Strong Isotopic Effect in Phase II of Dense Solid Hydrogen and Deuterium

Quantum nuclear zero-point motions in solid H$_2$ and D$_2$ under pressure are investigated at 80 K up to 160 GPa by first-principles path-integral molecular dynamics calculations. Molecular orientations are well-defined in phase II of D$_2$, while solid H$_2$ exhibits large and very asymmetric angular quantum fluctuations in this phase, with possible rotation in the (bc) plane, making it difficult to associate a well-identified single classical structure. The mechanism for the transition to phase III is also described. Existing structural data support this microscopic interpretation.Comment: 5 pages, 3 figure

Approaches for the optimization of MR protocols in clinical hybrid PET/MRI studies

Magnetic resonance imaging (MRI) is the examination method of choice for the diagnosis of a variety of diseases. MRI allows us to obtain not only anatomical information but also identification of physiological and functional parameters such as networks in the brain and tumor cellularity, which plays an increasing role in oncologic imaging, as well as blood flow and tissue perfusion. However, in many cases such as in epilepsy, degenerative neurological diseases and oncological processes, additional metabolic and molecular information obtained by PET can provide essential complementary information for better diagnosis. The combined information obtained from MRI and PET acquired in a single imaging session allows a more accurate localization of pathological findings and better assessment of the underlying physiopathology, thus providing a more powerful diagnostic tool. Two hundred and twenty-one patients were scanned from April 2011 to January 2012 on a Philips Ingenuity TF PET/MRI system. The purpose of this review article is to provide an overview of the techniques used for the optimization of different protocols performed in our hospital by specialists in the following fields: neuroradiology, head and neck, breast, and prostate imaging. This paper also discusses the different problems encountered, such as the length of studies, motion artifacts, and accuracy of image fusion including physical and technical aspects, and the proposed solution

Etude de N2/O2 sous pression

Le but de cette thèse est d identifier les paramètres pertinents pour la synthèse de nouveaux matériaux par pression à partir de mélanges de gaz moléculaires. Nous avons choisi un système école : les mélanges N2/O2. Dans une première partie, nous avons déterminé le diagramme de démixtion binaire à 300 K des mélanges N2/O2 sous pression. Une miscibilité totale en phase fluide est observée ainsi qu une large miscibilité en phase solide. La phase solide présente une grande richesse allotropique. A partir des données de diffraction de rayons X, nous montrons que les structures de ces différentes solutions solides sont dérivées de celles des composants purs. Une dissymétrie du diagramme binaire indique cependant que les interactions N2-O2 sont très similaires de celles de N2-N2, mais sont très dissemblables de celles de O2-O2. Dans une deuxième partie, nous avons observé à partir des phases solides N2/O2, sous irradiation laser Nd :YAG, la synthèse du composé ionique NO+NO3-. Un nouveau type de structure en couche est affiné à partir des données de diffraction X. De plus, nous montrons que cette structure ouverte peut piéger des molécules O2 ce qui constitue une nouvelle classe de clathrate . Enfin, ce composé peut être récupéré à pression ambiante sous forme amorphe.Dans une dernière partie, nous montrons par des mesures de luminescence que le couplage du laser Nd:YAG avec les molécules O2 en phase condensée se fait par résonance avec la transition électronique de l état triplet vers l état singulet. Cet état excité est très réactif ce qui devrait permettre la synthèse d autres matériaux sous pression à partir des mélanges contenant O2.The aim of this thesis is to identify the relevant parameters for the high-pressure synthesis of new materials from mixtures of molecular gases. We have chosen a model system: N2/O2 mixtures.In the first part of this document, we determined the binary phase diagram of N2/O2 under pressure at 300 K. In the fluid, a total miscibility is observed, and a large miscibility exists in the solid phases. The solid phase presents numerous allotropic forms. From the x-ray diffraction data, we show that the structures of those different solid solutions are related to those of pure components. A dissymmetry of the binary phase diagram however indicates that the N2-O2 interactions are very similar to the N2-N2 ones but are very different from the O2-O2 ones.In the second part of this document, we observed the synthesis of the ionic compound NO+NO3- from N2/O2 solid phases under Nd: YAG laser irradiation. A new type of layered structure is refined from the x-ray data. Moreover, we show that this opened structurecan trap O2 molecules what constitutes a new class of clathrate . Finally, this compound can be recovered at ambient pressure as an amorphous.In the last part of this document, we show from a luminescence study that the coupling of the Nd: YAG laser with O2 molecules in condensed phase is a resonant phenomenon with the electronic transition from the triplet state to the singlet state. This excited state is very reactive and the high-pressure synthesis of other materials should be possible from mixtures containing O2 molecules.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Physique de l'hydrogène à haute pression

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Equation d'état ab initio de l'hydrogène dans la matière dense et tiède et application à l'implosion de cibles pour la fusion pour le confinement inertiel

Dans le domaine de la fusion par confinement inertiel (FCI), l'équation d'état (EoS) de l'hydrogène et de ses isotopes est très certainement une des propriétés les plus importantes à connaître. Les EoS basées sur des modèles chimiques peinent à donner une description univoque de l'hydrogène dans le domaine de couplage et de dégénérescence partiels, appelé matière dense et tiède, ou Warm Dense Matter (WDM). En effets, ces modèles utilisent des potentiels ad hoc pour décrire les interactions à N corps dont les effets sont importants dans la WDM. Au contraire, les méthodes de calcul ab initio s'affranchissent de ces approximations en résolvant de manière exacte (ou presque) le problème quantique à N corps et sont donc particulièrement pertinentes dans ce domaine. Dans la première partie de cette thèse, nous décrivons comment nous avons construit une table d'EoS multi-phase de l'hydrogène, à partir de méthodes de calcul ab initio dans le domaine de la WDM. Nous montrons notamment que cette EoS est en très bon accord avec la plupart des données expérimentales disponibles (Hugoniot principale, vitesse du son dans le fluide moléculaire, courbe de fusion à basse pression, mesures de chocs multiples). Dans la deuxième partie, nous présentons une application directe de notre EoS en montrant son influence sur les critères d'allumage et de combustion de deux types de cibles pour la FCI : une cible auto-allumante qui sera utilisée sur le Laser MegaJoule (LMJ), et une cible destinée à l'allumage par choc. Nous montrons notamment que l'optimisation de l'impulsion laser permettant de maximiser l'énergie thermonucléaire dégagée par les cibles est fortement dépendante de la précision de l'EoS dans le domaine de couplage et de dégénérescence forts.In the field of the inertial confinement fusion ( ICF), the equation of state ( EoS) of the hydrogen and its isotopes is one of the most important properties to know. The EoS based on chemical models have difficulty in giving an unambiguous description of the hydrogen in the strong coupled and partial degenerate regime, called Warm Dense Matter ( WDM). Indeed, these models use potential with adjustable parameters to describe the many body interactions which are important in the WDM. On the other hand, the ab initio methods resolve almost exactly the quantum many body problem and are thus particularly relevant in this domain. In the first part of this thesis, we describe how we built a table of a multi-phase EoS of the hydrogen, using ab initio methods in the field of the WDM. We show in particular that this EoS is in very good agreement with most of the available experimental data (principal Hugoniot, sound velocity in the molecular fluid, melting curve at low pressure, measurements of multiple shocks). In the second part, we present a direct application of our EoS by showing its influence on the criteria of ignition and combustion of two target designs for ICF: a self-ignited target which will be used on the Laser MegaJoule ( LMJ), and a shock-ignited target. We show in particular that the optimization of the laser pulse allowing maximizing the thermonuclear energy is strongly dependent on the precision of the EoS in the strong coupled and degenerate domain.PALAISEAU-Polytechnique (914772301) / SudocSudocFranceF

Chocs laser sur le diamant, l'hélium et l'hydrogène (une étude expérimentale de la Warm Dense Matter)

PALAISEAU-Polytechnique (914772301) / SudocSudocFranceF