Conception, caractérisation et optimisation de SPAD en technologie Dalsa HV CMOS 0.8 μm pour intégration dans un 3D-SiPM

Résumé : Les photodiodes à avalanche monophotonique (SPAD) sont d'intérêts pour les applications requérant la détection de photons uniques avec une grande résolution temporelle, comme en physique des hautes énergies et en imagerie médicale. En fait, les matrices de SPAD, souvent appelés photomultiplicateurs sur silicium (SiPM), remplacent graduellement les tubes photomultiplicateurs (PMT) et les photodiodes à avalanche (APD). De plus, il y a une tendance à utiliser les matrices de SPAD en technologie CMOS afin d'obtenir des pixels intelligents optimisés pour la résolution temporelle. La fabrication de SPAD en technologie CMOS commerciale apporte plusieurs avantages par rapport aux procédés optoélectroniques comme le faible coût, la capacité de production, l'intégration d'électronique et la miniaturisation des systèmes. Cependant, le défaut principal du CMOS est le manque de flexibilité de conception au niveau de l'architecture du SPAD, causé par le caractère fixe et standardisé des étapes de fabrication en technologie CMOS. Un autre inconvénient des matrices de SPAD CMOS est la perte de surface photosensible amenée par la présence de circuits CMOS. Ce document présente la conception, la caractérisation et l'optimisation de SPAD fabriqués dans une technologie CMOS commerciale (Teledyne DALSA 0.8µm HV CMOS - TDSI CMOSP8G). Des modifications de procédé sur mesure ont été introduites en collaboration avec l'entreprise CMOS pour optimiser les SPAD tout en gardant la compatibilité CMOS. Les matrices de SPAD produites sont dédiées à être intégrées en 3D avec de l'électronique CMOS économique (TDSI) ou avec de l'électronique CMOS submicronique avancée, produisant ainsi un SiPM 3D numérique. Ce SiPM 3D innovateur vise à remplacer les PMT, les APD et les SiPM commerciaux dans les applications à haute résolution temporelle. L'objectif principal du groupe de recherche est de développer un SiPM 3D avec une résolution temporelle de 10 ps pour usage en physique des hautes énergies et en imagerie médicale. Ces applications demandent des procédés fiables avec une capacité de production certifiée, ce qui justifie la volonté de produire le SiPM 3D avec des technologies CMOS commerciales. Ce mémoire étudie la conception, la caractérisation et l'optimisation de SPAD fabriqués en technologie TDSI-CMOSP8G.

Conception d’un dispositif numérique d’apprentissage (DNA) en électricité pour des élèves de la deuxième année du deuxième cycle du secondaire

Cet essai s’oriente sur la conception d’un dispositif numérique d’apprentissage (DNA) agissant comme outil pédagogique complémentaire à ce qui est déjà vu en classe et en laboratoire de science en quatrième secondaire lorsque les enseignantes et les enseignants abordent les concepts vus en électricité. Il vise à améliorer les apprentissages faits en matière d’électricité des élèves en science de quatrième secondaire à l’école du Coteau à Mascouche.

Conception d'un outil visant à favoriser la planification intégrée des transports et de l'aménagement du territoire dans les projets routiers

L’essor des villes depuis le 19e siècle, lié à des facteurs socioéconomiques et démographiques, pose plusieurs défis en ce qui concerne le devenir de nos sociétés. Pour les relever, il est nécessaire d’aménager le territoire sur le long terme, en y intégrant les principes du développement durable. Cette approche permet de soutenir le développement de collectivités solidaires, durables, et prospères. Au sein du gouvernement québécois, l’appropriation de ce concept se traduit notamment par la volonté de mettre en place une planification intégrée des transports et de l’aménagement du territoire. La région administrative de l’Outaouais n’est pas en marge de ce défi, puisque l’histoire des transports sur le territoire témoigne de cette interrelation. En effet, plusieurs projets routiers de la région démontrent les effets réciproques entre l’aménagement du territoire et les transports. Ces exemples confirment la nécessité d’améliorer les exercices de planification en Outaouais. À cette fin, l’objectif de cet essai est de créer un outil visant à favoriser la planification intégrée des transports et de l’aménagement du territoire dans les projets routiers. La liste de contrôle constitue la première partie de l’outil et permet de vérifier si les prérequis sont complétés pour assurer la réussite du projet. La deuxième partie de l’outil, la grille d’évaluation, a pour but de déterminer le niveau de cohérence du projet avec les directives à suivre en aménagement du territoire pour la région de l’Outaouais. À l’issue de l’application de la grille, il est possible de discriminer les scénarios entre eux. La création de l’outil repose sur une revue de la littérature des documents de planification territoriale de onze collectivités en Outaouais et il s’inspire de guides et d’outils déjà existants à ce sujet. Sa conception a également été complétée grâce à des ateliers de travail avec les partenaires locaux du ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports. Pour conclure, des éléments de discussion justifient certains choix et énoncent des mises en garde à propos de l’outil. Ils sont complétés par quatre recommandations énonçant la nécessité d’adapter l’outil selon les objectifs et le contexte du projet routier afin d’optimiser son utilisation.

Conception d'un programme favorisant le développement de la relation d'attachement entre les enseignants du préscolaire et du 1er cycle du primaire et leurs élèves

La présente recherche s’intéresse au développement de la relation d’attachement en milieu scolaire. Bien que certains auteurs affirment que l’attachement influence le développement et la personnalité d’un enfant de même que ses prédispositions à apprendre, dans le milieu de l’éducation, il semble demeurer peu connu et exploité. Un programme a donc été conçu afin de soutenir les enseignants du préscolaire et du 1er cycle du primaire qui désirent développer la relation d'attachement avec leurs élèves.

Conception d’un portail participatif d’information géographique Web pour la mise en valeur des produits forestiers non ligneux d’après leurs potentiels de présence.

Les produits forestiers non ligneux (PFNL) rassemblent toutes exploitations sous couvert forestier. Ils excluent les produits issus de la fibre de bois et des produits de la faune. Le bleuet sauvage est un bon exemple de PFNL. Ces produits sont abondants au Québec. Le bleuet est un exemple de PFNL bien établi avec un niveau de commercialisation structurée de produits frais et de transformation. Au contraire, le marché des champignons forestiers tarde à se développer. À titre de produit agroforestier, les PFNL procurent des biens et services bénéfiques aux communautés productrices. La distribution des PFNL varie en fonction de facteurs géophysiques et bioclimatiques. Dans certaines régions du Québec, des groupes s'efforcent de développer des outils d’analyse et de modélisation spatiale conséquents. La géomatique procure des solutions pratiques pour l’identification et le suivi des PFNL. Entre autres, elle opère des données géospatiales spécialisées sur des systèmes d'information géographique (SIG). Ce projet de maîtrise repose sur la mise en place d’un portail participatif d’information géographique web. Il s'adresse à un large panel d’utilisateurs, notamment aux intervenants impliqués dans le développement durable des PFNL. Il offre la possibilité de visualiser et de manipuler des données spécialisées au cas des PFNL. Il propose de localiser les sites à fort potentiel de présence. Il cherche à intégrer des outils de validation de ces sites. Il tend aussi à procurer des outils qui accompagnent la production des utilisateurs. Le portail introduit des applications d’édition, d’analyse et de modélisations spatiales exclusives à la thématique des PFNL. Il abrite des couches de données interactives et interopérables. L'évaluation du portail passe par l’efficacité de ses applications et la convivialité de ses composantes. Ce rapport décrit et fait la démonstration de chacune d'elle.

Conception de scénarios cartographiques pour la ceinture verte de Sherbrooke basés sur des fonctions prioritaires

La ville de Sherbrooke a présenté dans son schéma d'aménagement et de développement révisé 2012-2027 son projet d'implanter une ceinture verte sur son territoire. Elle n'a cependant pas défini d'orientations claires quant aux objectifs et à la délimitation de celle-ci. Le but de cet essai est d'alimenter la réflexion des décideurs de la ville de Sherbrooke à ce sujet en présentant des scénarios cartographiques de ceintures vertes. Pour réaliser ces scénarios, une revue de littérature a été effectuée afin de définir le concept de ceinture verte et d’identifier les fonctions remplies par ces ceintures vertes. Parmi ces fonctions, cinq sont priorisées par la Ville de Sherbrooke, soit : contrôler l'étalement urbain, préserver la biodiversité, favoriser l'accès des citoyens à un espace vert, protéger contre les inondations et connecter la ceinture verte avec les corridors écologiques régionaux. Les scénarios cartographiques produits sont basés sur des indicateurs et indices spatiaux aptes à représenter ces fonctions sur le territoire de la municipalité. Ces traitements géomatiques ont permis de créer des cartes représentant les zones de sensibilité du territoire de Sherbrooke pour l'implantation d'une ceinture verte selon ces cinq fonctions prioritaires. Ces traitements ont permis de déterminer que les zones les plus prioritaires pour l’implantation d’une ceinture verte représentent un peu plus de la moitié du territoire de la ville de Sherbrooke. Elles encerclent la trame urbaine tout en incluant quelques îlots en périphérie et le secteur sud-ouest du territoire municipal. L'approche de conception de scénarios de ceinture verte présentée ici est comparée à d’autres approches utilisées au Québec et dans d’autres études sur le sujet. Cette approche multi-fonction est novatrice et constitue un outil précieux pour les responsables municipaux qui souhaitent se doter d'une ceinture verte. Cette démarche est adaptative et le scénario de ceinture verte produit pour la Ville de Sherbrooke pourra être mis à jour selon l’évolution de leur réflexion sur les fonctions prioritaires. Cette démarche est également facilement généralisable à d’autres contextes municipaux.

Conception, fabrication et caractérisation d'un biocapteur SPR à base de guides d'ondes photoniques sur substrat de verre

Résumé : Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires. Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les matrices de polymères, présentés dans ce travail. Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte. Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes, associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximation, permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité, le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier. Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.

Conception d'une situation d'apprentissage qui permettra le passage de l'oral signé à l'écrit chez des apprenants sourds de niveau présecondaire, selon la syntaxe du français de la majorité

De nos jours, la communication écrite joue un rôle primordial pour tout individu qui désire se faire une place dans la société tant sur le plan personnel que socioprofessionnel. Chez les apprenants sourds, le passage à l’écrit du français de la majorité représente un grand défi et leurs phrases contiennent souvent des erreurs de syntaxe. Par exemple, les apprenants sourds auraient tendance à reproduire à l’écrit la syntaxe de la LSQ croyant que les règles de la grammaire de la phrase sont identiques. Dans cet essai, nous nous interrogeons sur les stratégies à adopter pour amener des adultes sourds gestuels à effectuer un transfert efficace de l’oral signé vers le français écrit. Pour ce faire, une situation d’apprentissage (S.A) destinée aux apprenants sourds de niveau présecondaire a été élaborée. Basée sur l’enseignement stratégique et la grammaire de la phrase de base, cette S.A exploite d’abord les bases du fonctionnement de la langue des signes québécoise (LSQ) pour ensuite introduire les notions de la phrase de base et de ses constituants selon la grammaire rénovée. Cette S.A a ensuite été soumise pour validation et rétroaction à la conseillère pédagogique du Centre d’éducation aux adultes où nous travaillons. Ses commentaires, conjugués aux observations notées lors de la mise à l’essai auprès de trois apprenants, ont permis de prendre conscience des forces de cette S.A et d’apporter des ajustements visant à optimiser l’efficacité des différentes activités d’apprentissage.

L'impact du pays de conception et du pays d'assemblage des produits industriels sur les évaluations des acheteurs professionnels: une approche multi-attributs multi-produits

Dans la réalité complexe d'aujourd'hui, caractérisée par une globalisation des marchés et une internationalisation accrue des échanges, les produits industriels ont souvent plus d'une origine nationale. Ce facteur constitue un attribut important dans l'évaluation de la qualité de fabrication des produits industriels et la formation de jugements évaluatifs à leur égard. L'objet principal de cette étude porte sur la distinction entre le pays de conception et le pays d'assemblage et leurs influences relatives sur les évaluations de la qualité et la valeur de l'achat des produits de nature industrielle. L'appréciation des acheteurs professionnels pour des profils d'analyse conjointe est examinée pour trois catégories de produits différents de par l'importance de leur achat et le risque qui leur est associé: systèmes informatiques, télécopieurs et stylos à bille. Chacun de ces trois produits est caractérisé par trois niveaux hiérarchiques sur cinq attributs: le pays de conception, le pays d'assemblage, la marque, le prix et la garantie accordée. 306 questionnaires ont été administrés auprès d'un échantillon probabiliste d'acheteurs industriels québécois, membres de l'Association Canadienne de Gestion des Achats (ACGA). Les résultats indiquent l'existence d'une distinction importante entre le pays de conception et celui d'assemblage et que celle-ci est plus marquée pour des pays en voie de développement. Le pays de conception et le pays d'assemblage sont les attributs les plus importants pour l'évaluation de la qualité perçue des produits et de la valeur perçue de leur achat et ce, quel que soit le niveau de complexité du produit considéré. Le prix constitue cependant le facteur le plus déterminant lorsque l'importance et le risque associé au produit sont faibles. Plus un produit suscite une implication personnelle forte, plus le nombre et l'importance des attributs déterminants augmentent. Et plus l'implication et l'importance de l'achat diminuent, plus l'acheteur industriel a recours à des compromis entre les attributs étudiés. Les implications managériales et étatiques sont discutées dans le cadre de la globalisation des marchés et du traité de libre-échange nord-américain.

Conception d'un modèle interactionniste de l'obsolescence professionnelle

Le travail occupe une place très importante dans la société industrialisée, ce concept est en constante évolution. Au cours des dernières décennies, le travail a connu deux révolutions importantes. La première fût celle de l'agriculture, la deuxième industrielle. Nous vivons présentement une troisième révolution, celle de la technologie. Le virage technologique amène des changements considérables sur le marché du travail aux plans économique, social et personnel. Depuis les trente dernières années, la technologie connaît des progrès immenses et ce, de façon soutenue et de plus en plus rapide. Plusieurs professions ont disparu, d'autres sont appelées à disparaître et la plupart subiront d'importantes modifications à cause de l'implantation de la nouvelle technologie. Par exemple, la secrétaire est passée de la machine à écrire manuelle conventionnelle à l'électrique, dorénavant, elle fait du traitement de texte sur ordinateur; presque tout son travail est informatisé. Elle aura à utiliser, dans les prochaines années, des appareils dont le plus haut degré de sophistication n'a pas été atteint. Les architectes et les ingénieurs ont troqué leur table à dessins pour l'ordinateur qui réalise leurs plans et croquis en deux fois moins de temps. Les tailleurs ne coupent plus les tissus avec des ciseaux mais avec des lasers ce qui apporte plus de précision et rapidité. Les exemples de ce type se comptent par milliers maintenant et l'avancement technologique progresse rapidement. Nous retrouvons ces traces partout même dans nos foyers (magnétoscopes, jeux vidéos, ordinateurs, fours à micro-ondes, etc.).

Conception et application d'une grille d'analyse visant à évaluer le style d'animation

Cet essai a pour objectif de découvrir le style d'animation effectué par des animateurs de groupes de parents d'adolescents. De plus, nous voulons observer ce qui peut différer et être semblable d'un animateur à l'autre. Par le fait même, il nous sera possible de vérifier quel est l'impact du style d'animation sur les participants d'un groupe. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons enregistré sur bandes vidéoscopiques chacune des six séances de trois groupes. Pour évaluer et comparer les animateurs, nous avons élaboré une grille d'analyse permettant de coder chacune des interventions de ceux-ci. L'élaboration d'une telle grille a bien sûr exigé une revue littéraire autant sur le phénomène de la dynamique de groupe que sur les grilles d'analyse déjà existantes utilisées dans ce domaine. Il est également nécessaire de suivre une méthodologie rigoureuse afin de s'assurer de la validité de la grille. L'application de cette grille devrait nous permettre d'obtenir un portrait du style de chacun des animateurs et de leurs interactions avec les participants ainsi que sur la dynamique de groupe. Finalement, après avoir appliqué cette grille et recueilli les données utiles aux fins de cette étude, nous évaluerons la dite grille et ferons les recommandations appropriées afin de permettre à d'autres intervenants de l'utiliser au besoin.

Conception et expérimentation d'une approche pédagogique pour l'enseignement de l'économie familiale en deuxième secondaire

Notre recherche porte sur une approche pédagogique qui nous a amenée à élaborer un matériel spécifique rejoignant l'image mentale auditive et l'image mentale visuelle chez les élèves de 2e secondaire. L'objectif de cette recherche est de vérifier si cette pédagogie permettrait à tous les élèves de réussir, si elle rendrait les résultats des groupes d'élèves plus homogènes et s'il serait possible grâce à elle d'atteindre un haut degré de satisfaction des élèves à l'égard du cours d'économie familiale. L'expérimentation a été réalisée auprès de quatre groupes, deux groupes expérimentaux et deux groupes témoins. Pour les groupes témoins, l'enseignement traditionnel ou exposé collectif a été utilisé. Pour les groupes expérimentaux, un enseignement favorisant la gestion mentale basée sur la théorie de La Garanderie avec un nouveau document pédagogique appuyé de matériel spécifique a été utilisé. Cette approche pédagogique s'appuie également sur la théorie de Bloom sur l'évaluation formative et sur l'évaluation sommative. Les analyses statistiques n'ont pas montré de différence significative entre les performances moyennes de chacun des groupes, sauf pour le groupe expérimental fort. Toutefois, nous pouvons remarquer une plus grande homogénéité chez les groupes expérimentaux et une plus grande satisfaction des élèves.

Système d'aide à la planification et à la conception d'une stratégie d'évaluation formative instrumentée

Le logiciel SysML (Système Mastery Learning) est le prototype d'un logiciel pour enseignants qui désirent implanter le Mastery Learning dans leurs cours. Appartenant à la famille des APO (Applications Pédagogiques de l'Ordinateur), ce logiciel de GPAQ (Génie Pédagogique Assisté par Ordinateur) vient répondre à des besoins d'encadrement et d'assistance formulés par les enseignants qui utilisent le Mastery Learning. Ce projet de recherche et de développement visait à produire un logiciel pour assister et encadrer les enseignants dans le processus de planification et de conception d'une stratégie instrumentée d'évaluation formative. Le but de SysML est de réduire la perte de temps lors de la conception des instruments et à rendre ces instruments de meilleure qualité. Le logiciel SysML a été développé suite à une analyse du problème et des besoins des enseignants et est basé sur des modèles pédagogiques éprouvés. Le logiciel est programmé dans l'environnement HyperCard sur ordinateur Macintosh . SysML a été expérimenté par une conseillère pédagogique et trois enseignants du réseau collégial. Les commentaires des expérimentateurs, recueillis lors des entrevues, sont positifs et nous indiquent qu'un tel logiciel serait bienvenu dans le monde de l'éducation. Par ailleurs, SysML ne serait pas limité aux utilisateurs du Mastery Learning mais serait ouvert aux enseignants qui veulent organiser, planifier un cours et une stratégie d'évaluation. L'essentiel du projet de recherche a été la production du logiciel. Tout le travail de recherche est dans le logiciel, ce document n'est que le rapport accompagnateur. On peut avoir une démonstration du fonctionnement du logiciel en s'adressant à l'auteur.

Conception et perception de l'enseignante et de l'enseignant relativement au pouvoir qu'ils croient détenir dans l'école secondaire

Notre intérêt pour la problématique du pouvoir de l'enseignante et de l'enseignant s'inscrit dans la foulée d'une démarche de croissance personnelle entreprise depuis une quinzaine d'années et alimentée par une remise en question de notre rôle d'enseignant universitaire initiée à peu près à la même époque suite à des déceptions d'ordre professionnel. Déçu en particulier par les élèves à qui nous faisions le reproche de ne pas suffisamment investir de temps dans la poursuite de leurs apprentissages, nous avons décidé de commencer à enseigner pour nous ou, si on veut, à nous centrer sur nos propres apprentissages. Et sans doute à force d'inviter nos élèves à se centrer sur leurs propres apprentissages en diminuant leurs attentes face au rôle que nous pouvions jouer sur ce plan, nous avons pu graduellement expérimenter que le pouvoir d'autorité est un pouvoir factice et que c'est en acceptant d'abandonner le pouvoir, que nous récupérions un pouvoir différent et certes beaucoup plus nourrissant, qui nous permettait finalement et presque paradoxalement, de maintenir une relation plus profonde avec ces mêmes élèves au-delà des moyens par lesquels s'exerçait ce pouvoir pédagogique: évaluation des connaissances, fixation des autres règles de gestion de classe pour ne citer que celles-là. Il est donc devenu pour nous impératif de concilier dans notre quotidien d'enseignant la réalité du pouvoir que nous détenions inévitablement en classe et celle d'une relation moins hiérarchique que nous désirions de plus en plus vivre avec nos élèves. C'est donc pour répondre à un besoin profond que nous avons décidé peu à peu d'entreprendre la présente démarche de réflexion.

Présentation de la conception de Marshall McLuhan

Marshall McLuhan écrit quelque part à peu près ceci: "vous jouez devant une salle vide; les spectateurs l'ont quittée depuis vingt ans". Devant le discours des analystes et critiques sociologues, philosophes, théologiens, administrateurs, diffuseurs et les autres sur 1es moyens de communication de masse-surtout les moyens électroniques-, l'auteur de La Galaxie Gutenberg et de Pour comprendre les Média semble éprouver à la fois une indignation amusée et angoissée. C'est que malgré l'habileté avec laquelle ils manient les concerts, les principes, les catégories dans l'analyse et l'interprétation de la réalité technologique, ils pêchent de ne point atteindre la "vraie” réalité et ainsi voient la vraie connaissance leur échapper.