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Université de Franche-Comté
/ 17-12-2010
GALEANO ZEA July Andréa
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Cette thèse propose et démontre une nouvelle approche pour mesurer par vision la position d'une cible dans le plan XY. La mise en œuvre concerne la microscopie optique d'échantillons biologique grâce à des boîtes de culture cellulaire référencées en position. Conçus et réalisés spécifiquement, ces prototypes constituent un référentiel de position solidaire des cultures biologiques. Cela permet le repositionnement très précis des spécimens sous le microscope ainsi que la superposition digitale des images enregistrée au centième de pixel. Cette méthode est validée par le suivi site à site des transformation et déplacements cellulaires au cours du temps, malgré le transfert répété des préparations du microscope à l'incubateur. La méthode repose sur le traitement numérique des images d'un motif pseudopériodique micro-fabriqué en salle blanche et déposé sur la cible à poursuivre. Une mesure binaire -absolue mais pas résolvante_ est combinée avec une mesure linéaire - relative mais très résolvante- pour obtenir un repérage absolu et très précis de la position et de l'orientation de l'objet dans le plan. Le traitement binaire est basé sur un cryptage de la position sous la forme de séquences pseudo-aléatoire de type LFSR étendues à deux dimensions. Le traitement linéaire est basé sur des calcul de phase après filtrage dans le domaine spectral. L'information de phase sert également au calcul du contraste local des séquences binaires, ce qui confère une très grande robustesse au décodage binaire de position. A partir d'un motif de période 4um, les performances obtenues correspondent à 20 nm de résolution en position latérale et 10 -20 en orientation dans le plan.
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Université de Franche-Comté
/ 16-12-2010
Abdoulkader Ibrahim Idriss
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L’objectif de cette thèse est de concevoir et élaborer des outils innovants, baptisés nano-antennes (NAs), pour sonder le champ électromagnétique optique au voisinage des structures de la nanooptique. Une NA est ici une nanostructure métallique placée à l extrémité d une sonde locale fonctionnant en mode collection. Une telle structure joue le rôle de relais entre le champ électromagnétique optique à la surface de l échantillon et la sonde locale, attribuant à la sonde une sensibilité spécifique vis-à-vis du champ électromagnétique vectoriel. Les nano-antennes seront conçues de manière à fournir une information optique encore inaccessible par le biais de la microscopie en champ proche conventionnelle, pour répondre aux besoins actuels et futurs de la nano-optique. Dans la première partie, nous proposons une nouvelle configuration de sonde locale la nano-ouverture papillon complément d une nano-antenne papillon et nous exposons sa fabrication aux dimensions spécifiques, à l'extrémité d'une fibre optique en polymère. Dans la deuxième partie, nous présentons une nouvelle configuration de microscopie en champ proche permettant l accès aux lignes de champs électriques et magnétiques optiques 3D au dessus d un échantillon, avec une résolution sub-longueur d onde. Le microscope proposé permet de cartographier simultanément et indépendamment les distributions des amplitudes complexes des deux composantes du champ électrique transverse. La dernière partie est consacrée à l application d une méthode numérique dite FDTD afin d étudier le comportement spectral et l origine de l exaltation au niveau de la partie centrale d une nano-ouverture papillon
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Université de Franche-Comté
/ 14-12-2010
Sadani Benattou
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Ce travail de thèse a été consacré à la conception et à la réalisation d'un dispositif permettant de moduler la transmission optique extraordinaire à travers des nanostructure par l'intermédiaire de l'effet photo-élastique. La nanostructure étant réalisée dans un film métallique mince déposé à la surface d'un substrat solide, nous avons choisi d'utiliser des ondes acoustiques de surface pour produire des déformations conduisant à une modulation de l'indice de réfraction à la surface du substrat.Notre étude est scindée en trois partie principales, consacrée respectivement à la conception et à la réalisation des nanostructures, à la conception et à la réalisation des transducteurs générant les ondes acoustiques de surface, et enfin à l'expérience acousto-plasmonique. Des nanostructures périodiques constituées de fentes et présentant une transmission exaltée dans le proche infrarouge ont été réalisées par lithographie électronique puis caractérisées. Nous avons atteint un taux de transmission de l'ordre de 25%. Afin de moduler cette transmission nous avons mis au point des transducteurs à peignes inter-digités annulaires (AIDTs) permettant de focaliser l'énergie élastique au voisinage d'un point. Les transducteurs réalisés fonctionnent à une fréquence de 40MHz environs et focalisent l'énergie acoustique dans une région de 40 m de côté limitée par la diffraction. En réalisant la synthèse de l'étude optique et de l'étude acoustique, nous avons réalisé le premier modulateur acousto-plasmonique en positionnant les nano-structures à l'endroit où se focalise l'onde acoustique.
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Université de Franche-Comté
/ 13-12-2010
Safioui Jassem
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Dans ce travail de thèse nous avons exposé une nouvelle méthode simple et efficace basée sur l'autofocalisation de faisceaux qui permet l'induction de guides optiques au coeur de matériaux photoréactifs, sans tension appliquée. Cette technique de photo-inscription exploite l'effet pyrolélectrique des matériaux ferroélectriques qui permet de générer un effet non linéaire focalisant contrôlé par une augmentation de quelques degrés de la température du matériau. La démonstration expérimentale est réalisée dans des échantillons de LiNbO3 non dopé. Une annalyse détaillée de la dynamique de focalisation a notamment permis de former des solitons spaciaux dénommés "pyrolitons". Ces solitons brillants permettent d'induire des guides circulaires à faibles pertes qui restent mémorisés sur de longues périodes de matériau. Par ailleurs, des solitons de surface se propageant à l'interface air/ LiNbO3 ont également été observés grâce à cet effet nonlinéaire contrôlé par la pyroélectricité. Ces résultats expérimentaux ont été confirmés par un modèle numérique 3-D qui prend en compte la dynamique de l'effet photoréfractif. La non linéarité optique commandée en température révélée dans ce travail peut faciliter la mise en évidence de nouveaux concepts. En outre, la technique de photo-inscription associée ouvre de nouvelles perspectives pour la fabrication de circuits optiques 3-D dans le LiNbO3, matériau de référence pour la photonique.
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Université de Franche-Comté
/ 09-12-2010
Hermelin Damien
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Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le développement de capteurs à ondes élastiques de surface pour la télémesure de grandeurs physiques pour les applications biomédicales, et plus particulièrement la mesure de pression artérielle. Ce mémoire présente tout d abord le développement d un modèle physique inédit permettant la simulation de dispositifs à ondes élastiques de surface en milieu contraint mécaniquement avec une distribution inhomogène de contrainte. L ensemble du modèle est détaillé et utilisé afin d optimiser la géométrie d un capteur de pression à membrane. L étude est dédiée aux capteurs sur quartz mais peut être appliquée à tout type de matériaux piézoélectriques. Ce mémoire présente également la réalisation du capteur. L application en tant que capteur a été validée et comparée avec les résultats obtenus à partir du modèle développé. Les comparaisons théorie/expériences montrent l efficacité du modèle développé et la pertinence des règles de conception, qui jusqu à présent, n avait aucun équivalent. Le modèle développé mis en oeuvre sous forme logicielle permet des études plus poussées dans tout le domaine d application de capteur à base de dispositifs à ondes élastiques et plus particulièrement pour les mesures de grandeur mécaniques comme illustré tout au long de ce mémoire. Pour conclure le manuscrit, nous montrons l utilisation du capteur pour la mesure de la pression artérielle par voie externe.
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Université de Franche-Comté
/ 08-12-2010
Dahdah Jean
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Les travaux de thèses reposent sur l'étude et le développement des structurez photoniques sur niobate de lithium pour des applications capteurs de gaz. L'originalité du travail est d'étudier l'effet de l'absorption des couches de porphyrines spécifiques à la détection du benzène et déposées sur le cristal photonique sur la réponse spectrale de ce dernier. En premier lieu, une étude théorique par des méthodes numériques, maîtrisées a laboratoire d'optique (FDTD, PWE), étaient nécessaires pour étudier l'effet de la présence de certains gaz sur la réponse spectrale des cristaux photoniques. Nous avons montré qu'avec la structure choisie, une variation de la transmission de de 23% est obtenue lorsque le système est exposé à 50ppm de benzène. La sensibilité de la structure au benzène est estimée à 2,3ppm. En second lieu, nous avons étudié des réalisations en salle blanche des structures photoniques. En utilisant la méthode de gravure directe par faisceau d'ions focalisé (FIB), on a réalisé plusieurs cavités photoniques sur des guides d'ondes optiques fabriqués en collaboration avec Photoline Technologies. Un banc de caractérisation automatisé (interface GPI) en réflexion et en transmission est monté pour vérifier les prédictions théoriques. En plus, les études théoriques et expérimentales en champ proche optique ont été réalisées pour mettre en évidence la résonance des cavités gravées sur niobate de lithium.Ainsi ces études expérimentales sont les premières sur ce type de matériaux.
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Université de Franche-Comté
/ 03-12-2010
Besnard Aurélien
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Des films minces de chrome sont élaborés par pulvérisation cathodique DC magnétron. Les conditions expérimentales de pression et de température conduisent à une croissance colonnaire. La mise en oeuvre de la technique originale << GLAD > (GLancing Angie Deposition) permet de contrôler l orientation du substrat par rapport au flux de vapeur incident. Ainsi l architecture des colonnes constituant les couches minces est modifiée. Trois types de structures sont élaborés : des colonnes inclinées (1D) des structures zigzags (20) et des structures spiralées (BD). La texturation des substrats par un réseau de plots permet d organiser ces différentes architectures sur la surface. Les propriétés physiques de ces couches minces telles que la densité la rugosité et la résistivité électrique, sont affectées par la structuration des colonnes. L élaboration de ces architectures est réalisée en lien étroit avec une simulation Monte Carlo de la croissance de structures équivalentes. Cette double approche permet de mieux comprendre les mécanismes de croissance mis en jeu ainsi que les propriétés résultantes. Un modèle théorique est ensuite proposé pour prédire l évolution de la résistivité électrique des films minces à colonnes inclinées.
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Université de Franche-Comté, ELTE University of Budapest
/ 26-11-2010
Hantal György
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Depuis une dizaine d années, une attention croissante a été prêtée à l influence des particules solides dans l atmosphère. Les particules solides les plus abondantes dans l atmosphère sont celles de glace et de suie. Leurs impacts sur l atmosphère sont très probablement assez complexes : D une part, ces particules peuvent modifier la composition de la phase gaz par l adsorption de différentes espèces ; et d autre part, elles peuvent également induire une réactivité hétérogène différente de la réactivité observée en phase gaz. Étant donné que les processus atmosphériques sont très difficilement observables, les méthodes théoriques peuvent servir à mieux les caractériser. La recherche effectuée dans le cadre de ma thèse s est concentrée autour de trois sujets principaux. Le premier concerne l adsorption des composants organiques volatile sur la glace qui a été modélisée par la méthode Monte Carlo Grand Canonique (GCMC). Cette méthode de simulation permet d obtenir directement l isotherme d adsorption d espèces gazeuses sur la glace en variant leur potentiel chimique. J ai utilisé cette méthode pour simuler l adsorption de l acétone, l acide formique et le benzaldéhyde sur la surface de glace. L excellent accord obtenu entre nos résultats et ceux des expériences montre toute la pertinence de l approche théorique utilisée. De plus, les détails moléculaires de l adsorption de ces trois composants ont été déterminés tels que les distributions d énergie d interaction des adsorbats ainsi que leurs positions et orientations préférentielles sur la surface de glace. Les résultats nous permettent donc d interpréter complètement les différents mécanismes des processus d adsorption sur la glace. La deuxième partie de mon travail est l étude de l adsorption de l eau sur les particules de suie. Les particules de suie ont été modélisées par les molécules de fullerène empilées les unes sur les autres et contenant des trous modélisant les défauts de la surface. La structure de ces particules de suie a été optimisée en condition réactive par le potentiel AIREBO. Puis, j ai déterminé les isothermes d adsorption de l eau sur ces particules par la méthode GCMC. Mes résultats montrent que les propriétés morphologiques (la taille et la forme) de la cavité présente dans des particules jouent un rôle important dans les processus d adsorption : Plus la cavité est sphérique plus l adsorption est efficace. La présence des groupements chimiques oxygénés dans la cavité ne change pas la quantité totale des molécules d eau qui peuvent être piégées dans les cavités, mais elle peut induire une affinité plus élevée des molécules d eau pour la suie à très basse pression. Le troisième sujet est dédié à la réactivité des particules de suie dans l atmosphère. Leur influence sur la réaction d oxydation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) par le radical OH a été étudiée en la comparant avec l oxydation ayant lieu en phase gaz. Pour étudier des systèmes contenant un grand nombre d atomes de carbone comme la suie et les HAP un nouveau modèle (cinétique et statistique) a été développée et appliquée pour l oxydation du benzène, naphtalène et anthracène. Les énergies d interaction ont été calculées par la méthode SE-D qui permet une description non-couteuse et raisonnablement précise des interactions suie HAP et HAP OH. Les résultats montrent que sur une surface parfaite carbonée la réactivité des HAP vis-à-vis du radical OH ne change pas significativement en phase adsorbée par rapport à la phase gaz.
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Université de Franche-Comté
/ 25-11-2010
Rabenorosoa Kanty
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La thèse propose un concept de microbancs optiques reconfigurables (MOEMS 3D hybrides) à base d'éléments microfabriqués et assemblés à l aide d une station robotique : ces nouveaux bancs optiques combinent les avantages du micro-assemblage robotique et des techniques de microfabrication sur silicium. Le positionnement fin des supports optiques sur un substrat s'effectue par une tâche de guidage. La réalisation d'une telle tâche à l'échelle micrométrique est une contribution majeure de la thèse. Elle a nécessité plusieurs avancées. L absence de modèles fiables et de mesures disponibles pour des contacts plan / plan, un type de contact très fréquent en micro-assemblage, nous a conduit au développement d un banc de moeurs robotisé pour évaluer la force de pull-off. Ensuite, un système robotique équipé de préhenseur à deux doigts de serrage instrumentés a été mis en oeuvre pour mesurer simultanément la force de serrage et la force de Contact latéral qui agit sur le micro-objet manipulé durant le guidage. Un modèle de l évolution de la force de serrage lors de l apparition de la force de contact latéral est présenté et confronté à une modélisation par éléments nis ainsi qu'à des résultats expérimentaux. Enfin, une stratégie de guidage est établie en prenant en compte la stabilité de la saisie et les spécificités du micromonde. Une commande hybride force/ position est choisie pour automatiser le guidage par deux doigts instrumentés (GDDI). Elle a été mise en oeuvre avec succès sur un système robotique.
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Université de Franche-Comté
/ 22-10-2010
Mammosser Didier
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Pour optimiser l'énergie vibratoire extraite d`une structure il faut choisir convenablement les paramètres du transducteur électrodynamique employé. Dans le cas d une boucle de récupération d énergie linéaire, pour maximiser la puissance extraite il faut que les amortissements électriques créés par la boucle de rétroaction) et mécaniques (dû aux pertes internes de la structure flexible) soient égaux. Cela revient à choisir le gain permettant de se placer à l`abscisse égale au double de celle en circuit ouvert sur le tracé du lieu d Evans. Si la boucle est trop petite pour obtenir cette condition, alors il faut l agrandir en changeant le placement du transducteur ou bien en utiliser plusieurs. Lorsque la boucle de récupération devient non linéaire l égalité des amortissements est toujours valide, mais dans ce cas de figure il faut définir un amortissement électrique équivalent. Des mesures expérimentales ont confirmé que le même critère peut être utilisé dans le cas linéaire que dans le cas non linéaire. Pour optimiser la puissance récupérée d'une structure vibrante, même si celle-ci n est pas excitée à sa pulsation de résonance, utiliser un récupérateur d`énergie inertiel est envisageable. En choisissant sa masse, sa pulsation de résonance et son amortissement de façon adéquate, la puissance extraite peut être maximisée
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