>> Accueil >> Zoom sur l’actualité

**Zoom sur l’actualité 2017

Mardi 23 janvier, soutenance de thèse portant sur les jonctions tunnel à base d'hétérostructures à semi-conducteurs III-V pour les cellules solaires multi-jonction

Kévin LOUARN présentera sa thèse de doctorat intitulée « Etude et réalisation de jonctions tunnel à base d'hétérostructures à semi-conducteurs III-V pour les cellules solaires multi-jonction à très haut rendement» le mardi 23 janvier 2018 au LAAS à Toulouse.

Résumé : L’architecture des cellules solaires multi-jonction permet d’obtenir des records de rendement de conversion photovoltaïque, pouvant aller jusqu’à 46%. Leurs sous-cellules sont chacune conçues pour absorber une partie bien définie et complémentaire du spectre solaire, et sont connectées en série par des jonctions tunnel. La fabrication de cellules solaires tandem InGaP/GaAs d’énergies de bande interdite (« band gap ») 1,87 eV/1,42 eV accordées en maille sur substrat GaAs est bien maîtrisée, et de très hauts rendements peuvent être obtenus en ajoutant une ou deux sous-cellules de plus petit « gap » (1 eV et 0,7eV). Pour cela, les matériaux « petits gaps » fabriqués par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) doivent être développés ainsi que des jonctions tunnel présentant une faible résistivité électrique, une haute transparence optique et de bonnes propriétés structurales. La croissance EJM et la modélisation de jonctions tunnel GaAs nous a permis d’identifier le mécanisme d’effet tunnel interbande plutôt que le mécanisme d’effet tunnel assisté par les défauts comme mécanisme dominant du transport dans ces structures. Nous avons exploité l’hétérostructure de type II fondée sur le système GaAsSb/InGaAs pour favoriser ce mécanisme d’effet tunnel interbande, et donc obtenir des jonctions tunnel de très faible résistivité tout en limitant la dégradation des propriétés optiques et structurales des composants inhérente à l’utilisation de matériaux « petits gaps » et désaccordés en maille GaAsSb et InGaAs. De plus, nous avons conçu une structure innovante d’hétérojonction tunnel de type II AlGaInAs/AlGaAsSb sous la forme de tampon graduel pour l’incorporation d’une sous-cellule métamorphique à 1 eV. Plusieurs candidats pour le matériau absorbeur à 1 eV à base de nitrure dilué InGaAsN(Bi) ont alors été développés et caractérisés, le contrôle de l’accord de maille étant assuré par un suivi en temps réel de la courbure de l’échantillon pendant la croissance EJM. Des premières cellules solaires III-V à base de GaAs, de nitrure dilué à 1 eV et de GaInAs métamorphique ont été fabriquées afin de valider les architectures développées de jonctions tunnel. Ce travail a permis de démontrer le potentiel de l’hétérostructure de type II GaAsSb/InGaAs pour répondre aux principaux défis de conception et de fabrication des cellules solaires multi-jonction sur substrat GaAs, que ce soit au niveau de la jonction tunnel ou au niveau de l’incorporation des sous-cellules de gap 1 eV.

Date et lieu de la soutenance : Mardi 23 janvier 2018, au LAAS, 7 Avenue du Colonel Roche, 31400 Toulouse.

Développement d’une nouvelle référence dosimétrique pour les rayons X de faible énergie (≤ 50 keV) utilisés en radiothérapie de contact

Abdullah Abudraa a soutenu sa thèse intitulé « Développement d’une nouvelle référence dosimétrique pour les rayons X de faible énergie (≤ 50 keV) utilisés en radiothérapie de contact» le 11 décembre sur le site de DOSEO-Saclay.
Il a démontré, lors de sa présentation, tout l’intérêt de son étude pour les praticiens hospitaliers qui utilisent la technique INTRABEAM, en complément de la chirurgie pour des tumeurs localisées de « petites dimensions ». Il a détaillé toute la méthodologie et les adaptations opérationnelles conçues pour établir une nouvelle référence en métrologie de la dose.
L’ampleur de ce travail démontre, une fois de plus, la nécessité d’impliquer la métrologie de la dose bien en amont des pratiques hospitalières de cancérologie afin de garantir la maîtrise de la dose adressée au patient. Il a été également souligné tout l’intérêt des comparaisons inter-laboratoires dans l’objectif de garantir des incertitudes qui ne peuvent être validées que par ces pratiques, avec nos collègues métrologues internationaux.

Résumé : La curiethérapie électronique, également appelée la radiothérapie de contact, est une technique de traitement du cancer utilisant des rayons X de faible énergie (≤ 50 keV) générés par des tubes à rayons X miniaturisés et positionnés au contact des tissus à irradier. La miniaturisation des générateurs à rayons X a conduit au développement de nouveaux systèmes de traitement, dont le plus répandu dans le monde et le seul utilisé en France est le système INTRABEAM ® commercialisé par la société Zeiss. Au- delà du bénéfice médical, les avantages potentiels de la curiethérapie électronique sont une diminution drastique de l'inconfort du patient combinée à un moindre coût de traitement. Ainsi, dans le cadre du cancer du sein, une seule et unique séance délivrée en 20 à 50 minutes, de l'ordre de 20 Gy, au bloc opératoire directement après l’acte chirurgical à l’aide d’un applicateur d’un forme sphérique associe à la source de rayons X. En France, le 1 er traitement par RTPO a eu lieu à Nantes fin 2011. Aujourd’hui une dizaine de centres hospitaliers français propose des traitements par RTPO au moyen de la technique INTRABEAM. Très rapidement, plusieurs physiciens médicaux ont exprimé au laboratoire français de métrologie de la dose (LNHB), leur besoin de raccordement dosimétrique à une référence indépendante du constructeur. Ce besoin a été réaffirmé par la Haute Autorité de Santé (HAS) dans un rapport sur l’évaluation de la RTPO dans le cancer du sein, édité en avril 2016. Le présent travail vise à renforcer la sécurité d’emploi d’appareils de RTPO par rayons X de basse énergie (< 50 keV). Cependant, afin de répondre aux physiciens médicaux français et du fait de contraintes temporelles, l’étude est ici limitée au système INTRABEAM associé au seul applicateur sphérique de 4 cm de diamètre. Le travail s’articule autour de trois axes. Le premier concerne l’établissement et le transfert d’une référence primaire en termes de dose absorbée dans l’eau à 1 cm de profondeur. La méthodologie a été développée et en suite appliquée pour le system INTRABEAM ® associé à un applicateur sphérique de 4 cm, pour lequel, la référence primaire a été réalisée. Le deuxième axe a pour objet la détermination de la distribution spatiale de dose autour de la source considérée par l’utilisation de gels dosimétriques et par calcul de type Monte Carlo. Le gel utilisé, un hydrogel à base de Fricke lu ici par imagerie par résonance magnétique à l’hôpital d’Orsay, a été étalonné en dose pour des photons d’énergie inférieure à 50 keV et en suite été utilisé pour déterminer les profils de doses autour de la source INTRABEAM ® associé à l’applicateur sphérique de 4 cm de diamètre dans les plans axial et transverse du bout l’aiguille de la source de l’INTRABEAM. Quant au dernier axe, il s’agit de confronter des données dosimétriques fournies par la société Zeiss, concernant l’INTRABEAM en utilisation à l’hôpital St-Louis à Paris, à celles obtenues au cours de la présente étude pour le même système. Cette comparaison a été réalisée et des différences significatives ont été trouvées entre les doses délivrées par Zeiss et celles obtenues dans la présente étude. Les mêmes genres de divergences ont également été observés dans un autre travail réalisé par le PTB sous autre configurations. Certaines raisons de ces divergences ont également été soulignées et discutées dans cette étude.

Ce travail sera poursuivi par le laboratoire LNE-LNHB, en particulier pour la facette de validation de ces inter-comparaisons.

Vendredi 13 octobre, journée scientifique « La seconde atomique a 50 ans »

A l’occasion des 50 ans de la redéfinition de la seconde en 1967, une journée scientifique « La seconde atomique a 50 ans » est organisée le 13 octobre à l’Observatoire de Paris. Cette journée est ouverte à un large public intéressé par les définitions de la seconde et le SI (système international d’unités), les échelles de temps et les applications des références de temps-fréquence.

Programme et inscription : http://first-tf.fr/seconde-50ans/

Mardi 26 septembre, soutenance de thèse de doctorat portant sur la caractérisation d’échantillons de brillant avec l’instrumentation ConDOR.

Guillaume GED présentera sa thèse de doctorat de sciences intitulée « Métrologie du brillant : Développement et caractérisation psychophysique d’échelles de brillant », le mardi 26 septembre 2017, au CNAM à La Plaine Saint-Denis.

Résumé : Le brillant est un attribut de l'apparence visuelle. Il s'agit d'une construction du système visuel à partir du signal optique venant d’une surface et capté par l'œil. Le LNE-LCM a récemment développé des instruments de recherche en spectrophotométrie permettant de mesurer la réflexion lumineuse avec une résolution angulaire égale à l'acuité du système visuel humain. Il est donc maintenant possible de caractériser des échantillons selon les deux aspects : visuel et optique.
L’objectif de la thèse était de développer et caractériser une échelle de brillant. Pour cela des échantillons de matériaux ont été produits avec des caractéristiques multivariées en termes de topologie de surface, d’indice de réfraction et de teinte et niveau de brillant. Les échantillons ont ensuite été caractérisés en rugosité, en indice de brillant spéculaire et en BRDF.
Au terme de cette étude, les techniques de mesure et les corrections employées sont exposées, en particulier celles de ConDOR, le goniospectrophotomètre dédié à la mesure haute résolution de la BRDF. L'instrument présente une résolution angulaire de 0,014°, la meilleure résolution atteinte à ce jour, deux fois inférieure que celle du système visuel humain. La dynamique de mesure est de 6,5 décades. ConDOR a été employé pour mesurer le pic spéculaire de plusieurs échantillons de brillant issus de différentes échelles. Les mesures réalisées sont étudiées et discutées. Un premier lien entre la rugosité et la BRDF des échantillons est esquissé.
Dans une seconde partie du travail, deux aspects de la perception du brillant ont été étudiés en se reposant sur une échelle de référence : l’effet d'un changement d'angle solide d'illumination et l’effet du réalisme de l'environnement d'observation. Les résultats montrent que le système visuel est plus sensible aux variations de brillant dans des conditions d'observations réalistes, tant en matière d'éclairage que d'environnement. L’effet est particulièrement prononcé pour les échantillons mats. Les conditions moins réalistes ou moins naturelles peuvent mener les observateurs à la confusion.

Date et lieu de la soutenance : Mardi 26 septembre 2017 à 13h30, au CNAM (amphithéâtre), 61 rue du Landy, 93210 La Plaine St Denis.

Jeudi 21 septembre, soutenance de thèse portant sur le développement d’un dispositif laser à 1,54 µm stabilisé en fréquence l’iode moléculaire à de 514 nm.

Charles PHILIPPE présentera sa thèse portant sur le développement d’un dispositif laser à 1,54 µm, triplé en fréquence et stabilisé sur une transition hyperfine de l’iode moléculaire au voisinage de 514 nm.

Résumé : Une partie importante de ce travail est consacrée au triplage de la fréquence d’une diode laser à 1,54 µm, en utilisant deux cristaux non linéaires de Niobate de lithium en structure guide d’onde (PPLN), fibrés. Une efficacité de conversion non linéaire P/Pω > 36 % a été obtenue, constituant le meilleur rendement jamais démontré pour un processus de triplage de fréquence en mode continu. Une puissance harmonique de 300 mW a été ainsi générée à 514 nm, à partir d’une puissance fondamentale de 800 mW à 1,54 µm. Le banc optique est totalement fibré, et la puissance électrique totale consommée, nécessaire pour réaliser le triplage de fréquence, n’est que de 20 W. Selon un mode opératoire spécifique, ce dispositif laser permet de fournir simultanément trois radiations intenses, stabilisées en fréquence, à 1.54 µm, 771 nm et 514 nm.
Suite à ce développement, un banc de spectroscopie laser très compact a été mis en place, basé sur une courte cellule en quartz scellée, contenant une vapeur d’iode moléculaire. Une puissance optique < 10 mW dans le vert est suffisante pour détecter les transitions hyperfines de l’iode, de grand facteur de qualité au voisinage de 514 nm (Q > 2x109 ). Une stabilité de fréquence de 4,5 x 10-14 τ-1/2 avec un minimum de 6 x 10-15 de 50 s à 100 s a été démontrée dans le cadre de cette étude. Cette stabilité de fréquence constitue la meilleure performance jamais conférée à une source laser à 1,5 µm à l’aide d’une vapeur atomique, en utilisant une technique simple d’interrogation sub-Doppler. Cette étude a permis d’identifier les points clés permettant de mettre en place dans le futur proche, un dispositif laser stabilisé, totalement fibré, d’un volume < 10 litres.
Ce développement pourrait répondre aux besoins de nombreux projets spatiaux nécessitant des liens optiques ultrastables en fréquence, inter-satellites ou bord-sol, pour la géodésie spatiale (GRICE), la mesure du champ gravitationnel terrestre (NGGM, GRACE FO), la détection d’ondes gravitationnelles (LISA), etc. …

Date et lieu de la soutenance : Jeudi 21 septembre 2017 à 14h, au SYRTE (Amphithéâtre de l’IAP), Observatoire de Paris, 77 Av. Denfert Rochereau, 75014 Paris

Mercredi 5 juillet, soutenance de thèse portant sur le développement d’un AFM virtuel pour l’évaluation du bilan d’incertitude de l’AFM métrologique du LNE.

Paul CERIA, doctorant au LCM (Laboratoire Commun de Métrologie LNE-Cnam), soutiendra ses travaux de thèse intitulés « Développement d’un AFM virtuel pour l’évaluation du bilan d’incertitude de l’AFM métrologique du LNE » mercredi 5 juillet 2017.

Résumé : À l’heure où les nanotechnologies sont en plein essor, la précision des mesures réalisées à l’échelle nanométrique devient un défi essentiel pour améliorer les performances et la qualité des produits intégrant des nano. Pour répondre aux besoins sous-jacents en nanométrologie dimensionnelle, le Laboratoire National de métrologie et d’Essais (LNE) a conçu intégralement un Microscope à Force Atomique métrologique (mAFM).
Son objectif principal est d’assurer la traçabilité des mesures à l’échelle nanométrique au mètre tel qu’il est défini par le Système International d’unités (SI). Pour cela, le mAFM utilise quatre interféromètres différentiels qui mesurent en temps réel le déplacement relatif de la pointe par rapport à l’échantillon. Cet instrument de référence est destiné à l’étalonnage d’étalons de transfert couramment utilisés en microscopie à champ proche (SPM) et en microscopie électronique à balayage (SEM). Lors de ce processus, est évaluée une incertitude de mesure qui détermine un niveau de confiance de l’étalonnage réalisé par le mAFM.
Cette incertitude est généralement évaluée grâce à des mesures expérimentales permettant de déterminer l’impact de certaines sources d’erreur qui dégradent les mesures à l’échelle du nanomètre. Pour d’autres sources d’erreur, leur évaluation reste complexe ou expérimentalement impossible. Pour surmonter cette difficulté, le travail de thèse a consisté à mettre en place un modèle numérique de l’instrument nommé « AFM virtuel ». Il permet de prévoir l’incertitude de mesure du mAFM du LNE en ciblant les sources critiques d’erreur grâce à l’utilisation d’outils statistiques tels que la Méthode de Monte Carlo (MCM), les plans de Morris et les indices de Sobol. Le modèle utilise essentiellement la programmation orientée objet afin de prendre en compte un maximum d’interactions parmi les 140 paramètres d’entrée, en intégrant des sources jusqu’ici négligées ou surestimées par manque d’informations.

Date et lieu de la soutenance : Mercredi 5 juillet 2017 à 14h00, au LNE 1 rue Gaston Boissier, Paris (15e).

Imprimer  Imprimer cette page     Imprimer  Haut de page
Contacts | Plan du site | Informations légales