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**Zoom sur l’actualité 2011

Soutenance de thèse, lundi 19 décembre, portant sur la développement de sources laser non linéaires pour la métrologie des rayonnements optiques

Abdallah Rihan, soutiendra sa thèse intitulée "Sources laser non linéaires accordables dans l'infrarouge et l'ultraviolet pour la métrologie des rayonnements optiques", le lundi 19 décembre 2011, à 14h, au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) à La Plaine Saint Denis .

Résumé et invitation (pdf - 52 Ko)

Réalisation d'un oscillateur paramétrique optique pour la spectroscopie infrarouge : thème d'une soutenance de thèse soutenue vendredi 16 décembre

Emeline Andrieux, soutiendra sa thèse intitulée "Réalisation d'un oscillateur paramétrique optique stabilisé en fréquence et continûment accordable sur 500 GHz pour la spectroscopie infrarouge", le vendredi 16 décembre 2011, à 15h, au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) à Paris.

Résumé et invitation (pdf - 36 Ko)

Détermination de la constante de Boltzmann avec une incertitude jamais atteinte jusqu’alors...

L’incertitude relative sur la détermination de la constante de Boltzmann (k) atteinte fin 2010 par le laboratoire de thermométrie du Laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM (LCM) est de 1,24·10-6. Cette incertitude est 50% plus faible que la précédente meilleure incertitude obtenue par M.R. Moldover du NIST en 1988.

Ce résultat est le fruit du travail de recherche mené depuis 2006 par l’équipe de Laurent Pitre au CNAM dont l’objectif est d’obtenir de nouvelles déterminations de k avec des incertitudes suffisamment faibles pour que la définition actuelle de l’unité de la température thermodynamique, le kelvin, soit modifiée et définie à partir de cette constante fondamentale de la physique. Pour y parvenir, le LCM utilise la méthode par mesure des résonances acoustiques et électromagnétiques d’une cavité quasi-sphérique contenant de l’argon.

Les travaux réalisés jusqu’à fin 2010 et les résultats obtenus ont fait l’objet de nombreuses publications dont l’une d’entre-elles, sur les mesures dimensionnelles de la cavité, a été sélectionnée pour figurer dans les « Highlights 2010 » de Metrologia.
Les méthodes, les moyens mis en œuvre ainsi que les investigations menées pour obtenir la meilleure incertitude actuelle sont, quant à eux, détaillés dans un article paru en juillet 2011 dans International Journal of thermophysics (voir http://www.springerlink.com/content/wt80r0645wh6q267/fulltext.pdf).

Ces derniers résultats ont par ailleurs, été pris en compte par Codata dans son édition « 2010 » des valeurs des constantes fondamentales de la physique. Dans cette mise à jour des constantes, les valeurs du laboratoire français ont un poids statistique de 70% sur les incertitudes de la constante molaire des gaz et de la constante de Boltzmann (k = 1,380 648 8·10-23 J·K-1 avec une incertitude relative de 9,1·10-7).

Les références dosimétriques nationales en radiothérapie, thème d'une thèse soutenue au LNE LNHB

Maïwenn Le Roy a soutenu sa thèse de doctorat, intitulée « Etudes de références dosimétriques nationales en radiothérapie », le 8 septembre 2011 à l’INSTN de Saclay.
Cette étude a un impact important dans le domaine de la dosimétrie des rayonnements ionisants et plus spécifiquement en radiothérapie externe.

Dans le cadre des traitements de patients atteints de cancer, les nouveaux équipements de radiothérapie utilisés aujourd’hui permettent de mieux cibler l’irradiation sur la tumeur en utilisant de petits champs d’irradiation. Or, ces nouvelles technologies de traitements ne sont pas accompagnées de moyens d’étalonnage des dosimètres de référence qui garantissent le contrôle de la dose administrée aux patients. Il existe ainsi un décalage de plus en plus important entre les conditions de réalisation des traitements et les conditions dans lesquelles les dosimètres de référence sont étalonnés. C'est particulièrement le cas pour la radiothérapie conformationnelle avec modulation d'intensité et la radiothérapie stéréotaxique (équipements de type Cyberknife).

Ces nouvelles modalités de traitement utilisent des champs d'irradiation complexes obtenus par superposition de faisceaux de petite taille ayant de multiples angles d'incidence alors que les protocoles internationaux se basent sur des références établies pour des champs d'irradiation statiques plus importants de 10 x 10 cm². Cette thèse avait pour objectif d’établir des références primaires en termes de dose absorbée dans l’eau pour des champs d’irradiation de dimensions inférieures à 10 x 10 cm² - à savoir 4 x 4 et 2 x 2 cm² - pour des faisceaux de photons de 6 et 12 MV produits par l’accélérateur linéaire médical du LNE LNHB.
La détermination primaire de la dose absorbée dans l’eau a été réalisée à partir d’une mesure par calorimétrie graphite suivie d’un transfert graphite-eau expérimental et numérique. Une chambre d’ionisation de référence a alors été étalonnée en dose absorbée dans l’eau. Pour les mesures en champ 2 x 2 cm², un calorimètre disposant d’un absorbeur de petites dimensions a été construit. Par ailleurs, une étude détaillée des chambres d’ionisation actuellement disponibles dans le commerce a été menée. L’analyse des résultats permet de sélectionner la (ou les) chambre (s) d’ionisation la mieux adaptée (s) à la dosimétrie de référence : ceux-ci sont présentés dans le tableau et le schéma.
Ces travaux ont permis, d’une part, d’évaluer l’influence de la taille du champ d’irradiation sur le coefficient d’étalonnage de la chambre d’ionisation de référence et, d’autre part, de mener une réflexion sur le choix d’un indice de qualité des faisceaux adapté à la dosimétrie pour des champs d’irradiation de dimensions variables.

Mise en œuvre d’une nouvelle référence nationale de volume au Laboratoire Commun de Métrologie (LCM / LNE-CNAM)

Jusqu’à présent la mesure du volume et de la masse volumique des solides au Laboratoire Commun de Métrologie (LCM / LNE-CNAM) était effectuée par pesée hydrostatique en utilisant l’eau bidistillée comme référence de masse volumique. Par pesées successives dans l’air puis dans l’eau bidistillée d’un solide par comparaison à des étalons de masse, la combinaison des équations permettait de déterminer la masse volumique de ce solide. Avec cette méthode, la masse volumique de l’air et de l’eau bidistillée étaient calculées au moyen des formules recommandées par le CIPM, ce qui conduisait à une incertitude élargie relative sur la masse volumique du solide à mesurer au mieux de l’ordre de 4·10-6.

Grâce aux recherches visant à déterminer la constante d’Avogadro, des méthodes ont été mises au point pour déterminer la masse volumique de sphères de silicium monocristallin avec une incertitude relative inférieure à 1·10-7 en ayant recours à des mesures interférométriques et des pesées. Pour garantir le meilleur niveau d’incertitude, le LCM s’est procuré une sphère de référence de volume en silicium monocristallin de 1 kg étalonnée par le NMIJ (National Metrology Institute of Japan) et a réalisé un banc de mesure de volume et de masse volumique de solides dont la traçabilité est apportée par cette sphère. Cette méthode est aujourd’hui appliquée par les laboratoires nationaux de métrologie ayant les meilleurs niveaux d’incertitudes.

Les premières mesures effectuées montrent une amélioration des incertitudes d’étalonnage du LCM d’un facteur 6. La prochaine étape consistera à valider les nouvelles incertitudes en participant à une comparaison internationale.

Ce nouveau banc va permettre de réduire significativement les incertitudes sur la détermination du volume des artefacts utilisés lors du passage platine iridié – acier inoxydable pour la détermination de la masse volumique de l’air. Ce changement de référence va également permettre d’améliorer la connaissance du volume des plongeurs en quartz servant à raccorder les volumes étalons des industriels et ainsi proposer de plus faibles incertitudes d’étalonnage.

Soutenance de thèse : conception ou réalisation de références de tensions alternatives à base de MEMS

François Blard, soutiendra sa thèse intitulée "Conception ou réalisation de références de tensions alternatives à base de MEMS", le jeudi 29 septembre 2011, à 10h30, au LAAS-CNRS à Toulouse.

Résumé :
Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont d'excellents candidats pour la métrologie électrique. En effet, grâce au couplage électromécanique dans les MEMS, il est possible de réaliser des références secondaires de tension continue (DC) ou alternative (AC) ayant des valeurs de quelques volts à quelques centaines de volts avec des stabilités relatives pouvant atteindre quelques 10-7 par an. Ce travail de thèse a été dédié au développement et à la fabrication de plusieurs générations de structures MEMS à capacité électrique variable dans lesquelles on exploite le phénomène du pull-in pour réaliser des références de tension AC. Le design des échantillons, basé sur des architectures spécifiques correspondant à différents modes de déplacement de l'électrode mobile, est réalisé grâce à des modélisations sous ConventorWare. On distingue des structures à débattement vertical favorisant un déplacement en mode piston de la membrane mobile et des structures à peignes interdigités à déplacement dans le plan. Ces différentes structures ont été fabriquées à partir d'un procédé technologique industriel MPW (Multi-project Wafer) de la société Tronic's, basé sur un substrat SOI (Silicon On Insulator). En parallèle, un procédé technologique dédié a été mis au point pour s'adapter aux exigences particulières de nos applications. Les références de tension AC ainsi développées présentent des tensions de pull-in variant de 2 V à 100 V avec des fréquences de résonance mécanique mesurées par DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) de seulement quelques kilohertz. Ce dernier résultat permet d'envisager l'utilisation de ces références de tension AC sur une large gamme de fréquence, de quelques dizaines de kilohertz jusqu'à quelques Mégahertz. Nous avons également développé une électronique de commande spécifiquement adaptée aux caractéristiques de nos MEMS et intégrant une régulation de la température au mK près. La stabilité de la tension des MEMS a été mesurée sur plus de 150 heures avec une fluctuation inférieure au millionième à 50 kHz et 100 kHz. Les essais à plusieurs centaines de kHz sont également très prometteurs. La dépendance en température est dix fois plus petite que celle rapportée antérieurement, permettant ainsi de s'affranchir de plate-formes sophistiquées de stabilisation thermique

Lieu de soutenance : Salle Europe - LAAS-CNRS - 7, rue du colonel Roche - 31077 Toulouse

Microtechnologies au service de la métrologie : une nouvelle référence de tension alternative de haute stabilité démontrée par le LAAS et le LNE

Le laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS, Toulouse) et le laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE, Paris), ont mis au point une nouvelle référence de tension alternative de haute stabilité pour les mesures électriques de tension alternative utilisant un système micro électromécanique (MEMS).

Lire le communiqué sur le site du CNRS

Vendredi 8 juillet, soutenance de thèse sur le thème de l'effet Hall quantique dans le graphène exfolié

Jérémie Guignard, soutiendra sa thèse intitulée "Etude de l’effet Hall quantique dans le graphène exfolié en vue d’une application en métrologie quantique", le vendredi 8 juillet 2011, à 14h, au Laboratoire de Physique des solides à Orsay.

Résumé et invitation (pdf - 82 Ko)

Annonce officielle à Matignon du lancement du laboratoire d'excellence FIRST-TF coordonné par le SYRTE

Noël Dimarcq, directeur du SYRTE (laboratoire de métrologie du temps fréquence), et coordinateur du LabEx FIRST-TF (Réseau Thématique pour la Recherche, l’Innovation, la Formation, les Services et le Transfert en Temps-Fréquence), a été reçu vendredi 25 mars à Matignon, pour l'annonce officielle du lancement de ce laboratoire d'excellence dans le cadre du grand emprunt.

Ce réseau national, axé sur la thématique de la métrologie du temps et des fréquences, regroupe les principaux acteurs français de cette communauté : laboratoires, industriels et agences (spatiale, défense). Leurs activités déjà largement reconnues sur le plan international en matière de recherche fondamentale et appliquée, offrent de nombreux services aux industriels et scientifiques du secteur, tel que la construction du temps légal français ou le raccordement d'échelles de temps de grands systèmes opérationnels GALILEO, EGNOS au travers de programme spatiaux.

Le LabEx FIRST-TF s'appuiera sur une infrastructure existante (oscillateurs, horloges atomiques, techniques de transfert de temps par satellites, réseau métrologique fibré pour les échanges de signaux entre laboratoires) pour appuyer de nouvelles opérations sur le long terme. Il s'agit en effet :

Soutenance d’habilitation à diriger des recherches au LNE-LNHB sur le thème des mesures dosimétriques anthropomorphiques

Loïc de Carlan soutiendra son habilitation à diriger des recherches dont le sujet de mémoire est "mesure et modélisation anthropomorphique" le mercredi 1er juin à 14h30.

Résumé :
La surveillance dosimétrique du personnel de l’industrie nucléaire exposé au risque de contamination interne par des actinides en situation normale ou accidentelle est un problème majeur pour la radioprotection. La législation française fixe une limite de dose annuelle de 20 milli-Sievert, pour la somme des expositions interne et externe, à respecter dans le cadre de l’exposition professionnelle. Pour satisfaire aux exigences de la réglementation, il est nécessaire de mettre en place une surveillance individuelle adaptée.
C’est à l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) que les recherches présentées ont été menées, dans le but d’améliorer les moyens de surveillance individuelle des travailleurs susceptibles d’être exposés par contamination radioactive interne. Les recherches sont plus particulièrement centrées sur la mesure des actinides, éléments fortement radiotoxiques.
La problématique des mannequins anthropomorphes, également appelés fantômes physiques, pour l’étalonnage des systèmes de mesure est critique pour la mesure des actinides. Ces fantômes ne peuvent représenter, pour des raisons techniques, qu’une approximation de la géométrie de la personne à mesurer. Ces fantômes physiques étant déjà très sophistiqués, il était difficile de concevoir de nouveaux développements dans ce domaine.
Grâce aux progrès réalisés en imagerie médicale et à l’évolution des performances des ordinateurs, des modèles plus réalistes des personnes ont pu être créés : les fantômes numériques voxélisés. Ils sont constitués par la juxtaposition des coupes tomographiques, le pixel ("picture element") de l’image 2D devenant un voxel ("volume element") par extension à la troisième dimension. Pour améliorer l’étalonnage en anthroporadiamétrie, la mesure peut être simulée à l’aide d’un fantôme voxélisé et du système de mesure modélisé couplé à un code de transport des particules dans la matière basé sur la méthode de Monte Carlo. Ce sont ces développements et l’application des fantômes numériques voxélisés qui représentent l’essentiel des travaux présentés. Le fil conducteur est donc l’approche par la modélisation qui vient en complément à l’évaluation dosimétrique par les moyens expérimentaux.

Lieu de la soutenance : Amphithéâtre Jules Horowitz de l’INSTN situé sur le site CEA de Saclay

La conférence internationale IMEKO : "tracabilité en métrologie" se réunit au LNE du 6 au 8 avril

A l'ère de la mondialisation, de nouveaux besoins en matière de traçabilité des mesures se font jour. Pendant 3 jours, les 3 comités techniques "Traceability in metrology" (TC2), "Metrology in Food and Nutrition" (TC23) and "Chemical measurements" (TC24), feront le point sur les améliorations effectuées dans le domaine de la fiabilité, de la comparabilité et de la traçabilité des mesures dans les secteurs environnementaux, sanitaires et alimentaires mais également sur le développement d'outils métrologiques tels que les matériaux de référence, les méthodes de référence, les méthodes d'étalonnage et les essais d'aptitude.

Les équipes du LNE y prendront une large part en y présentant leurs travaux lors des conférences* ou sessions poster** et en animant la session consacrée à la traçabilité métrologique des mesures dans le secteur de la santé.

Programme détaillé (pdf - 241 Ko - en anglais)

Conférences LNE :

Poster LNE :

Lundi 14 mars, soutenance de thèse sur le thème des matériaux de référence pour le contrôle de la qualité des analyses des composés organiques volatils

Adrien CAURANT, soutiendra sa thèse intitulée "Développement d'une méthode de production de matériaux de référence pour le contrôle de la qualité des analyses des composés organiques volatils réalisées en air intérieur", le lundi 14 mars 2011, à 14h, au LNE - 1 rue Gaston Boissier - 75724 PARIS (15e).

Résumé :
Les Composés Organiques Volatils (COV) font partie des polluants ubiquitaires de notre environnement. Ils sont notamment présents dans les atmosphères intérieures à des concentrations souvent supérieures à celles rencontrées dans l’air ambiant. Ces composés sont reconnus comme ayant des effets néfastes sur la santé. De nombreuses études nationales et internationales ont ainsi vu le jour afin d’en assurer leur suivi dans les espaces clos. La majorité d’entre elles font appel à des méthodes analytiques communes : le prélèvement sur cartouches adsorbantes et l’analyse par thermodésorption et chromatographie en phase gazeuse. Afin de pouvoir assurer la traçabilité et la comparabilité des analyses, il est indispensable de disposer de références communes : c’est le rôle des matériaux de référence certifiés (MRC) à matrice. Or, peu de MRC, totalement traçables aux unités du Système International, contenant des COV à des concentrations rencontrées en espace clos sont disponibles. Les travaux ont consisté à développer une méthode de production pour ce type de MRC. Après avoir développé, optimisé puis validé la méthode analytique (thermodésorption / chromatographie en phase gazeuse / détecteur à ionisation de flamme), deux méthodes de chargement de cartouches adsorbantes ont été développées. Tout d’abord une technique de chargement par vaporisation a permis le chargement de 500 ng ± 5% de benzène. Ensuite, une méthode par pompage d’un mélange gazeux étalon a permis la production d’un MRC de benzène contenant 500 ng ± 2%. Des études de stabilité, d’homogénéité ainsi qu’un essai interlaboratoire ont permis de valider le MRC de benzène produit.

Le Laboratoire Commun de Métrologie (LCM / LNE-CNAM) recherche un ingénieur R&D en métrologie des moyennes températures

Un poste d’ingénieur de recherche et de formation (statut ITRF fonction publique, BAP C) est ouvert à concours au Conservatoire national des arts et métiers (Cnam).

Une inscription est nécessaire via le site internet : www.education.gouv.fr/personnel/itrf avant le 25 mars 2011.

Ce poste est localisé sur le site de La Plaine Saint-Denis (93), au sein du Laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM, composante partenariale de la métrologie française (LCM - EA2367).

Ce chercheur encadre une équipe (stagiaires, techniciens, ingénieurs, doctorants) chargée de définir, conduire et réaliser des projets d'études et recherches en métrologie des températures (de –200 °C à +1 000 °C), avec comme principal objectif la mise en place et la dissémination vers les utilisateurs des références nationales.

Contact scientifique au LCM : yves.hermier@cnam.fr

Description détaillée du poste et des qualités requises (pdf - 59 Ko)

"L’incertitude, la mesure et vous", thème du séminaire annuel du Réseau Mathématiques et Statistiques pour la Métrologie (RMSM)

Le LNE organise le séminaire annuel du Réseau Mathématiques et Statistiques pour la Métrologie (RMSM), dans les locaux parisiens du laboratoire, le jeudi 3 mars à 14H00.

Ce séminaire réunira les Laboratoires Nationaux de Métrologie, les Laboratoires Associés ainsi que les laboratoires participants au RMSM, pour faire le point sur les développements récents en évaluation de l’incertitude et comparaisons interlaboratoires. Le Dr. Antonio Possolo, responsable de la division d'ingénierie Statistique du NIST, en est l'invité d'honneur.

A l'issue des présentations, une table ronde permettra aux participants d'échanger sur plusieurs thématiques, telles que : les étalonnages, les essais d'aptitude, les mesurandes multiples, etc.

Programme détaillé (pdf - 48 Ko)

Mercredi 9 février, soutenance de mémoire d'ingénieur intitulé "Caractérisation optique et visuelle d'échantillons de surface rugueuse"

Guillaume Ged (LCM/Photonique) soutiendra son mémoire d'ingénieur, intitulé « Caractérisation optique et visuelle d'échantillons de surface rugueuse », le mercredi 9 février 2011, à 13h30, au Cnam (Amphithéâtre) - 61 rue du Landy - 93210 La Plaine Saint Denis.

Résumé des travaux :
La capacité du système visuel à proposer des solutions réalistes au problème de l’identification d’un matériau réel à partir de son apparence visuelle est remarquable. Ce mémoire traite cet aspect de la reconnaissance des matériaux. Dans ces travaux, le brillant est considéré comme un attribut d’apparence pouvant révéler des portions d’informations sur les propriétés physiques d’un objet. Douze échantillons de verre et de plastique (PMMA) ont été préparés puis érodés par différents procédés. Le brillant spéculaire à 60° et le « flou » de ces échantillons ont été relevés via un luisancemètre. Les propriétés physiques des surfaces ont également été mesurées. Les distributions de microfacettes de chaque échantillon ont été déterminées à partir de BRDF mesurées en inversant le modèle de Cook-Torrance. Une expérience visuelle utilisant une comparaison par paires a été réalisée. Les évaluations psychophysiques du brillant spéculaire sont bien corrélées avec l’indice de brillant spéculaire à 60°. L’analyse en composante principale a permis de dégager une géométrie plus complexe dans laquelle trois composantes semblent prendre part. Nous concluons que les observateurs peuvent percevoir la nature physique d’une surface d’un objet réel en se basant sur des caractéristiques incluses dans la BRDF et accessibles dans l’apparence brillante.

La construction du bâtiment pour la plate-forme DOSEO est lancée au CEA à Saclay

Créée en 2008 et pensée à la fois comme une infrastructure et un ensemble de programmes, la plate-forme Doseo entend devenir le centre français de référence en matière de radiothérapie et de lutte contre le cancer. Elle réunit le CEA, l'Institut national du cancer (INCa), le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) et l'Institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN), avec pour enjeu le développement de techniques de haute précision permettant de minimiser les effets secondaires pour le patient.

La radiothérapie est actuellement en pleine mutation. Grâce au plan cancer, celle-ci repose aujourd'hui sur un parc d'accélérateurs médicaux renouvelés régulièrement. Avec l'allongement de l'espérance de vie et les progrès du diagnostic, elle soigne un nombre croissant de patients. Elle est devenue une discipline de haute technologie, associant des briques matérielles et logicielles en de véritables systèmes complexes, permettant des traitements de plus en plus personnalisés et efficaces. C'est aussi une discipline à fort niveau de risque. Il importait donc de développer des moyens de mesure à la hauteur de cette mutation.

Ainsi, la construction d'un nouveau bâtiment d'environ 2 000 m2 abritant un plateau technologique comprenant deux accélérateurs médicaux de dernière génération, des moyens d'imagerie et de calcul, a démarré fin 2010 à Saclay. Il complètera les installations de référence d'ores et déjà disponibles au LNE-LNHB/CEA : sources de colbalthérapie, accélérateur linéaire, mammographe et sources de référence en radiodiagnostic. Les travaux de métrologie de la dose pourront ainsi être poursuivis, au plus près des besoins actuels en raccordement, dans le domaine des traitements et des diagnostics de cancer. Ce plateau technique sera équipé à terme d'installations de dernière génération, utilisées en radiothérapie externe : accélérateur de type médical de dernière génération, imageur T-scan, machine Cyberknife, plusieurs générateurs X de basse et moyenne énergie et centre de calcul haute performance permettant la modélisation des doses reçues par les patients.

François Piquemal, nouveau président du comité technique EURAMET "Electricité-magnétisme"

Dans le cadre du réseau européen des laboratoires nationaux de métrologie (association EURAMET), François Piquemal, responsable du pôle de recherche métrologie avancée au LNE, devient le nouveau président du comité technique "Electricité-magnétisme" à partir de juin 2011, à la suite de notre collègue du METAS (Suisse) Beat Jeckelmann.