Recherche avancée sur les thèses de l'INSA de Lyon

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Berlemont Samuel. Automatic non linear metric learning : Application to gesture recognition. 2016 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Cette thèse explore la reconnaissance de gestes à partir de capteurs inertiels pour Smartphone. Ces gestes consistent en la réalisation d'un tracé dans l'espace présentant une valeur sémantique, avec l'appareil en main. Notre étude porte en particulier sur l'apprentissage de métrique entre signatures gestuelles grâce à l'architecture "Siamoise" (réseau de neurones siamois, SNN), qui a pour but de modéliser les relations sémantiques entre classes afin d'extraire des caractéristiques discriminantes. Cette architecture est appliquée au perceptron multicouche (MultiLayer Perceptron). Les stratégies classiques de formation d'ensembles d'apprentissage sont essentiellement basées sur des paires similaires et dissimilaires, ou des triplets formés d'une référence et de deux échantillons respectivement similaires et dissimilaires à cette référence. Ainsi, nous proposons une généralisation de ces approches dans un cadre de classification, où chaque ensemble d'apprentissage est composé d une référence, un exemple positif, et un exemple négatif pour chaque classe dissimilaire. Par ailleurs, nous appliquons une régularisation sur les sorties du réseau au cours de l'apprentissage afin de limiter les variations de la norme moyenne des vecteurs caractéristiques obtenus. Enfin, nous proposons une redéfinition du problème angulaire par une adaptation de la notion de sinus polaire , aboutissant à une analyse en composantes indépendantes non-linéaire supervisée. A l'aide de deux bases de données inertielles, la base MHAD (Multimodal Human Activity Dataset) ainsi que la base Orange, composée de gestes symboliques inertiels réalisés avec un Smartphone, les performances de chaque contribution sont caractérisées. Ainsi, des protocoles modélisant un monde ouvert, qui comprend des gestes inconnus par le système, mettent en évidence les meilleures capacités de détection et rejet de nouveauté du SNN. En résumé, le SNN proposé permet de réaliser un apprentissage supervisé de métrique de similarité non-linéaire, qui extrait des vecteurs caractéristiques discriminants, améliorant conjointement la classification et le rejet de gestes inertiels.
As consumer devices become more and more ubiquitous, new interaction solutions are required. In this thesis, we explore inertial-based gesture recognition on Smartphones, where gestures holding a semantic value are drawn in the air with the device in hand. In our research, speed and delay constraints required by an application are critical, leading us to the choice of neural-based models. Thus, our work focuses on metric learning between gesture sample signatures using the "Siamese" architecture (Siamese Neural Network, SNN), which aims at modelling semantic relations between classes to extract discriminative features, applied to the MultiLayer Perceptron. Contrary to some popular versions of this algorithm, we opt for a strategy that does not require additional parameter fine tuning, namely a set threshold on dissimilar outputs, during training. Indeed, after a preprocessing step where the data is filtered and normalised spatially and temporally, the SNN is trained from sets of samples, composed of similar and dissimilar examples, to compute a higher-level representation of the gesture, where features are collinear for similar gestures, and orthogonal for dissimilar ones. While the original model already works for classification, multiple mathematical problems which can impair its learning capabilities are identified. Consequently, as opposed to the classical similar or dissimilar pair; or reference, similar and dissimilar sample triplet input set selection strategies, we propose to include samples from every available dissimilar classes, resulting in a better structuring of the output space. Moreover, we apply a regularisation on the outputs to better determine the objective function. Furthermore, the notion of polar sine enables a redefinition of the angular problem by maximising a normalised volume induced by the outputs of the reference and dissimilar samples, which effectively results in a Supervised Non-Linear Independent Component Analysis. Finally, we assess the unexplored potential of the Siamese network and its higher-level representation for novelty and error detection and rejection. With the help of two real-world inertial datasets, the Multimodal Human Activity Dataset as well as the Orange Dataset, specifically gathered for the Smartphone inertial symbolic gesture interaction paradigm, we characterise the performance of each contribution, and prove the higher novelty detection and rejection rate of our model, with protocols aiming at modelling unknown gestures and open world configurations. To summarise, the proposed SNN allows for supervised non-linear similarity metric learning, which extracts discriminative features, improving both inertial gesture classification and rejection.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Informatique ambiante, Reconnaissance de gestes, Apprentissage automatique, Apprentissage métrique, Réseau de neurones artificiels, Reseau siamois, Capteur inertiel, Système micro électromécanique - MEMS, Information technology, Ubiquitous computing, Artifical intellligence, Gesture recognition, Machine learning, Metric learning, Artificial neural network, Inertial sensor, Siamese network, MEMS - Micro Electro Mechanical System
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Bougarech Abdelkader. Nouveaux copolyesters furaniques sulfonés : Synthèse caractérisation propriétés. 2014 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les travaux de recherche réalisés, dans le cadre de la préparation de cette thèse consiste à préparer une nouvelle famille de polyesters ionomères furanique incorporant dans leur structure d'une part des unités aromatiques sulfonées et d autre part des unités pyridiniques. Ce Choix est justifié principalement par les trois considérations suivantes : (i) la présence d'unités sulfonées dans la structure du poly (téréphtalate d'éthylène) confère à ce genre de polymère des propriétés physico-chimiques spécifiques favorisant son utilisation dans divers secteurs industriels dont principalement celui du détergents et celui des textiles, (ii) la présence d'unité furanique pourrait conduire à la biodégradabilité des matériaux dont on envisage leur préparation, (iii) la présence d'unités pyridiniques confère à ce genre de polymère des propriétés optoélectroniques (conductivité électrique, photoconductivité et propriétés luminescentes) permettant son utilisation dans diverses applications dont principalement le secteur spatiale et aéronautique.
The research conducted for the preparation of this thesis is devoted to develop a new family of furanic copolyesters incorporating in their structure sulfonated and pyridinic units. This choice is justified mainly by the following three considerations: (i) the presence of sulfonated units in the poly(ethylene-terephthalate) structure gives to this kind of polymer a specific physicochemical properties favoring its use in various industrial sectors in a detergents and in textiles domains (ii) the presence of furanic unit could lead to the biodegradability of these materials (iii) Pyridinic units confer to these polymers an optoelectronic properties (electrical conductivity, photoconductivity and luminescent properties) favoring its use in various applications , in the space and aeronautics fields.
Mot(s) clés libre(s) : Polymère biosourcé, Polyester furanique sulfoné, Unité pyridinique, Synthèse, Polycondensation, Caractérisation, Propriété, Sorption d'eau, Biodégradabilité, Biobased polymer, Furanic sulfonated polyester, Pyridinic unite, Synthesis, Characterization, Property, Water sorption, Biodegradability
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Ghanem Assaf. Contributions à la modélisation avancée des machines tournantes en dynamique transitoire dans le cadre Arlequin. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les machines tournantes sont le siège de phénomènes vibratoires particuliers liés à des sources d'excitation variées dues à l'effet de rotation, au couplage vibrations/mouvements de rotation/écoulements tournants, à la symétrie périodique ou quasi-périodique des structures, et à l'amortissement interne et externe. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur le développement d'une méthodologie de couplage de modèles 1D poutre et 3D pour l'analyse dynamique avancée des machines tournantes. La méthode Arlequin est une méthode de raccord de modèles autorisant par l'intermédiaire d'une technique de superposition, de coupler des modèles numériques de nature différente. L'extension de cette méthode au cadre de la dynamique des machines tournantes offre la possibilité de mieux traiter les aspects énergétiques et propagation d'ondes à travers la zone de recouvrement. À cette fin, plusieurs points sont abordés. Le premier point concerne l'écriture du formalisme Arlequin en régime dynamique transitoire dans le cadre du raccord 1D-3D. À partir des formulations continue et discrétisée, les questions de couplage multi-schémas/multi-échelles en temps sont traitées en se basant sur la conservation de l'énergie globale des sous-domaines couplés. Dans le second point, une méthode de raccord multi-schémas/mono-échelle en temps fondée sur une pondération de type partition de l'unité des paramètres du schéma de Newmark dans la zone de collage est proposée. Elle permet de garantir l'équilibre énergétique du système global et assure la continuité des quantités cinématiques à l'interface. Puis cette approche est généralisée au cadre des raccords multi-schémas/multi-échelles. Ce nouveau formalisme autorise l'intégration numérique avec des schémas et des échelles de temps différents dans un contexte de raccord avec recouvrement tout en préservant l'équilibre énergétique global. Le dernier point traite deux volets principaux. Dans le premier volet, une formulation mixte ciblant les applications machines tournantes pour lesquelles un repère fixe et un autre tournant coexistent, est mise en place. Dans le second volet, le formalisme multi-schémas/multi-échelles en temps est étendu à la formulation mixte dans le but d'obtenir une approche générale permettant l'analyse de modélisations avancées de machines tournantes. La pertinence de ces travaux est illustrée par une application semi-industrielle représentant une application de type machines tournantes.
Rotating machinery are subjected to specific vibratory phenomena related to various sources of excitation arising from rotation, vibration / rotation movements coupling, symmetry of the periodic or quasi-periodic structures, and internal and external damping. This work focuses on developing a methodology for coupling beam and 3D models for advanced dynamic analysis of rotating machinery. The Arlequin method is a multi-scale computation strategy allowing the coupling of numerical models of different nature through a technique of superposition. The extension of this method to the dynamics of rotating machinery framework offers the possibility of a better treatment of the energy aspects and wave propagation through the overlapping zone. To this end, several points are discussed. The first one concerns writing the Arlequin formalism in a transient dynamic regime for a 1D-3D coupling. Using the continuous and discrete formulations, questions regarding coupling different integration schemes and heterogeneous time scales are studied based on the total energy conservation of the coupled sub-domains. In the second point, a multi-scheme integration method based on a weighting partition of unity function of the Newmark s scheme parameters in the gluing zone is proposed. It ensures the energy balance of the overall system and the continuity of kinematic quantities at the interface. This approach is then generalized to a multi-scheme / multi-scale framework. Based on displacement continuity in the recovering area, this new formalism allows the numerical integration with different time scales and heterogeneous time schemes while preserving the overall energy balance. The last point deals with two main components. In the first phase, a mixed formulation aiming at rotating machinery applications where a rotating and a fixed frame coexist is developed. In the second phase, the multi-scheme / multi-scale framework is extended and applied to the mixed formulation in order to obtain a general approach for analyzing advanced modeling of rotating machinery. The relevance of this work is illustrated by a representative application of rotating machines.
Mot(s) clés libre(s) : Mécanique appliquée, Machines tournantes, Vibration mécanique, Dynamique transitoire, Rotation de la structure, Ecoulements tournants, Méthode Arlequin, Elements finis, Analyse multi échelle, Multi-schémas, Décomposition de domaine, Rotating machine, Arlequin method, Finite elements, Structural dynamics turbo-machinery, Multi-scale modeling, Multi-schemes, Domain decomposition
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Osman Thaer. Simulation de l'usure et d'avaries sur des dentures d'engrenages cylindriques : Influence sur le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages. 2012 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les systèmes de transmission par engrenages sont largement utilisés pour transmettre de la puissance et adapter les vitesses de rotation entre organes moteurs et récepteurs. Dans ce contexte, les engrenages sont fréquemment les organes parmi les plus sensibles de la chaîne cinématique et peuvent être soumis à un grand nombre d’avaries (fatigue de contact, fatigue de flexion, usure…etc.) apparaissant lors du fonctionnement et dont les causes sont multiples. L’objectif de ce travail est, d’une part, de simuler l’usure abrasive et la fatigue de contact conduisant à de l’écaillage (pitting) et, d’autre part, d’analyser les interactions entre ces avaries et le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages. A cette fin, un modèle dynamique tridimensionnel d’engrenages de fortes largeurs est couplé à des modèles d’usure et d’avaries de contact. L’usure est simulée en s’appuyant sur le modèle d’Archard modifié afin de tenir compte de l’influence du régime de lubrification. Les usures obtenues après un certain nombre de cycles de chargement sont considérées comme des écarts initiaux additionnels par rapport à la géométrie idéale du flanc de denture. Les phénomènes de fatigue de contact par pitting sont analysés en deux étapes; a) une période d’initiation de fissure simulée en s’appuyant sur plusieurs critères de fatigue multiaxiaux et b) une phase de propagation de fissure traitée par la mécanique linéaire élastique de la rupture. Les sollicitations dynamiques fournies par le modèle dynamique d’engrenages sont utilisées comme données d’entrée pour la simulation des périodes d’initiation puis de propagation. Un grand nombre d’exemples d’application sont présentés et les interactions entre comportement dynamique, usure et fatigue sur des engrenages cylindriques sont analysées.
Gear transmissions have high power-to-weight ratios, can be made very compact and match the speeds and torques of one machine to another with high efficiency. However, gears are one of the weakest links in a transmission and can develop a number of failures (wear, contact fatigue, bending fatigue, etc.) which downgrade the overall transmission performance. The objective of this work is twofold; on the one hand, simulate abrasive wear on tooth flanks and contact fatigue leading to pitting, on the other hand, analyse the interactions between these damages and the dynamic and static behaviour of geared transmissions. To this end, a three dimensional gear dynamic model is used and coupled with several wear and fatigue models. The wear on tooth flanks is simulated based on a modified Archard s law which includes the influence of the lubrication regime. Wear is accounted for via time- and position-varying distributions of normal deviations with respect to ideal flank geometry which are superimposed on profile and lead modifications. The occurrence of pitting is divided into two periods: a) a crack initiation period simulated by using several multi-axial fatigue criteria and, b) a crack propagation phase which is tackled using the theory of linear elastic rupture mechanics. The dynamic tooth loads delivered by the gear dynamic model are used as input data for the simulations of crack initiation and then crack propagation. A number of results are presented and the interactions between wear, contact fatigue and dynamic behaviour are investigated and commented upon.
Mot(s) clés libre(s) : Mécanique appliquée, Engrenage cylindrique, Transmission de puissance, Comportement statique, Comportement dynamique, Usure mécanique, Fatigue de roulement, Fissures, Durée de vie, Geared transmission, Service life, Dynamics, Statics
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Ouji Asma. Segmentation et classification dans les images de documents numérisés. 2012 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les travaux de cette thèse ont été effectués dans le cadre de l'analyse et du traitement d'images de documents imprimés afin d'automatiser la création de revues de presse. Les images en sortie du scanner sont traitées sans aucune information a priori ou intervention humaine. Ainsi, pour les caractériser, nous présentons un système d'analyse de documents composites couleur qui réalise une segmentation en zones colorimétriquement homogènes et qui adapte les algorithmes d'extraction de textes aux caractéristiques locales de chaque zone. Les informations colorimétriques et textuelles fournies par ce système alimentent une méthode de segmentation physique des pages de presse numérisée. Les blocs issus de cette décomposition font l'objet d'une classification permettant, entre autres, de détecter les zones publicitaires. Dans la continuité et l'expansion des travaux de classification effectués dans la première partie, nous présentons un nouveau moteur de classification et de classement générique, rapide et facile à utiliser. Cette approche se distingue de la grande majorité des méthodes existantes qui reposent sur des connaissances a priori sur les données et dépendent de paramètres abstraits et difficiles à déterminer par l'utilisateur. De la caractérisation colorimétrique au suivi des articles en passant par la détection des publicités, l'ensemble des approches présentées ont été combinées afin de mettre au point une application permettant la classification des documents de presse numérisée par le contenu.
In this thesis, we deal with printed document images processing and analysis to automate the press reviews. The scanner output images are processed without any prior knowledge nor human intervention. Thus, to characterize them, we present a scalable analysis system for complex documents. This characterization is based on a hybrid color segmentation suited to noisy document images. The color analysis customizes text extraction algorithms to fit the local image properties. The provided color and text information is used to perform layout segmentation in press images and to compute features on the resulting blocks. These elements are classified to detect advertisements. In the second part of this thesis, we deal with a more general purpose: clusternig and classification. We present a new clustering approach, named ACPP, which is completely automated, fast and easy to use. This approach's main features are its independence of prior knowledge about the data and theoretical parameters that should be determined by the user. Color analysis, layout segmentation and the ACPP classification method are combined to create a complete processing chain for press images.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Reconnaissance d'images, Images scannées, Segmentation physique, Analyse colorimétrique, Classification, Classement, Information Technology, Image recognition, Digitized image, Layout segmentation, Color analysis, Clustering
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Bollon Julien. Etude des mécanismes physiques et de leur influence sur la cinétique de méthanisation en voie sèche : essais expérimentaux et modélisation. 2012 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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La méthanisation est un procédé biologique au cours duquel la matière organique est convertie en un gaz riche en méthane (biogaz). Parmi les technologies industrielles, les procédés de digestion par voie sèche (taux de matière sèche supérieur à 15 %) sont de plus en plus utilisés car ils présentent des avantages concurrentiels important par rapport aux procédés classiques par voie humide. Cependant, la nature très pâteuse du milieu de digestion lui confère des propriétés mal connues et non étudiées (comportement rhéologique, équilibres, transferts, cinétiques biologiques). Cette thèse comporte deux axes de recherche : i) la nature des équilibres chimiques (sorption, diffusion) intervenant dans les milieux de digestion, ii) la mise en place et l'application d'un modèle cinétique adapté à l'étude des milieux secs. Sur le premier volet, nous avons mis en évidence que le transfert diffusionnel est fortement réduit avec l'augmentation de la teneur en matière sèche des milieux en absence d'agitation. Une des conséquences est l'importance du transfert liquide-gaz pour la production de biogaz. Sur le deuxième volet, nous avons développé un modèle cinétique dédié qui nous a permis, par comparaison avec l'expérience, de mieux cerner la variabilité de la cinétique en fonction de la teneur en matière sèche des milieux. Les répercussions de ce travail se situent aussi bien à l'échelle du laboratoire, en particulier pour l'exploitation des essais d'activité méthanogène, qu'à l'échelle industrielle, avec la nécessité de contrôler le taux de matière sèche des procédés pour une efficacité optimale, et d'adapter l'agitation à ce taux pour améliorer les rendements de dégradation. Le modèle développé pourra constituer une base pour le dimensionnement et la conduite des installations.
Anaerobic digestion is a biological process that converts organic matter into a methane rich gas (biogas). Among industrial technologies, dry processes (above 15 % total solid content) are more and more used because of their advantages in comparison with conventional wet processes. However, dry anaerobic digestion processes are poorly known and studied because of the pasty nature of digestion media (rheological behavior, equilibria, transfers, biological kinetics). This thesis focuses on two major aspects: i) the nature of the chemical equilibria (sorption, diffusion) involved in digestion media, ii) the establishment and application of a kinetic model adapted to dry media. We first demonstrated that the diffusional mass transfer is highly reduced with increasing total solid without any agitation. One of the consequences is the importance of the liquid-gas transfer for the production of biogas. Then, we have developed a dedicated kinetic model that enables to understand the variability of the kinetic with total solid content. The impacts of this work are both at the laboratory scale, especially for the operation of Specific Methanogenic Activity tests, and at industrial scale, with the need to control total solid content for optimal efficiency, and to adapt the agitation to improve degradation yields. The developed model can be useful for the design and operation of biomethanization facilities.
Mot(s) clés libre(s) : Déchet, Digestion anaerobie, Traitement des déchets, Voie sèche, Cinétique microbienne, Transferts de matière, Biogaz, Modélisation, Methanogenic activity, Solid waste, Digestate
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Charpigny Delphine. Quantification de nanoparticules à base d oxyde de fer pour l IRM moléculaire : approche basée sur la déconvolution du défaut de champ magnétique. 2011 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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En Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), il existe deux types d agents de contraste : paramagnétiques, dits " positifs " et superparamagnétiques dits " négatifs " ou encore de " susceptibilité magnétique ". Les agents de contraste sont de plus en plus utilisés en IRM pour de nombreuses applications médicales (suivi cellulaire, marquage de l inflammation, ciblage thérapeutique...). Ils sont devenus un outil précieux pour l aide au diagnostic. Localiser et quantifier les agents de contraste est donc devenu un enjeu majeur de l IRM dite moléculaire. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons aux agents de contraste superparamagnétiques de type USPIO (Ultrasmall SuperParamagnetic Iron Oxyde particles). Nous proposons une quantification basée sur l estimation de la susceptibilité magnétique. Cette démarche repose sur la déconvolution de la carte de défaut de champ magnétique induit par ces agents de contraste à travers la modification locale de la susceptibilité magnétique. Nous définissons la méthode SYMDEF qui implante un modèle déconvolutif régularisé par un filtre de type CLS (Constrained Least Squares). Cette approche redéfinit ainsi la quantification de ce type d agent de contraste dans un cadre de restauration d images. Nous présentons une analyse de la méthode SYMDEF en fonction des différents paramètres qui la régissent ainsi qu une étude sur l impact de l écart entre un défaut de champ idéal et le modèle de défaut intégré à la méthode SYMDEF. La méthode SYMDEF est évaluée sur des cartes de défaut de champ magnétique de synthèse. Ces cartes ont été obtenues : en calculant théoriquement le défaut de champ à partir de modèles anatomiques et pathologiques que nous avons conçus ; à partir de la simulation d images IRM de ces modèles en calculant soit la carte de gradient de susceptibilité (SGM), soit la carte de différence de phase. La méthode SYMDEF a également été testée sur des images IRM réelles in vitro et in vivo d agrégats d USPIOs. Les résultats obtenus mettent en évidence la faisabilité d une telle méthode de quantification, sa robustesse notamment face au bruit ainsi que la qualité de la quantification de la susceptibilité magnétique induite par les agents de contraste dès lors que l information de défaut de champ est donnée avec une bonne résolution spatiale.
In magnetic resonance imaging (MRI), there are two types of contrast agents: paramagnetic, "positive" and superparamagnetic "negative" or the "magnetic susceptibility". Contrast agents are increasingly used in MRI for many medical applications (monitoring cell, marking inflammation, therapeutic targeting ...). They have become a valuable tool to aid diagnosis. Locate and quantify the contrast agents have become a major issue of the so-called molecular MRI. In this thesis, we focus on superparamagnetic contrast agents like USPIO (Ultrasmall Iron Oxide particles SuperParamagnetic). We propose quantification based on the estimation of the magnetic susceptibility. This approach is based on the deconvolution of the map of non-magnetic field induced by the contrast agent through the local change of magnetic susceptibility. We define the method that implements a model SYMDEF déconvolutif regulated by a filter type CLS (Constrained Least Squares). This approach redefines and quantification of this type of contrast agent within a framework of image restoration. We present an analysis of the method SYMDEF according to various parameters that govern it and a study on the impact of the difference between a lack of ideal field and model integrated with the default method SYMDEF. The method is evaluated on SYMDEF card default magnetic field synthesis. These maps were obtained: by calculating the defect field theory from anatomical and pathological models that we have designed, from the simulation of MR images of these models is by calculating the susceptibility gradient map (SGM) is the map of phase difference. SYMDEF method was also tested on real MR images in vitro and in vivo aggregates of USPIOs. The results demonstrate the feasibility of this method of quantification, including its robustness against noise and the quality of the quantification of the magnetic susceptibility induced by contrast agents as soon as the fault information of field given with good spatial resolution.
Mot(s) clés libre(s) : Imagerie médicale, Imagerie par résonance magnétique, Imagerie IRM, Agent de contraste, Agent de contraste supermagnétique, Ultra small superparamagnetic Iron oxyde particles, IRM moleculaire, USPIOs, Déconvolution, Défaut de champ, Constrained least sqares
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Pelloquin Sylvain. LaAlO3 amorphe déposé par épitaxie par jets moléculaires sur silicium comme alternative pour la grille high- des transistors CMOS. 2011 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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Depuis l'invention du transistor MOS à effet de champ dans les années 60, l'exploitation de cette brique élémentaire a permis une évolution exponentielle du domaine de la microélectronique, avec une course effrénée vers la miniaturisation des dispositifs électroniques CMOS. Dans ce contexte, l'introduction des oxydes "high- " (notamment HfO2) a permis de franchir la barrière sub-nanométrique de l'EOT (Equivalent Oxide Thickness) pour l'oxyde de grille. Les travaux actuels concernent notamment la recherche de matériaux "high- " et de procédés qui permettraient d'avoir une interface abrupte, thermodynamiquement stable avec le silicium, pouvant conduire à des EOTs de l'ordre de 5Å. L objectif de cette thèse, était d'explorer le potentiel de l oxyde LaAlO3 amorphe déposé sur silicium par des techniques d Épitaxie par Jets Moléculaires, en combinant des études sur les propriétés physico-chimiques et électriques de ce système. Le travail de thèse a d'abord consisté à définir des procédures d'élaboration sur Si de couches très minces ( 4nm), robustes et reproductibles, afin de fiabiliser les mesures électriques, puis à optimiser la qualité électrique des hétérostructures en ajustant les paramètres de dépôt à partir de corrélations entre résultats électriques et propriétés physico-chimiques (densité, stœchiométrie, environnement chimique ) et enfin à valider un procédé d'intégration du matériau dans la réalisation de MOSFET. La stabilité et la reproductibilité des mesures ont été atteintes grâce à une préparation de surface du substrat adaptée et grâce à l'introduction d'oxygène atomique pendant le dépôt de LaAlO3, permettant ainsi une homogénéisation des couches et une réduction des courants de fuite. Après optimisation des paramètres de dépôt, les meilleures structures présentent des EOTs de 8-9Å, une constante diélectrique de 16 et des courants de fuite de l'ordre de 10-2A/cm . Les caractérisations physico-chimiques fines des couches par XPS ont révélé des inhomogénéités de composition qui peuvent expliquer que le mesuré soit inférieur aux valeurs de LaAlO3 cristallin (20-25). Bien que les interfaces LAO/Si soient abruptes après le dépôt et que LaAlO3 soit thermodynamiquement stable vis-à-vis du silicium, le système LAO amorphe /Si s est révélé instable pour des recuits post-dépôt effectués à des températures supérieures à 700ÊC. Un procédé de fabrication de MOSFETs aux dimensions relâchées a été défini pour tester les filières high- . Les premières étapes du procédé ont été validées pour LaAlO3.
Since MOS Field Effect Transistor invention in the 60's, the exploitation of this elementary piece of technology allowed an exponential evolution in the microelectronic field, with a frantic race towards miniaturization of CMOS electronic devices. In this context, the introduction of "high- " oxides (notably HfO2) allowed to cross the sub-nanometer barrier of EOT (Equivalent Oxide Thickness) for the gate oxide. Current work are notably related to "high- " research materials and processes that would allow an abrupt and thermodynamically stable interface with respect to silicon, that may lead to EOTs of about 5Å. The purpose of this thesis was to explore the potential of amorphous oxide LaAlO3 deposited on silicon by techniques of molecular beam epitaxy, combining studies of the physicochemical and electrical properties of this system. The thesis work has first consisted in defining procedures for the preparation of very thin ( 4 nm), robust and reproducible layers on Si in order to allow reliable electrical measurements then to optimize the electrical quality of the hetero-structures by adjusting deposition parameters from correlations between electrical results and physicochemical properties (density, stoichiometry, chemical environment...) and finally to validate a method for integrating the material in the realization of MOSFET. The stability and reproducibility of the measurements were achieved thanks to an adapted surface preparation of the substrate and by the introduction of atomic oxygen during the LaAlO3 deposition, thus allowing homogenization of layers and reducing leakage currents. After optimizing the deposition parameters, the best structures exhibit EOTs of 8-9 A, a dielectric constant of 16 and leakage currents in the range of 10-2 A/cm . Accurate physico-chemical characterizations of thin layers by XPS revealed composition inhomogeneities that can explain why the measured is less than values of crystalline LaAlO3 (20-25). Although the LAO/Si interfaces are steep after deposition and LaAlO3 is thermodynamically stable with respect to the silicon, amorphous system LAO/Si has proven unstable during post-deposition annealing carried out at temperatures above 700 Ê C. A process for producing MOSFETs with released dimensions was defined to test high- field. The first stages of the process have been validated for LaAlO3.
Mot(s) clés libre(s) : Circuit intégré Complementary Metal Oxide SemiConductor - CMOS, Transistor MOSFET - Composant à effet de champ à grille isolée, Dielectric high K, Equivalent Oxide Thickness - EOT, Epitaxie par jet moléculaire - MBE, Diffraction RHEED - Reflection high-Energy Electron diffraction, Microscopie à Force Atomique, Microscopie électronique en transmission, Spectroscopie de photoélectrons, Réflectivite des rayons X - XRR, Oxygène atomique, Oxyde de Hafnium - HfO2, CMOS - Complementary Metal Oxide SemiConductor, MOSFET - Metal Oxide SeliConductor Field Effect Transistor, EOT - Equivalent Oxide Thickness, MBE - Molecular Beam Epitaxy, RHEED - Reflection High Energy Electron Diffraction, Electronic Transmission Microscopy, Photo Electron Spectroscopy, XRR - X-ray reflectivity, Atomic oxygen, Hafnium Oxide -HfO2
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Hassan Sozan. Caractérisation de nouvelles enzymes impliquées dans la dégradation de polysaccharides végétaux à partir de la bactérie Dickeya dadantii 3937. 2011 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
La bactérie phytopathogène Dickeya dadantii est responsable de la pourriture molle de nombreux végétaux. Elle sécrète dans le milieu extérieur toute une batterie d enzymes capables de dégrader les constituants des parois végétales. La première partie de mon travail concerne les féruloyl estérases FaeD et FaeT. Les féruloyl estérases sont responsables de l'hydrolyse de liaisons ester entre l'acide férulique et les chaînes de xylane ou de pectine. En clivant ces liaisons, elles favorisent une dégradation complète de la paroi végétale. L'importance de ces enzymes nous a conduit à rechercher si D. dadantii produit de telles estérases. Le criblage d une banque de gènes par un test de détection de l activité féruloyl estérase a permis d identifier deux gènes qui ont été caractérisés. Alors que faeT est faiblement transcrit dans toutes les conditions, la transcription de faeD est fortement induite en présence d acide férulique et contrôlée par le régulateur FaeR. Alors que FaeT est une protéine cytoplasmique, FaeD est sécrétée par le système Out qui permet la sécrétion de nombreuses pectinases. Les enzymes FaeD et FaeT ont été surproduites dans E. coli et leurs principales propriétés biochimiques ont été déterminées. La connaissance de la séquence complète du génome de D. dadantii permet d aborder des études de génomique fonctionnelle. Cette séquence confirme la présence des gènes codant les pectinases déjà caractérisées et révèle que ce génome code de nouvelles pectinases potentielles. La deuxième partie de mon travail concerne le gène pelN identifié par analyse du génome. Les pectate lyases coupent les liaisons glycosidiques du polygalacturonate par une réaction de b-élimination, générant des produits insaturés. Leur mécanisme d'action nécessite des cations comme cofacteur, en général Ca2+. Après clonage du gène pelN, la protéine PelN a été surproduite dans E. coli. Son activité pectate lyase a été prouvée en montrant sa capacité à produire des dérivés insaturés à partir de polygalacturonate ou de pectines plus ou moins méthylées. Cette étude démontre que PelN est la première pectate lyase utilisant les ions Fe2+ comme cofacteur préférentiel. Chez D. dadantii, l expression du gène pelN dépend de divers régulateurs affectant la synthèse des pectinases, comme PecS ou GacA. PelN est une protéine extracellulaire sécrétée par le système Out. Ces études contribuent à mieux comprendre le rôle respectif des différentes enzymes impliquées dans la dégradation de la paroi végétale et le fonctionnement coopératif de ce système pluri-enzymatique.
The phytopathogenic bacterium Dickeya dadantii is responsible for soft rot diseases of various plants. It secretes in the external medium a large array of enzymes which are able to degrade the constituents of the plant-cell wall. The first part of my work was related to the féruloyl esterases FaeD and FaeT. Feruloyl esterases are responsible for the hydrolysis of ester linkages between ferulic acid and the xylan or pectin chains. By cleaving these linkages, they improve the complete degradation of the plant-cell wall. The importance of these enzymes led us to search whether D. dadantii produces such esterases. A gene bank screening using a specific detection test for the feruloyl esterase activity allowed us to identify two genes which were characterized. While faeT is weakly transcribed in all the conditions, the faeD transcription is strongly induced in the presence of ferulic acid and it is controlled by the regulator FaeR. Whereas FaeT is a cytoplasmic protein, FaeD is secreted by the Out system responsible for the secretion of several pectinases. The enzymes FaeD and FaeT were overproduced in E. coli and their main biochemical properties were determined. The determination of the complete sequence of the D. dadantii genome makes it possible to develop functional genomic studies. This sequence confirms the presence of genes encoding the previously characterized pectinases and it reveals that this genome encodes new potential pectinases. The second part of my work was related to the gene pelN identified by genome analysis. Pectate lyases cleave the glycosidic bounds in the polygalacturonate chain by a b-elimination reaction, generating unsaturated products. This reaction mechanism requires cations as cofactor, generally Ca2+. After cloning of the gene pelN, the protein PelN was overproduced in E. coli. Its pectate lyase activity was demonstrated by its capacity to produce unsaturated derivatives from polygalacturonate or pectins. This study showed that PelN is the first pectate lyase that uses Fe2+ ions as the preferential cofactor. In D. dadantii, the pelN expression depends on various regulators controlling the pectinase synthesis, such as PecS or GacA. PelN is an extracellular protein secreted by the Out system. These studies contribute to increase the knowledge on the respective role of the different enzymes involved in the degradation of the plant-cell wall and the cooperative interactions in this pluri-enzymatic system.
Mot(s) clés libre(s) : Biosciences, Microbiologie, Bactérie phytopathogène, Dickeya dadantii, Pectinase, Esterase, Acide férulique, Microbiology, Phytopathogenic bacteria, Ferulic acid
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Cieślak Krystian. Wytwarzanie i badanie warstw epitaksjalnych krzemu w zastosowaniu do ogniw słonecznych. 2010 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Aujourd'hui le marché du photovoltaïque est dominé par les technologies de fabrication basées sur les matériaux semiconducteurs massifs, ce qui augmente le coût du produit final parce que pendant la fabrication des cellules photovoltaïques (PV) une partie de la matière constituant la couche active de la cellule est perdue (par découpage, etc.). Les technologies basées sur les couches minces, qui par définition utilisent une petite quantité de matière pour fabriquer la couche active, sont une alternative pour la production en masse . Les études présentées dans cette thèse s'inscrivent dans la tendance générale de diminution de prix des cellules solaires et consistent en développement d'une technologie très bon marché de dépôt des couches actives des cellules solaires PV basée sur l'épitaxie en phase liquide par la croissance des couches latérales. La croissance latérale épitaxiale est une méthode qui permet la croissance de couches latérales, qui ont une densité des défaits inférieure à celle de substrats de croissance. De ce fait on peut utiliser les substrats moins chers que les substrats habituellement utilisés pour l'épitaxie, vu que leur qualité cristalline n'est plus un paramètre crucial pour obtenir des couches épitaxiales de bonne qualité. Il en résulte une réduction des coûts de fabrication des cellules solaires. En outre, les appareils nécessaires pour faire de l'épitaxie en phase liquide sont relativement bon marché par rapport aux autres technologies de dépôt des couches minces. Le but des travaux de thèse présentés était d'analyser et de déterminer les conditions optimales du processus de cette croissance latérale, pour que les cellules solaires obtenues se caractérisent par des meilleurs paramètres physiques et électriques.
Nowadays the core percentage of the solar photovoltaic market is based on the semiconductor bulk materials which makes the Wp price increase due to the material Joss during the process of production. The material losses problem does not exist in thin films technologies because they do not require being cut and the active layer is deposited directly into a substrate, which does not require sophisticated quality parameters. Photovoltaic researches are leading to one purpose - to lower the price of energy generated from the photomodules. It can be done in two ways: by decreasing costs of production or through increasing the efficiency of solar cells. The research presented in this thesis enrols in the first trend of decreasing the price of solar cells by using liquid phase epitaxy. A special aspect to this method is a possibility for producing thin lateral layers for photovoltaic applications. The Epitaxial Lateral Overgrowth (ELO) method enables the growth of lateral layers, which have tower density defects than a growing substrate. Subsequently, it can decrease the price of the solar cells. Moreover, apparatus for the liquid phase epitaxy is relatively cheap while compared other technologies of the thin films deposition. In chapter 1 particular stages of the experiment have been described: liquid phase epitaxy process, apparatus, lateral silicon layers growth conditions. Also solar cells production process has been characterized, as well as examination of the solar cells parameters. Chapter 2 contains of the results of the experiment and its analysis pertaining to the best LPE conditions for photovoltaic applications. In chapter 3 some summary and conclusions have been presented. The main objective of this work was to find optimal conditions for liquid phase epitaxy process in order to get ELO solar cells, which are characterized by the best electrical and physical parameters.
Mot(s) clés libre(s) : Génie électronique, Cellule photovoltaïque, Couche mince, Epitaxie en phase liquide, Conception de cellule, Silicium couches minces
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