Antenne VHF miniature reconfigurable en fréquence par décharge plasma : modélisation et résultats expérimentaux

Dans ce papier, nous proposons l’utilisation d’un plasma froid hors équilibre thermodynamique comme matériau à permittivité négative dans la réalisation d’une antenne sphérique miniature à résonance quasi-statique. Cette résonance est étudiée analytiquement puis numériquement et un prototype expérimental est présenté

Analyse et traitement par plasma froid des eaux de rejet de « l’abattoir des Brasseries » à Yaoundé

Des echantillons des eaux usees de á lfabattoir des Brasseries â a Yaounde, preleves ont ete analyses et traites par plasma froid. Les resultats dfanalyse revelent que lesdites eaux sont basiques (pH = 8.65), tres conductrices (conductivite electrique = 1625 ƒÊScm-1), fortement polluees (DBO5 = 1000 mgL-1 dfO2, DCO = 2390 mgL-1 dfO2 et 200 mgL-1 dfammonium) et biodegradables (DBO5/DCO = 0.42). La teneur elevee en chlorures (1347 mgL-1) et lfabsence des metaux lourds ont ete notees. Apres traitement par plasma, on observe une reduction de 50% de la DBO5 en 10 minutes, le debit du gaz plasmagene etant fixe a 1000 Lh-1. Lfefficacite du plasma froid a decharge electrique rampante (glidarc) a ete une fois de plus prouvee pour la reduction de la pollution environnementale.Mots cles: Eaux usees, biodegradables, glidarc, pollution

Modélisation fluide du transport et des instabilités dans une source plasma froid magnétisé

Il est bien connu que les plasmas froids magnétisés dans des dispositifs tels que les propulseurs Hall et les sources d'ions montrent souvent l'émergence d'instabilités qui peuvent provoquer des phénomènes de transport anormaux et affecter fortement le fonctionnement du dispositif. Dans cette thèse, nous étudions les possibilités de simuler ces instabilités de manière auto-cohérente par la modélisation fluide. Cela n'a jamais été fait auparavant pour ces conditions de plasma froid, mais cela présente un grand intérêt potentiel pour l'ingénierie. Nous avons utilisé un code fluide quasi-neutre développé au laboratoire LAPLACE, appelé MAGNIS (MAGnetized Ion Source), qui résout un ensemble d'équations fluides pour les électrons et les ions dans un domaine 2D perpendiculaire au champ magnétique. On a constaté que dans de nombreux cas d'intérêt pratique, les simulations MAGNIS produisent des instabilités et des fluctuations du plasma. Un premier objectif de cette thèse est de comprendre l'origine de ces instabilités observées dans MAGNIS et de s'assurer qu'elles sont un résultat physique et non un artefact numérique. Pour ce faire, nous avons effectué une analyse de stabilité linéaire basée sur des relations de dispersion, dont les taux de croissance et les fréquences qui en sont issus analyse ont été comparés avec succès à ceux mesurés dans les simulations de MAGNIS pour des configurations simples et forcés à rester dans un régime linéaire. Nous avons ensuite identifié les principaux modes et mécanismes de ces instabilités (induits par les champs électrique et magnétique, le gradient de densité et l'inertie), connus de la littérature, susceptibles de se produire dans ces simulations de fluides. Par la suite, nous avons simulé l'évolution non-linéaire et la saturation des instabilités et quantifié le transport anormal généré dans différents cas relatifs aux sources d'ions en fonction de divers paramètres clés du système (champs électriques et magnétiques et température des électrons). Enfin, nous avons mis en évidence plusieurs limitations de MAGNIS, et plus généralement de modèles fluides, dues aux approximations physiques (quasi-neutralité, absence d'effets cinétiques). Nous avons montré que les modes fluides sont parfois les plus instables à des échelles infiniment petites où la théorie n'est plus valable et ne peuvent donc être résolues numériquement. Nous avons proposé différentes manières de remédier à ce problème par l'introduction de termes diffusifs inspirés de la physique à petite échelle (non-neutralité, rayon de Larmor), que nous avons ensuite testés dans MAGNIS.It is well known from experiments that magnetized low-temperature plasmas in devices such as Hall thrusters and ion sources often show the emergence of instabilities that can cause anomalous transport phenomena and strongly affect the device operation. In this thesis we investigate the possibilities to simulate these instabilities self-consistently by fluid modeling. This is of great potential interest for engineering. We used a quasineutral fluid code developed at the LAPLACE laboratory, called MAGNIS (MAGnetized Ion Source), solving a set of fluid equations for electrons and ions in a 2D domain perpendicular to the magnetic field lines. It was found that in many cases of practical interest, MAGNIS simulations show plasma instabilities and fluctuations. A first goal of this thesis is to understand the origin of the instabilities observed in MAGNIS and make sure that they are a physical result and not numerical artifacts. For this purpose, we carried out a detailed linear stability analysis based on dispersion relations, from which analytical growth rates and frequencies were successfully compared with those measured in MAGNIS simulations for simple configurations forced to remain in a linear regime. We then identified these linear unstable modes and their responsible mechanisms (involving parameters such as the density gradient, electric and magnetic fields and inertia), known from the literature, that are likely to occur in these fluid simulations. Subsequently, we simulated the nonlinear evolution and saturation of the instabilities and quantified the anomalous transport generated in different cases relevant to ion sources, depending on various key parameters of the system (electric and magnetic fields and electron temperature). Finally, we highlighted several limitations of MAGNIS, and more generally of fluid models, due to the physical approximations made (quasineutrality, absence of kinetic effects). We showed that the fluid modes are sometimes most unstable at infinitely small scales for which the theory is no longer valid and which cannot be resolved numerically. We proposed, and tested in MAGNIS, ways to overcome this problem by introducing effective diffusion terms representing small scale processes (non-neutrality, Larmor radius)

Alimentation électrique des dispositifs à décharge à barrière diélectrique (DBD)

L’utilisation d’une Décharge contrôlée par Barrière Diélectrique (DBD) permet d’obtenir un plasma froid à pression atmosphérique dont une des utilisations est le traitement de surface. Actuellement, de tels dispositifs sont alimentés par des sources de tension variable (amplitude, fréquence) : la décharge obtenue est le plus souvent filamentaire (défavorable à la qualité du traitement de surface), notamment lorsque l’on souhaite transmettre une puissance élevée. Des études récentes menées pour l’alimentation de lampes à excimères [1] ont montré l’intérêt de remplacer la source de tension par une source de courant, afin d’obtenir la décharge sur une plus grande plage de puissance et de fréquence, de disposer de degrés de liberté permettant le contrôle de la puissance transmise. Cet article est dédié à l’étude théorique et expérimentale d’une structure d’alimentation électrique de ce type

Modèle particulaire 2D et 3D sur GPU pour plasma froid magnétisé : application à un filtre magnétique

La méthode PIC MCC (Particle-In-Cell Monte-Carlo Collision) est un outils très performant et efficace en ce qui concerne l'étude des plasmas (dans notre cas, pour des plasmas froids) car il permet de décrire l'évolution dans le temps et dans l'espace, des particules chargées sous l'effet des champs auto-consistants et des collisions. Dans un cas purement électrostatique, la méthode consiste à suivre les trajectoires d'un nombre représentatif de particules chargées, des électrons et des ions, dans l'espace des phases, et de décrire l'interaction collective de ces particules par la résolution de l'équation de Poisson. Dans le cas de plasmas froid, les trajectoires dans l'espace des phase sont déterminées par le champ électrique auto-consistant et par les collisions avec les atomes neutres ou les molécules et, pour des densités relativement importantes, par les collisions entre les particules chargées. Le coût des simulations pour ce type de méthode est très élevé en termes de ressources (CPU et mémoire). Ceci est dû aux fortes contraintes (dans les simulations PIC explicites) sur le pas de temps (plus petit qu'une fraction de la période plasma et inverse à la fréquence de giration électronique), sur le pas d'espace (de l'ordre de la longueur de Debye), et sur le nombre de particules par longueur de Debye dans la simulation (généralement de l'ordre de plusieurs dizaines). L'algorithme PIC MCC peut être parallélisé sur des fermes de calculs de CPU (le traitement de la trajectoires des particules est facilement parallélisable, mais la parallélisation de Poisson l'est beaucoup moins). L'émergence du GPGPU (General Purpose on Graphics Processing Unit) dans la recherche en informatique a ouvert la voie aux simulations massivement parallèle à faible coût et ceci par l'utilisation d'un très grand nombre de processeurs disponible sur les cartes graphiques permettant d'effectuer des opérations élémentaires (e.g. calcul de la trajectoires des particules) en parallèle. Un certain nombre d'outils numérique pour le calcul sur GPU ont été développés lors de ces 10 dernières années. De plus, le constructeur de cartes graphiques NVIDIA a développé un environnement de programmation appelé CUDA (Compute Unified Device Architecture) qui permet une parallélisation efficace des codes sur GPU. La simulation PIC avec l'utilisation des cartes graphiques ou de la combinaison des GPU et des CPU a été reporté par plusieurs auteurs, cependant les modèles PIC avec les collisions Monte-Carlo sur GPU sont encore en pleine étude. A l'heure actuelle, de ce que nous pouvons savoir, ce travail est le premier a montrer des résultats d'un code PIC MCC 2D et 3D entièrement parallélisé sur GPU et dans le cas de l'étude de plasma froid magnétisé. Dans les simulation PIC, il est relativement facile de suivre les particules lorsqu'il n'y a ni pertes ni création (e.g. limites périodiques ou pas d'ionisation) de particules au cours du temps. Cependant il devient nécessaire de réordonner les particules à chaque pas en temps dans le cas contraire (ionisation, recombinaison, absorption, etc). Cette Thèse met en lumière les stratégies qui peuvent être utilisées dans les modèles PIC MCC sur GPU permettant d'outre passer les difficultés rencontrées lors du réarrangement des particules après chaque pas de temps lors de la création et/ou des pertes. L'intérêt principal de ce travail est de proposer un algorithme implémenté sur GPU du modèle PIC MCC, de mesurer l'efficacité de celui-ci (parallélisation) et de le comparer avec les calculs effectués sur GPU et enfin d'illustrer les résultats de ce modèle par la simulation de plasma froid magnétisé. L'objectif est de présenter en détail le code utilisé en de montrer les contraintes et les avantages liées à la programmation de code PIC MCC sur GPU. La discussion est largement ciblé sur le cas en 2D, cependant un algorithme 3D a également été développé et testé comme il est montré à la fin de cette thèse.The PIC MCC (Particle-In-Cell Monte-Carlo Collision) method is a very powerful tool to study plasmas (we focus here on low temperature plasmas) since it can provide the space and time evolution of the charged particle velocity distribution functions under the effect of self-consistent fields and collisions. In an electrostatic problem, the method consists of following the trajectories of a representative number of charged particles, electrons and ions, in phase space, and to describe the collective interaction of the particles by solving Poisson's equation as the particles move. In a low temperature plasma, the trajectories in phase space are determined by the self-consistent electric field and by collisions with neutral atoms or molecules and, for large enough plasma densities, by collisions between charged particles. The computational cost of the method is very high in terms of CPU and memory resources, especially when multidimensional conditions must be taken into account and when steady state regimes are studied. This is because of the constraints (at least in explicit PIC simulations) on the time step (smaller than a fraction of the plasma period and inverse of the electron gyro frequency), on the grid spacing (on the order of the Debye length), and on the number of particles per Debye length in the simulation (larger than a few tens). The PIC MCC algorithm can be parallelized on CPU clusters (the treatment of particle trajectories is easy to parallelize, but the parallelization of Poisson's equation is less straightforward). The emergence of GPGPU (General Purpose computing on Graphics Processing Unit) in scienti fic computing opens the way to low cost massively parallel simulations by using the large number of processors of a graphic card to perform elementary calculations (e.g. computation of electron trajectories) in parallel. A number of numerical tools for GPU computing have been developed in the last 10 years. Furthermore, NVIDIA developed a programming environment called CUDA (Compute Unified Device Architecture, [1]) that allows to create efficient GPU codes. PIC modeling using GPU or a combination of GPU and CPU has been reported by several authors, however PIC models with Monte Carlo Collisions on GPU is an expanding area. To the best of our knowledge this work first reports results using a full GPU based implementation of 2D PIC-MCC model focused on low temperature magnetized plasma. Tracking of particles in PIC simulations involving no creation or loss of charged particles (e.g. periodic boundary conditions, no ionization) is straightforward. However, we need special reordering strategy when charged particle creation or loss is taken into account (e.g. ionization, absorption, attachment etc.). This thesis highlights the strategies which can be used in GPU PIC-MCC models to overcome the difficulties with particle reordering during particle creation and loss. The aim of this work is to propose PIC MCC algorithms to be implemented on GPU, to measure the efficiency of these algorithms (parallelization) and compare them with calculations on a single CPU, and to illustrate the method with an example of plasma simulation in a low temperature magnetized plasma. Our purpose is to describe the detailed features of the CUDA code that has been developed and to give an overview of the possibilities and constraints of programming a PIC MCC algorithm on a GPU, and to provide an estimate of the gain in computation time that can be obtained with respect to a standard CPU simulation. The discussion is focused on 2D simulations. The method we have developed has however already been implemented for 3D problems. The manuscript is organized as follows. Chapter I gives a state of art of CPU and GPU architectures and an overview of GPU computing and of the CUDA environment. The basic principles of PIC MCC simulations are presented in chapter II. Our implementation of the PIC MCC algorithms (particle position updating, charge density assignment, Poisson solver, field interpolation, Monte Carlo collisions, generation of Maxwellian distributions of particles) is described also in this chapter. Chapter III presents simulation results for the example of a low temperature magnetized plasma under conditions similar to those of a negative ion source for neutral beam injection in fusion plasmas. We discuss in the chapter II the computation times of different parts of the simulation and the total computation time as a function of parameters such as the number of particles or the number of grid cells. In the Chapter III, we discuss about the physics of a magnetic filter for the negative ion sources and a theoretical analysis of the electronic transport through the magnetic barrier is shown. Finally, 3D simulations are used to compare results with 2D simulations, but a more detailed analysis still have to be done

Amélioration des propriétés antibactériennes et anticoagulantes des prothèses vasculaires en polyester par immobilisation et libération contrôlée de principes actifs

Synthetic vascular prosthesis likewise vascular endoprosthesis are prone to several complications after implantation into the human body. Infections, thromboses and late occlusions are the most challenging and the most common, leading to serious clinical consequences that are sometimes lethal. Management of those complications is still fraught with tremendous difficulties justifying the economic burden and the continuous efforts in research development for improving vascular prosthetic materials. This research investment is, however, yet to yield any great clinical advance. Previous studies conducted in our research laboratory have led to the development of polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin. This was achieved in order to increase the loading and eluting capacities of these vascular prostheses towards several antibiotics. In the current works, we sought to determine the optimal conditions for effective controlled release of three antibiotics from those prosthetic platforms. We have also evaluated their efficacy in both in vitro and in vivo models of vascular infections. This was carried-out against nine different bacteria strains that are among the most common in human vascular infections. Moreover, we have assessed in vivo their safety, their healing properties, their systemic toxicity and their biocompatibility in the prospect of clinical application.The above-mentioned drug delivery system has been proved to be effective in releasing in situ the selected antibacterial agents over a seven-day desorption period in human plasma. Optimal batch concentration and time for prosthetic immersion into the antibiotic solutions were well compatible with current surgical practice standards. A bactericidal activity evidenced by significant reduction of bacterial adhesion, growth and proliferation was revealed when compared to appropriate controls in the various tested vascular infection models. We have also studied antibacterial molecules alone or in combination. In this latter setting, no antagonistic effects were depicted. This provides a unique opportunity to customize local antibiotic treatment delivered in situ from vascular device fabrics and to adapt it to the evolving ecology of both monomicrobial and polymicrobial vascular prosthetic infection. The polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin were proved in vivo safe and demonstrated excellent biocompatibility, healing properties and tissue integration without any signs of systemic toxicity. [...]Les prothèses et les endoprothèses vasculaires, une fois implantées dans le corps humain, sont sujettes à un certain nombre de complications. Les infections, les thromboses précoces et les occlusions tardives sont les plus fréquentes, générant des conséquences cliniques très souvent délétères et parfois létales. Les difficultés de prise en charge de ces complications sont à l’origine des efforts déployés dans la recherche de solutions visant à améliorer les matériaux prothétiques. Aucune avancée clinique majeure n’a jusque-là été notée. Des études réalisées antérieurement dans notre laboratoire ont permis de développer des prothèses vasculaires en polyester dotées d’un revêtement de polymère d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine capable d’adsorber puis de libérer de manière prolongée divers antibiotiques. Au cours des présents travaux nous avons déterminé les conditions optimales pour une libération effective de trois antibiotiques à partir de ces prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine. Nous en avons testé l’efficacité dans des modèles in vitro et in vivo d’infections vasculaires. Nous avons eu recours à neuf souches pathogènes parmi les plus fréquemment rencontrées dans ce contexte en pathologie humaine. Nous avons parallèlement évalué in vivo l’innocuité, la tolérance tissulaire et la biocompatibilité de ces prothèses dans la perspective d’une application clinique. Le système développé s’est avéré efficace en libérant in situ sur une huitaine de jours les molécules antibactériennes sélectionnées. Les concentrations requises des solutions ainsi que le temps nécessaire d’imprégnation des prothèses étaient compatibles avec la pratique chirurgicale. Une activité bactéricide par réduction significative de l’adhésion, de la croissance et de la prolifération bactérienne a été observée comparativement aux témoins dans les différents modèles d’infections testés. Nos résultats démontrent aussi la possibilité d’utiliser ces molécules seules ou en association sans qu’il y ait d’antagonisme. Il deviendra ainsi possible de moduler et d’adapter le traitement antibiotique local, délivré in situ, en ciblant les divers pathogènes rencontrés dans le cadre d’infections mono ou polymicrobiennes. Les prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine ont démontré in vivo une bonne intégration tissulaire et une excellente tolérance locale sans signe de toxicité systémique. [...

Amélioration du dosage des protéines neurodégénératives par un contrôle des propriétés de surface du puits de dosage

Nombreuses sont aujourd hui les maladies neurodégénératives (Creutzfelt-Jacob, Parkinson, Alzheimer, Lewis), c est-à-dire touchant le système nerveux, dont la cause et la détection restent des sujets de recherches actuels. Ces maladies se traduisent par l apparition, entre autre dans le système sanguin et nerveux, d une protéine antigénique spécifique à chaque affection. Bien que les symptômes permettent leur détection, seule l autopsie donne lieu à un diagnostic de certitude. En effet, la concentration de l agent pathogène étant en quantité maximale lors du décès, la confirmation de la maladie n est exacte que par analyses post-mortem. A l heure actuelle, le dosage de l antigène est réalisé à l aide d une méthode de détection immunoeznymologique appelée ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assays). Malgré son efficacité reconnue, cette méthode ne possède pas une sensibilité suffisante à la détection de la protéine antigénique en faible concentration, c est-à-dire à un stade ante-mortem. Son efficacité dépend de la faculté d attachement d un anticorps primaire à la surface des supports de détection. De cette accroche dépend la capture de l antigène. Pour se faire, une idée originale est de modifier la surface du matériau d analyse sans changer ses propriétés intrinsèques. Ceci dans le but de les rendre biocompatibles et d améliorer l accroche de l anticorps de capture sur la surface en la rendant plus spécifique tout en réduisant les adsorptions aspécifiques des autres biomolécules mises en jeu et responsables d un bruit de fond parasite.LE MANS-BU Lettres (721812108) / SudocSudocFranceF

Caractérisations d'un jet de plasma froid d'hélium à pression atmosphérique

Les jets de plasma froid à la pression atmosphérique connaissent un réel engouement dans de nombreux domaines du biomédical depuis la dernière décennie. Dans les différentes applications de ces jets, le plasma généré est amené à interagir avec de nombreux types de surfaces. Les jets de plasma ont une influence sur les surfaces traitées, mais il est maintenant connu que les surfaces traitées influencent également le plasma en fonction de leurs caractéristiques. Le travail mené dans cette thèse a donc pour but de caractériser un jet de plasma froid d'hélium à la pression atmosphérique en contact avec trois types de surfaces (diélectrique, métallique et eau ultrapure) au moyen de différents diagnostics électriques et optiques afin de comprendre l'influence de la nature des surfaces sur les propriétés physiques du plasma et les espèces chimiques générées. La première partie de cette thèse s'intéresse à l'étude de l'influence des surfaces sur le jet de plasma. Différents paramètres sont étudiés, tels que la nature de la surface exposée, le débit de gaz, la distance entre la sortie du dispositif et la surface exposée ou encore la composition du gaz plasmagène. Pour ce faire, nous avons utilisé dans un premier temps l'imagerie Schlieren afin de suivre le flux d'hélium en sortie du dispositif en présence ou non de la décharge. La spectroscopie d'émission a été utilisée pour déterminer les espèces émissives générées par le plasma. L'imagerie rapide nous a permis de suivre la génération et la propagation de la décharge et la distribution de certaines espèces excitées dans le jet avec l'aide de filtres interférentiels passe-bandes. Une cible diélectrique entraîne un étalement de l'onde d'ionisation sur sa surface et une cible conductrice entraîne la formation d'un canal de conduction. L'évolution de la densité d'espèces excitées (OH*, N2*, He* et O*) augmente avec la permittivité relative de la surface traitée. Le rôle joué par les espèces actives générées par les jets de plasma est fondamental dans la cinétique et la chimie des mécanismes liés aux procédés plasma. La seconde étape de la thèse porte donc sur l'évaluation spatiale et temporelle des densités du radical hydroxyle OH, une espèce jouant un rôle majeur dans de nombreux mécanismes. La cartographie spatiale et l'évolution temporelle des densités absolues et relatives de OH ont été obtenues au moyen de diagnostics lasers LIF et PLIF. La densité de OH générée augmente avec la permittivité relative de la surface traitée. On constate que les radicaux OH restent présents dans le canal d'hélium entre deux décharges consécutives (plusieurs dizaines de microsecondes). Enfin, nous nous sommes intéressés à la production d'espèces réactives à longue durée de vie dans l'eau ultrapure traitée par plasma. L'influence de différents paramètres sur la concentration d'espèces dans l'eau traitée a été étudiée dans le but d'optimiser la production de ces espèces. Dans nos conditions expérimentales, la mise à la masse de l'eau ultrapure lors du traitement permet l'augmentation de la concentration de H2O2. Par ailleurs, la mise à la masse induit une diminution la concentration de NO2-.Cold atmospheric pressure plasma jets are a subject of great interest in many biomedical fields for the past decade. In the various applications of these jets, the plasma generated can interact with many types of surfaces. Plasma jets influence the treated surfaces, but it is now well known that the treated surface also influences the plasma according to their characteristics. The work carried out in this thesis therefore aims to characterize a cold helium atmospheric pressure plasma jet in contact with three surfaces (dielectric, metallic and ultrapure water) by means of different electrical and optical diagnostics in order to understand the influence of the nature of the surfaces on the physical properties of the plasma and the chemical species generated. The first part of this thesis is focused on the study of the influence of surfaces on the plasma jet. Different parameters are studied, such as the nature of treated surfaces, the gas flow, the distance between the outlet of the device and the surface or the composition of the injected gas. For this purpose, helium flow at the outlet of the device is followed by Schlieren imagery with and without the discharge. Emission spectroscopy is used to determine the emissive species generated by the plasma. ICCD imagery is employed to follow the generation and the propagation of the discharge and the distribution of several excited species in the jet by using band-pass interference filters. A dielectric target causes the ionization wave to spread over its surface and a conductive target leads to the formation of a conduction channel. The evolution of excited species densities (OH*, N2*, He* and O*) increases with the relative permittivity of the treated surface. As well known, active species generated by plasma jets play a fundamental role in the kinetics and the chemistry of the mechanisms linked to plasma processes. The second part of the present work therefore relates to the spatial and temporal evaluation of the densities of the hydroxyl radical OH which plays a major role in many cellular mechanisms. The spatial mapping and the temporal evolution of the absolute and relative densities of OH are obtained by LIF and PLIF laser diagnostics. The density of OH generated increases with the electrical conductivity of the treated surface. It can be noted that the OH molecules remain present in the helium channel between two consecutive discharges (several tens of microseconds). Finally, we focus on the production of chemical species in ultrapure water treated with plasma. The influence of different parameters on the concentration of species in the treated water has been studied to optimize the production of chemical species. In experimental conditions, grounding the ultrapure water during treatment increases the concentration of H2O2. Furthermore, the grounding induces a decrease in the NO2- concentration

Étude de la propagation des ondes radio dans les environnements planétaires

In the Solar System, the study of the radio emissions at very low frequencies (from few kHz up to few MHz) is a source of information about the processes of acceleration of electrons in the planetary environment and in the Solar Wind. The understanding of the emission mechanisms and the knowledge of the methods of detection enable to probe the physical conditions of the plasma sources. This dissertation deals with the propagation of the radio waves in the planetary environment. Their inhomogeneous characteristics could induce a non-linear path of rays in addition to the anisotropy of the plasma caused by the presence of magnetic fields. The study of wave propagation effects permits to relax the hypothesis of rectilinear propagation between the source and the detectors, to track the evolution of the wave characteristics and to probe the propagating medium. The theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in magnetized and anisotropic plasma led to the development of a generalized ray tracing code, that includes the calculation of the polarization state of the wave along the rays: ARTEMIS-P (Anisotropic Ray Tracer for Electromagnetism in Magnetosphere, Ionosphere and Solar wind, including Polarization). This code led to two studies: on the one hand, the modeling of the "Over-the-Horizon" effect consisting of the detection of guided radio signatures associated with lightning bursts in Saturn atmosphere, and on the other hand, the characterization of the influence of the auroral cavities profile on the beaming of the Auroral Kilometric Radiation (AKR) at the Earth.Dans le système solaire, l’étude des rayonnements radio très basse fréquence (de quelques kHz à quelques MHz) permet d’obtenir des informations sur les proces- sus d’accélération des électrons dans les environnements planétaires et dans le vent solaire. La compréhension des mécanismes d’émission et la maîtrise des moyens de détection permettent de sonder les conditions physiques dans les plasmas sources. Cette thèse porte sur l’étude de la propagation des ondes radio dans les environne- ments planétaires. Leur caractère inhomogène implique que la propagation n’est pas obligatoirement rectiligne, et la présence des champs magnétiques ambiants rend le plasma anisotrope. L’étude des phénomènes de propagation permet de s’affranchir d’une hypothèse de propagation en ligne droite entre les sources du rayonnement et les détecteurs, de suivre l’évolution des caractéristiques des ondes et de sonder le milieu de propagation. L’étude théorique de la propagation des ondes électroma- gnétiques dans les plasmas magnétisés a mené au développement d’un code général de tracé de rayons, calculant également l’état de polarisation de l’onde le long des rayons : ARTEMIS-P (Anisotropic Ray Tracer for Electromagnetism in Magnetosphere, Ionosphere and Solar wind, including Polarization). Ce code nous a permis de me- ner deux études : l’effet de détection au-delà de l’horizon des signatures radio des éclairs d’orages de Saturne et l’influence de l’ionosphère sur la propagation des ondes radio produites dans l’atmosphère de Saturne, et l’influence du profil des cavités auro- rales sur le diagramme de rayonnement des sources de l’émission kilométrique terrestre

Modification des fibres cellulosiques. Amélioration des propriétés hydrophiles des pâtes bisulfites

This works focus on the sorption properties improvement of bisulfite fibres. The cellulose is modified by middle oxidation to increase the intra-fibres cross-linking. Two approaches are studied to manage the oxidation. The first concerns a physical approach with plasma treatment and the second a chemical approach with chemical oxidants in aqueous medium. Two different systems of plasma generation have been used, corona discharges under atmospheric pressure and the cold oxygen plasma under reduced pressure. The both processes lead to an improvement of the wettability of fibres with decrease of contact angle fibre. The chemical oxidation of the cellulose is realized by transformation of primary or secondary alcohol groups in carboxylic acid groups. The oxidation of secondary alcohol groups is obtained by a sequence in two steps of sodium periodate following by sodium chlorite and hydrogen peroxide. Concerning primary alcohol, the one step oxidation is obtained by an electrochemical process using TEMPO derivatives. In the both processes, the modification induce by the treatment is significant and the compromise between fibrous properties and acidic group ratio is a key factor. The tests of intra-fibres cross-linking show an improvement of sorption properties. Modified fibres characteristics are evaluated by chemical and spectrometric analysis, and the performance by the specific tests related to the absorption and the retention of liquids in fibrous network.This works focus on the sorption properties improvement of bisulfite fibres. The cellulose is modified by middle oxidation to increase the intra-fibres cross-linking. Two approaches are studied to manage the oxidation. The first concerns a physical approach with plasma treatment and the second a chemical approach with chemical oxidants in aqueous medium. Two different systems of plasma generation have been used, corona discharges under atmospheric pressure and the cold oxygen plasma under reduced pressure. The both processes lead to an improvement of the wettability of fibres with decrease of contact angle fibre. The chemical oxidation of the cellulose is realized by transformation of primary or secondary alcohol groups in carboxylic acid groups. The oxidation of secondary alcohol groups is obtained by a sequence in two steps of sodium periodate following by sodium chlorite and hydrogen peroxide. Concerning primary alcohol, the one step oxidation is obtained by an electrochemical process using TEMPO derivatives. In the both processes, the modification induce by the treatment is significant and the compromise between fibrous properties and acidic group ratio is a key factor. The tests of intra-fibres cross-linking show an improvement of sorption properties. Modified fibres characteristics are evaluated by chemical and spectrometric analysis, and the performance by the specific tests related to the absorption and the retention of liquids in fibrous network