delivery of NIR emitting QDs in murine breast cancer model by fluorescence imaging. Two techniques for LN metastasis detection were used and compared: conventional histology and RT-PCR. All sentinel ALNs were located in vivo by imaging except one ALNs which was completely invaded by cancer cells and best incidence of LN metastasis was registered by RT-PCR (60 %). Thus, QDs could be used as a substitute for the markers currently employed in SLNB in breast cancers., Le statut ganglionnaire a la valeur pronostique la plus importante chez les patientes atteintes d'un cancer du sein, le taux de survie étant corrélé au nombre de ganglions envahis. Dans le traitement des cancers du sein opérables d'une taille inférieure à 3 cm, la technique du ganglion sentinelle (GS) remplace le curage ganglionnaire de stadification. Toutefois, cette technique nécessite l'emploi simultané de radioisotopes et de colorants physiologiques présentant divers effets secondaires. Ainsi, notre stratégie a été de tester, sur modèle pré-clinique de nouveaux traceurs fluorescents, les Quantum Dots (QDs), pour la technique du GS. Une étude sur la détection in vivo du ganglion axillaire (GA) par spectrofluorimétrie fibrée après injection sous-cutanée (s.c.) de QDs émettant dans le rouge a été réalisée et leur quantification ex vivo a été effectuée par spectrofluorimétrie jusqu'à 24 h. Ce travail a montré l'accumulation rapide et sélective des QDs dans le GA chez la souris. Une étude sur la localisation in vivo de 2 ganglions régionaux par imagerie de fluorescence a été réalisée suite à l'administration s.c. de QDs émettant dans le proche infrarouge (PIR) ainsi qu'une étude de biodistribution ex vivo par spectrométrie de masse (ICP-MS). Les résultats obtenus ont montré que l'imagerie de fluorescence pouvait être utilisée après injection de QDs pour localiser et suivre leur accumulation dans les ganglions superficiels chez la souris saine. Pour se rapprocher de la clinique, le repérage in vivo du GS axillaire a été investi sur modèle tumoral murin de cancer du sein par imagerie de fluorescence après administration s.c. de QDs émettant dans le PIR. Deux techniques de détection des métastases ganglionnaires ont été utilisées puis comparées : l'histologie conventionnelle et la RT-PCR. Tous les GS axillaires ont été détectés in vivo par imagerie, sauf un GS qui était complètement envahi par les cellules tumorales et la meilleure incidence de métastases ganglionnaire a été observée avec la RT-PCR. Ainsi, les QDs pourraient être utilisés comme substitut des marqueurs actuellement employés dans la technique du GS pour les cancers du sein.

Huit méthodes de transfert d'étalonnage basées sur l'élimination ses signaux orthogonaux ont été comparées dans l'objectif de transférer les modèles d'étalonnage de teneur en huile et en protéine de soja: Les méthodes sont: Dynamic orthogonal projection (DOP), transfer by orthogonal projection (TOP), error removal by orthogonal subtraction (EROS), orthogonal signal correction (OSC), orthogonal projection to latent structures (O-PLS) ainsi que des modifcations et extensions de ces méthodes . Toutes ont été comparées sur le transfert inter-marques ou intra-marques, à partir de spectres obtenus sur 2 Foss Infratecs et deux Bruins OmegAnalyzerGs. La méthode donnant les résultats les plus prometteurs est la méthode DOP modifiée par la matrice des différences, alors que les méthodes TOP et EROS modifiées n'ont pas apporté d'amélioration. / Eight calibration transfer methods based on the removal of orthogonal signal were compared for the standardization of whole soybean protein and oil models. Dynamic orthogonal projection (DOP), transfer by orthogonal projection (TOP), error removal by orthogonal subtraction (EROS), orthogonal signal correction (OSC), and orthogonal projections to latent structures (O-PLS) as well as the modification and extension of some of these methods were compared in the transfer of models in intra and inter-brand situations using two Foss Infratecs and two Bruins OmegAnalyzerGs. For each brand, a master was designated and its models transferred onto the second unit of its network and the two units of the second brand. Calibration models were transferable from brand to brand with similar or better precision than when each instrument was calibrated on its own calibration set (for Infratec 1229, the relative predictive determinant (RPD) increased in intra and inter-brand calibration transfer situations from 10.42 to 11.45 and 10.57, with DOP and EROS respectively). Performance of each method was different across parameters, instruments, and validation sets. DOP modifications on the determination of the difference matrix showed promising results while TOP and EROS extensions to include variability specifically present in certain crop years did not bring any beneficial effects.

* Methods based on near infrared spectroscopy used to assess wood properties are susceptible to variations in physical parameters (temperature, grain size, etc.). As wood is a hygroscopically sensitive material, we studied the effects of moisture on near infrared absorbance and calibration to accurately determine the application potential of this technique under routine. * A collection of Eucalyptus urophylla X E. grandis hybrid wood pieces were analysed to obtain reference calibration of polyphenol contents in wood extracts via NIR spectra acquired under constant moisture conditions. Other specimens from the same source were assessed to obtain spectra for eight moisture contents spanning a broad variation range. The effects of moisture on absorption and on estimates based on a reference model were analysed. * An increase in moisture content prompted a rise in near infrared absorption over the entire spectrum and for water O-H absorption bands. The polyphenol content estimates obtained by assessing specimens against the reference calibration at variable moisture contents revealed prediction bias. Five correction methods were then tested to enhance the robustness relative to moisture. * In-depth calibration and external parameter orthogonalization (EPO) were found to be the most efficient methods for offsetting this factor., * Les méthodes basées sur la spectroscopie proche infrarouge pour estimer les propriétés du bois sont sensibles aux variations des paramètres physiques (température, granulométrie...). Le bois étant un matériau hygroscopique sensible, l'influence de l'humidité sur l'absorbance et l'étalonnage proche infrarouge a été étudiée afin de mieux considérer les possibilités d'applications dans des conditions réelles. * Un étalonnage de référence de la quantité de polyphénols présents dans les extraits a été établi à partir de spectres d'une collection de bois d'hybrides d'Eucalyptus urophylla X E. grandis à humidité constante fixée. D'autres spectres ont été obtenus sur des échantillons de même provenance mais à 8 teneurs en eau couvrant une large plage de variation. L'influence de l'humidité sur l'absorbance proche infrarouge puis sur l'estimation par le modèle de référence a été analysée. * Une augmentation de l'humidité élève la ligne de base du spectre d'absorbance et également les régions d'absorbance caractéristiques de la liaison O-H de l'eau. Les estimations de la quantité de polyphénols à partir de l'étalonnage de référence sur les échantillons à humidité variable révèlent un biais sur les prédictions. * Parmi les cinq méthodes de correction testées pour rendre l'étalonnage robuste vis-à-vis de l'humidité, l'étalonnage exhaustif et l'EPO (External Parameter Orthogonalisation) s'avèrent être les plus efficaces et permettent de s'affranchir de ce facteur.

International audience; A spatialized surface energy balance model was validated over the database acquired in the framework of the ReSeDA program. The benefit of the SEBAL model we considered was to compute wind speed and air temperature using the information contained in the spatial variability of convective fluxes. The multitemporal database allowed performing a validation over cycles of several crops. Problems induced by mixed pixels were reduced using high spatial resolution remote sensing data. We verified the validity of the model basic assumption, i.e. the simultaneous presence of partial areas with very high and very low evaporation rates, and the resulting relation between surface temperature and albedo. Besides, the model provided estimates of wind speed and air temperature close to the field references. The validation of soil heat flux showed the inadequacy of the empirical relationship used through a significant underestimation of the references. The validation of sensible heat flux provided similar results as compared to previous studies that dealt with model validations over databases including numerous situations.; Nous avons validé un modèle de bilan d'énergie de surface en utilisant la base de données ReSeDA. L'intérêt du modèle SEBAL était d'estimer la vitesse du vent et la température de l'air à partir de l'information contenue dans la variabilité spatiale des flux convectifs. La base de données multitemporelle permettait d'effectuer une validation en considérant les cycles de plusieurs cultures. Les problèmes dûs aux pixels mixtes étaient réduits par l'utilisation de données télédétectées à haute résolution spatiale. Nous avons pu vérifier la validité de l'hypothèse de base du modèle, i.e. la présence simultanée de zones très évaporantes ou peu évaporantes, ainsi que la relation entre albedo et température qui en résulte. De plus, le modèle a fourni des estimations de la vitesse du vent et de la température de l'air proche des mesures de référence. La validation du flux de chaleur dans le sol a montré que la relation empirique générait une sous-estimation importante. La validation du flux de chaleur sensible a fourni des résultats comparables à ceux rencontrés dans la littérature et concernant la validation de modèles sur des bases de données incluant de nombreuses situations.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Le silicium obtenu par croissance cristalline de lingots massifs est la matière la plus utilisée dans l'industrie du photovoltaïque (PV). Outre les contraintes thermiques apparaissant durant la croissance, les techniques de mise en forme des lingots en substrats induisent des contraintes résiduelles faibles mais néfastes lors de la fabrication des cellules solaires. Le but de l'étude est de caractériser ces contraintes résiduelles afin d'améliorer le procédé de fabrication des substrats. La photoélasticimétrie infrarouge apparaît comme une méthode puissante pour la mesure de ces champs de contraintes faibles (quelques MPa) de façon non-destructive, sans contact et in-situ à l'échelle du substrat. Un banc de mesure a été mis en place afin de mener à bien l'étude. Les origines des contraintes résiduelles ont été dissociées et différents procédés de découpes ont été comparés.

Photoacoustic spectroscopy is a widely recognised technique to measure trace gases at parts-per-million (ppm) or parts-per-billion (ppb) level using semiconductor laser in the near infrared range. This technique is based on the generation of an acoustic wave in a gas excited by a modulated laser beam at a wavelength corresponding to a absorption line of the gas species, and on the detection of this sound using a sensitive microphone. Various sensors have been developed in the past decades in the field of atmospheric pollution monitoring, in the semiconductor industries, in medical applications and in life science applications. This work aims at presenting the development of a new sensor for multi-gas detection at sub-ppm level using distributed feedback (DFB) semiconductor lasers developed for the optical telecommunication market in the near infrared range. A novel resonant photoacoustic cell that consists in three resonators was designed and characterised. The sensor was developed to monitor up to three different gases for the monitoring of microclimatic parameters of living organisms and for the manufacturing of the next generation of optical fibres used in the optical telecommunication network application. The buffer gases used in these two applications are extremely different and have a very important impact on the calibration of the photoacoustic sensor. In particular, effects of the physical gas parameters on the photoacoustic signal are theoretically and experimentally compared. Relaxation effects related to these different buffer gases were observed in particular situations and gave rise to drastic changes in the photoacoustic response. A model is developed and quantitatively compared with experimental data. Finally, the sensitivity of the sensor is an important parameter, since many applications require detection limits down to ppb levels. The use of an Erbium-doped fibre amplifier made ammonia detection at concentration of 2.4 ppb possible. Ammonia monitoring with typical ambient concentration of water vapour and carbon dioxide at atmospheric pressure could be successfully achieved using an innovative approach.

International audience; The airborne PolDER data acquired during the ReSeDA experiment were used to assess the accuracy of the narrowband to broadband conversion, commonly used to express the integrated value of albedo as a linear combination of waveband estimates. We focused on the estimation of shortwave, visible and near infrared apparent albedos from waveband hemispherical reflectances. The latter were computed using four classical linear BRDF kernel-driven models. The relative discrepancy over the estimates from the four models was about 10%. The narrowband to broadband conversion was performed considering several coefficient sets devoted to recent sensors. The validation against field measurements showed a relative accuracy of shortwave albedo about 9%, whereas it emphasized the quality of visible and near infrared albedos through an indirect procedure. However, the consequences of the theoretical uncertainties, made when calibrating the coefficient sets we used, remain unknown. Similarly, the calibration of coefficient sets devoted to the shortwave albedo estimation from PolDER data showed that it was not possible to discriminate the information provided by the blue, green and red PolDER channels. Indeed, the hemispherical reflectance data set we used was not accurate enough to address experimentally the validity of the spectral interpolation method. Finally, the calibration of coefficients showed that it might be possible to calculate shortwave albedo with a relative error of 8% using only red and near infrared channels.; Les données aéroportées PolDER acquises durant l'expérimentation ReSeDA ont été utilisées pour évaluer la précision de la méthode "narrowband to broadband conversion", communément utilisée pour exprimer la valeur intégrée de l'albedo comme une combinaison linéaire de mesures spectrales. Nous sommes intéressés à l'estimation de l'albedo apparent visible-proche infrarouge-courtes longueurs d'onde à partir de la réflectance hémisphérique. Cette dernière a été calculée en utilisant quatre modèles classiques de FDRB à noyaux. La dispersion relative entre les estimations des quatre modèles était de l'ordre de 10 %. Nous avons calculé la valeur intégrée de l'albedo en utilisant des jeux de coefficients proposés dans la littérature pour des capteurs récents. La validation a montré que l'albedo courtes longueurs d'onde PolDER avait une précision relative de l'ordre de 9 %, alors qu'une procédure indirecte a mis en évidence la qualité des albedo visible et proche infrarouge. Cependant, les estimations de réflectance hémisphérique n'étaient pas assez précises pour évaluer les conséquences des incertitudes théoriques des jeux de coefficients. De même, la calibration de jeux de coefficients à l'aide des données ReSeDA a montré qu'il n'était pas possible de discriminer l'information fournie par les canaux PolDER bleu, vert et rouge. Finalement, il était possible de calculer l'albedo avec une précision relative de 8 % en ne considérant que les canaux rouge et proche infrarouge.