GIANT LOBES OF CENTAURUS A RADIO GALAXY OBSERVED WITH THE SUZAKU X-RAY SATELLITE

We report on Suzaku observations of selected regions within the southern giant lobe of the radio galaxy Centaurus A. In our analysis we focus on distinct X-ray features detected with the X-ray Imaging Spectrometer within the range 0.5-10 keV, some of which are likely associated with fine structure of the lobe revealed by recent high-quality radio intensity and polarization maps. With the available photon statistics, we find that the spectral properties of the detected X-ray features are equally consistent with thermal emission from hot gas with temperatures kT > 1 keV, or with a power-law radiation continuum characterized by photon indices Gamma similar to 2.0 +/- 0.5. However, the plasma parameters implied by these different models favor a synchrotron origin for the analyzed X-ray spots, indicating that a very efficient acceleration of electrons up to greater than or similar to 10 TeV energies is taking place within the giant structure of Centaurus A, albeit only in isolated and compact regions associated with extended and highly polarized radio filaments. We also present a detailed analysis of the diffuse X-ray emission filling the whole field of view of the instrument, resulting in a tentative detection of a soft excess component best fitted by a thermal model with a temperature of kT similar to 0.5 keV. The exact origin of the observed excess remains uncertain, although energetic considerations point to thermal gas filling the bulk of the volume of the lobe and mixed with the non-thermal plasma, rather than to the alternative scenario involving a condensation of the hot intergalactic medium around the edges of the expanding radio structure. If correct, this would be the first detection of the thermal content of the extended lobes of a radio galaxy in X-rays. The corresponding number density of the thermal gas in such a case is n(g) similar to 10(-4) cm(-3), while its pressure appears to be in almost exact equipartition with the volume-averaged non-thermal pressure provided by the radio-emitting electrons and the lobes' magnetic field. A prominent large-scale fluctuation of the Galactic foreground emission, resulting in excess foreground X-ray emission aligned with the lobe, cannot be ruled out. Although tentative, our findings potentially imply that the structure of the extended lobes in active galaxies is likely to be highly inhomogeneous and non-uniform, with magnetic reconnection and turbulent acceleration processes continuously converting magnetic energy to internal energy of the plasma particles, leading to possibly significant spatial and temporal variations in the plasma beta parameter around the volume-averaged equilibrium condition beta similar to 1.

RADIATIVE SIGNATURES OF RELATIVISTIC SHOCKS

Particle-in-cell simulations of relativistic, weakly magnetized collisionless shocks show that particles can gain energy by repeatedly crossing the shock front. This requires scattering off self-generated small length-scale magnetic fluctuations. The radiative signature of this first-order Fermi acceleration mechanism is important for models of both the prompt and afterglow emission in gamma-ray bursts and depends on the strength parameter a = lambda e/delta B/mc(2) of the fluctuations (lambda is the length scale and vertical bar delta B vertical bar is the magnitude of the fluctuations). For electrons (and positrons), acceleration saturates when the radiative losses produced by the scattering cannot be compensated by the energy gained on crossing the shock. We show that this sets an upper limit on both the electron Lorentz factor gamma <10(6) (n/1 cm(-3))(-1/6)(-1/6) and on the energy of the photons radiated during the scattering process h omega(max) <40Max(a, 1)(n/1 cm(-3))(1/6)(-1/6) eV, where n is the number density of the plasma and (gamma) over bar is the thermal Lorentz factor of the downstream plasma, provided a <a(crit) similar to 10(6). This rules out "jitter" radiation on self-excited fluctuations with a <I as a source of gamma rays, although high-energy photons might still be produced when the jitter photons are upscattered in an analog of the synchrotron self-Compton process. In fluctuations with a > 1, radiation is generated by the standard synchrotron mechanism, and the maximum photon energy rises linearly with a, until saturating at 70 MeV, when a = a(crit).

Stochastic particle acceleration in the lobes of giant radio galaxies

We investigate the acceleration of particles by Alfven waves via the second-order Fermi process in the lobes of giant radio galaxies. Such sites are candidates for the accelerators of ultra-high-energy cosmic rays (UHECR). We focus on the nearby Fanaroff-Riley type I radio galaxy Centaurus A. This is motivated by the coincidence of its position with the arrival direction of several of the highest energy Auger events. The conditions necessary for consistency with the acceleration time-scales predicted by quasi-linear theory are reviewed. Test particle calculations are performed in fields which guarantee electric fields with no component parallel to the local magnetic field. The results of quasi-linear theory are, to an order of magnitude, found to be accurate at low turbulence levels for non-relativistic Alfven waves and at both low and high turbulence levels in the mildly relativistic case. We conclude that for pure stochastic acceleration via Alfven waves to be plausible as the generator of UHECR in Cen A, the baryon number density would need to be several orders of magnitude below currently held upper limits.

Complex organic molecules in protoplanetary disks

Context. Protoplanetary disks are vital objects in star and planet formation, possessing all the material, gas and dust, which may form a planetary system orbiting the new star. Small, simple molecules have traditionally been detected in protoplanetary disks; however, in the ALMA era, we expect the molecular inventory of protoplanetary disks to significantly increase.

Aims. We investigate the synthesis of complex organic molecules (COMs) in protoplanetary disks to put constraints on the achievable chemical complexity and to predict species and transitions which may be observable with ALMA.

Methods. We have coupled a 2D steady-state physical model of a protoplanetary disk around a typical T Tauri star with a large gas-grain chemical network including COMs. We compare the resulting column densities with those derived from observations and perform ray-tracing calculations to predict line spectra. We compare the synthesised line intensities with current observations and determine those COMs which may be observable in nearby objects. We also compare the predicted grain-surface abundances with those derived from cometary comae observations.

Results. We find COMs are efficiently formed in the disk midplane via grain-surface chemical reactions, reaching peak grain-surface fractional abundances similar to 10(-6)-10(-4) that of the H nuclei number density. COMs formed on grain surfaces are returned to the gas phase via non-thermal desorption; however, gas-phase species reach lower fractional abundances than their grain-surface equivalents, similar to 10(-12)-10(-7). Including the irradiation of grain mantle material helps build further complexity in the ice through the replenishment of grain-surface radicals which take part in further grain-surface reactions. There is reasonable agreement with several line transitions of H2CO observed towards T Tauri star-disk systems. There is poor agreement with HC3(N) lines observed towards LkCa 15 and GO Tau and we discuss possible explanations for these discrepancies. The synthesised line intensities for CH3OH are consistent with upper limits determined towards all sources. Our models suggest CH3OH should be readily observable in nearby protoplanetary disks with ALMA; however, detection of more complex species may prove challenging, even with ALMA "Full Science" capabilities. Our grain-surface abundances are consistent with those derived from cometary comae observations providing additional evidence for the hypothesis that comets (and other planetesimals) formed via the coagulation of icy grains in the Sun's natal disk.

Multi-Dimensional Simulations of the Expanding Supernova Remnant of SN 1987A

The expanding remnant from SN 1987A is an excellent laboratory for investigating the physics of supernovae explosions. There is still a large number of outstanding questions, such as the reason for the asymmetric radio morphology, the structure of the pre-supernova environment, and the efficiency of particle acceleration at the supernova shock. We explore these questions using three-dimensional simulations of the expanding remnant between days 820 and 10,000 after the supernova. We combine a hydrodynamical simulation with semi-analytic treatments of diffusive shock acceleration and magnetic field amplification to derive radio emission as part of an inverse problem. Simulations show that an asymmetric explosion, combined with magnetic field amplification at the expanding shock, is able to replicate the persistent one-sided radio morphology of the remnant. We use an asymmetric Truelove & McKee progenitor with an envelope mass of 10 M-circle dot and an energy of 1.5 x 10(44) J. A termination shock in the progenitor's stellar wind at a distance of 0 ''.43-0 ''.51 provides a good fit to the turn on of radio emission around day 1200. For the H II region, a minimum distance of 0 ''.63 +/- 0 ''.01 and maximum particle number density of (7.11 +/- 1.78) x 10(7) m(-3) produces a good fit to the evolving average radius and velocity of the expanding shocks from day 2000 to day 7000 after explosion. The model predicts a noticeable reduction, and possibly a temporary reversal, in the asymmetric radio morphology of the remnant after day 7000, when the forward shock left the eastern lobe of the equatorial ring.

Numerical modelling of low temperature laser produced magnesium plasma

The two-dimensional laser-plasma-interaction hydrodynamic code POLLUX has been used to simulate the ablation of a magnesium target by a 30-ns, 248-nm KrF excimer laser at low laser fluences of ≤10 J cm2. This code, originally written for much higher laser intensities, has been recently extended to include a detailed description of the equation of state in order to treat changes of phase within the target material, and also includes a Thomas Fermi description of the electrons. The simulated temporal and spatial evolution of the plasma plume in the early phase of the expansion (≤100 ns) is compared with experimental interferometric measurements of electron density. The expansion dynamics are in good agreement, although the simulated electron number density is about 2.5 times higher than the experimental values.

Early-type stars observed in the ESO UVES Paranal Observatory Project - V. Time-variable interstellar absorption

The structure and properties of the diffuse interstellar medium (ISM) on small scales, sub-au to 1 pc, are poorly understood. We compare interstellar absorption-lines, observed towards a selection of O- and B-type stars at two or more epochs, to search for variations over time caused by the transverse motion of each star combined with changes in the structure in the foreground ISM. Two sets of data were used: 83 VLT- UVES spectra with approximately 6 yr between epochs and 21 McDonald observatory 2.7m telescope echelle spectra with 6 - 20 yr between epochs, over a range of scales from 0 - 360 au. The interstellar absorption-lines observed at the two epochs were subtracted and searched for any residuals due to changes in the foreground ISM. Of the 104 sightlines investigated with typically five or more components in Na I D, possible temporal variation was identified in five UVES spectra (six components), in Ca II, Ca I and/or Na I absorption-lines. The variations detected range from 7\% to a factor of 3.6 in column density. No variation was found in any other interstellar species. Most sightlines show no variation, with 3{\sigma} upper limits to changes of the order 0.1 - 0.3 dex in Ca II and Na I. These variations observed imply that fine-scale structure is present in the ISM, but at the resolution available in this study, is not very common at visible wavelengths. A determination of the electron densities and lower limits to the total number density of a sample of the sightlines implies that there is no striking difference between these parameters in sightlines with, and sightlines without, varying components.

Measurement of repulsive forces between charged phospholipid bilayers

Electrostatic forces between membranes containing charged lipids were assumed to play an important role in influencing interactions between membranes long before quantitative measurements of such forces were available. ~ur measurements were designed to measure electrostatic forces between layers of lecithin charged with lipi~s carrying ionizable head groups. These experiments have shown that the interactions between charged lipid bila.yere are dominated by electrostatic forces only at separations greater than 30 A. At smaller separations the repulsion between charged bilayers is dominated by strong hydration forces. The net repulsive force between egg lecithin bilayers containing various amounts of cherged lipids (phosphatidylglycerol (PG) 5,10 ano 50 mole%, phosphatidyli. nosi tol (PI) 10 mole% and sodium oleate (Na-Ol) 3,5 and 10 mole%, where mole% gives the ratio of the number of moles' of .charged lipid to the total number of moles of all lipids present in the sample) was stuoied with the help ('If the osmotic streas technique described by LeNeveu et aI, (1977). Also, the forces between pure PG were j_nvestigated in the same manner. The results have been plotted showing variation of force as a function of bilay- _ er separation dw• All curVes 90 obtained called force curves, were found to be similar in sha.pe, showing two distinct regions, one when dw<.30 A is a region cf very rapid iiivariation of force with separation ( it is the region dominated by hydre,tion force) and second when dw> 40 A is a region of very slow variation of force with separB.tion ( it is the region dominated by the electrostatic force). Between these two regions there exists a transition area in which, in most systems studied, a phase separation of lipids into fractions containing different amounts of charged groups, was observed. A qualitative analysis showed that our results were v/ell described by the simple electrostatic double -le.yer theory. For quantitative agreement between measured and calculated force curves however, the charge density for the calculations had to be taken as half of that given by the number density of charged lipids present in the lecithin bilayers. It is not clear at the moment what causes such low apparent degree of ionization among the charged head groups, and further study is needed in this area.

Paramétrisation de la rétrodiffusion ultrasonore érythrocytaire haute fréquence et pertinence comme facteur de risque de la thrombose veineuse

L’agrégation érythrocytaire est le principal facteur responsable des propriétés non newtoniennes sanguines pour des conditions d’écoulement à faible cisaillement. Lorsque les globules rouges s’agrègent, ils forment des rouleaux et des structures tridimensionnelles enchevêtrées qui font passer la viscosité sanguine de quelques mPa.s à une centaine de mPa.s. Cette organisation microstructurale érythrocytaire est maintenue par des liens inter-globulaires de faible énergie, lesquels sont brisés par une augmentation du cisaillement. Ces propriétés macroscopiques sont bien connues. Toutefois, les liens étiologiques entre ces propriétés rhéologiques générales et leurs effets pathophysiologiques demeurent difficiles à évaluer in vivo puisque les propriétés sanguines sont dynamiques et fortement tributaires des conditions d’écoulement. Ainsi, à partir de propriétés rhéologiques mesurées in vitro dans des conditions contrôlées, il devient difficile d’extrapoler leurs valeurs dans un environnement physiologique. Or, les thrombophlébites se développent systématiquement en des loci particuliers du système cardiovasculaire. D’autre part, plusieurs études cliniques ont établi que des conditions hémorhéologiques perturbées constituent des facteurs de risque de thrombose veineuse mais leurs contributions étiologiques demeurent hypothétiques ou corrélatives. En conséquence, un outil de caractérisation hémorhéologique applicable in vivo et in situ devrait permettre de mieux cerner et comprendre ces implications. Les ultrasons, qui se propagent dans les tissus biologiques, sont sensibles à l’agrégation érythrocytaire. De nature non invasive, l’imagerie ultrasonore permet de caractériser in vivo et in situ la microstructure sanguine dans des conditions d’écoulements physiologiques. Les signaux ultrasonores rétrodiffusés portent une information sur la microstructure sanguine reflétant directement les perturbations hémorhéologiques locales. Une cartographie in vivo de l’agrégation érythrocytaire, unique aux ultrasons, devrait permettre d’investiguer les implications étiologiques de l’hémorhéologie dans la maladie thrombotique vasculaire. Cette thèse complète une série de travaux effectués au Laboratoire de Biorhéologie et d’Ultrasonographie Médicale (LBUM) du centre de recherche du Centre hospitalier de l’Université de Montréal portant sur la rétrodiffusion ultrasonore érythrocytaire et menant à une application in vivo de la méthode. Elle se situe à la suite de travaux de modélisation qui ont mis en évidence la pertinence d’un modèle particulaire tenant compte de la densité des globules rouges, de la section de rétrodiffusion unitaire d’un globule et du facteur de structure. Ce modèle permet d’établir le lien entre la microstructure sanguine et le spectre fréquentiel du coefficient de rétrodiffusion ultrasonore. Une approximation au second ordre en fréquence du facteur de structure est proposée dans ces travaux pour décrire la microstructure sanguine. Cette approche est tout d’abord présentée et validée dans un champ d’écoulement cisaillé homogène. Une extension de la méthode en 2D permet ensuite la cartographie des propriétés structurelles sanguines en écoulement tubulaire par des images paramétriques qui mettent en évidence le caractère temporel de l’agrégation et la sensibilité ultrasonore à ces phénomènes. Une extrapolation menant à une relation entre la taille des agrégats érythrocytaires et la viscosité sanguine permet l’établissement de cartes de viscosité locales. Enfin, il est démontré, à l’aide d’un modèle animal, qu’une augmentation subite de l’agrégation érythrocytaire provoque la formation d’un thrombus veineux. Le niveau d’agrégation, la présence du thrombus et les variations du débit ont été caractérisés, dans cette étude, par imagerie ultrasonore. Nos résultats suggèrent que des paramètres hémorhéologiques, préférablement mesurés in vivo et in situ, devraient faire partie du profil de risque thrombotique.

Sleep spindle activity in children with ADHD

Le trouble du déficit de l’attention/hyperactivité (TDA/H) est le désordre du comportement le plus commun chez les enfants. Les études suggèrent qu'un pourcentage élevé d'enfants atteints de TDA/H souffre de problèmes de sommeil et de somnolence diurne. Le mécanisme sous-jacent à ces difficultés demeure inconnu. Plusieurs études ont suggéré que les fuseaux de sommeil jouent un rôle dans les mécanismes de protection du sommeil. L'objectif de cette étude est de comparer les fuseaux lents (11-13 Hz) et rapides (14-15 Hz) chez des enfants atteints du TDA/H et des sujets contrôles. Nous prévoyons que comparativement aux enfants contrôles, les enfants atteints du TDA/H montreront une plus faible densité des fuseaux lents et rapides, et auront des fuseaux plus courts (sec), moins amples (uV) et plus rapides (cycle/sec). Enfin, nous prévoyons que ces effets seront plus prononcés dans les dérivations cérébrales antérieures que dans les dérivations plus postérieures du cerveau. Les enregistrements polysomnographiques (PSG) du sommeil de nuit ont été menés chez 18 enfants diagnostiqués avec le TDA/H et chez 26 sujets témoins âgés entre 7 et 11 ans. Un algorithme automatique a permis de détecter les fuseaux lents et rapides sur les dérivations frontales, centrales, pariétales et occipitales. Les résultats ont montré que, les caractéristiques PSG du sommeil ne différaient pas significativement entre les deux groupes. On ne note aucune différence significative entre les groupes sur nombre/densité des fuseaux lents et rapides ainsi que sur leurs caractéristiques respectives. Cette étude suggère que les mécanismes de synchronisation du l'EEG en sommeil lent, tel que mesuré par la densité et les caractéristiques des fuseaux lents et rapides en sommeil lent ne différent pas chez les enfants atteints du TDA/H.

Étude de la cinétique et des dommages de gravure par plasma de couches minces de nitrure d’aluminium

Une étape cruciale dans la fabrication des MEMS de haute fréquence est la gravure par plasma de la couche mince d’AlN de structure colonnaire agissant comme matériau piézoélectrique. Réalisé en collaboration étroite avec les chercheurs de Teledyne Dalsa, ce mémoire de maîtrise vise à mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques gouvernant la cinétique ainsi que la formation de dommages lors de la gravure de l’AlN dans des plasmas Ar/Cl2/BCl3. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de l’influence des conditions opératoires d’un plasma à couplage inductif sur la densité des principales espèces actives de la gravure, à savoir, les ions positifs et les atomes de Cl. Ces mesures ont ensuite été corrélées aux caractéristiques de gravure, en particulier la vitesse de gravure, la rugosité de surface et les propriétés chimiques de la couche mince. Dans les plasmas Ar/Cl2, nos travaux ont notamment mis en évidence l’effet inhibiteur de l’AlO, un composé formé au cours de la croissance de l’AlN par pulvérisation magnétron réactive et non issu des interactions plasmas-parois ou encore de l’incorporation d’humidité dans la structure colonnaire de l’AlN. En présence de faibles traces de BCl3 dans le plasma Ar/Cl2, nous avons observé une amélioration significative du rendement de gravure de l’AlN dû à la formation de composés volatils BOCl. Par ailleurs, selon nos travaux, il y aurait deux niveaux de rugosité post-gravure : une plus faible rugosité produite par la présence d’AlO dans les plasmas Ar/Cl2 et indépendante de la vitesse de gravure ainsi qu’une plus importante rugosité due à la désorption préférentielle de l’Al dans les plasmas Ar/Cl2/BCl3 et augmentant linéairement avec la vitesse de gravure.

Etude spectroscopique d’un plasma micro-onde à la pression atmosphérique et son application à la synthèse de nanostructures

L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de caractériser la distribution axiale des plasmas tubulaires à la pression atmosphérique créés et entretenus par une onde électromagnétique de surface ainsi que d’explorer le potentiel de ces sources pour la synthèse de matériaux et de nanomatériaux. Un précédent travail de thèse, qui avait pour objectif de déterminer les mécanismes à l’origine de la contraction radiale du plasma créé dans des gaz rares, a mis en lumière un phénomène jusque-là inconnu dans les plasmas d’onde de surface (POS). En effet, la distribution axiale varie différemment selon la puissance incidente ce qui constitue une différence majeure par rapport aux plasmas à pression réduite. Dans ce contexte, nous avons réalisé une étude paramétrique des POS à la pression atmosphérique dans l’Ar. À partir de nos mesures de densité électronique, de température d’excitation et de densité d’atomes d’Ar dans un niveau métastable (Ar 3P2), résolues axialement, nous avons conclu que le comportement axial de l’intensité lumineuse avec la puissance n’est pas lié à un changement de la cinétique de la décharge (qui est dépendante de la température des électrons et de la densité d’atomes d’Ar métastables), mais plutôt à une distribution anormale de dissipation de puissance dans le plasma (reliée à la densité d’électrons). Plus précisément, nos résultats suggèrent que ce dépôt anormal de puissance provient d’une réflexion de l’onde dans le fort gradient de densité de charges en fin de colonne, un effet plus marqué pour de faibles longueurs de colonnes à plasma. Ensuite, nous avons effectué une étude spectroscopique du plasma en présence de précurseurs organiques, en particulier le HMDSO pour la synthèse de matériaux organosiliciés et l’IPT pour la synthèse de matériaux organotitaniques. Les POS à la PA sont caractérisés par des densités de charges très élevées (>10^13 cm^-3), permettant ainsi d’atteindre des degrés de dissociation des précurseurs nettement plus élevés que ceux d'autres plasmas froids à la pression atmosphérique comme les décharges à barrière diélectrique. Dans de tels cas, les matériaux synthétisés prennent la forme de nanopoudres organiques de taille inférieure à 100 nm. En présence de faibles quantités d’oxygène dans le plasma, nous obtenons plutôt des nanopoudres à base d’oxyde de silicium (HMDSO) ou à base de titanate de silicium (IPT), avec très peu de carbone.

Modification des propriétés optiques de nanofils à base de GaN par plasma N2/O2

Une sonde électrostatique de Langmuir cylindrique a été utilisée pour caractériser une post-décharge d’un plasma d’ondes de surface de N2-O2 par la mesure de la densité des ions et électrons ainsi que la température des électrons dérivée de la fonction de distribution en énergie des électrons (EEDF). Une densité maximale des électrons au centre de la early afterglow de l’ordre de 1013 m-3 a été déterminée, alors que celle-ci a chuté à 1011 m-3 au début de la late afterglow. Tout au long du profil de la post-décharge, une densité des ions supérieure à celle des électrons indique la présence d’un milieu non macroscopiquement neutre. La post-décharge est caractérisée par une EEDF quasi maxwellienne avec une température des électrons de 0.5±0.1 eV, alors qu’elle grimpe à 1.1 ±0.2 eV dans la early afterglow due à la contribution des collisions vibrationnelles-électroniques (V-E) particulièrement importantes. L’ajout d’O2 dans la décharge principale entraîne un rehaussement des espèces chargées et de la température des électrons suivi d’une chute avec l’augmentation de la concentration d’O2. Le changement de la composition électrique de la post-décharge par la création de NO+ au détriment des ions N2+ est à l’origine du phénomène. Le recours à cette post-décharge de N2 pour la modification des propriétés d’émission optique de nanofils purs de GaN et avec des inclusions d’InGaN a été étudié par photoluminescence (PL). Bien que l’émission provenant des nanofils de GaN et de la matrice de GaN recouvrant les inclusions diminue suite à la création de sites de recombinaison non radiatifs, celle provenant des inclusions d’InGaN augmente fortement. Des mesures de PL par excitation indiquent que cet effet n’est pas attribuable à un changement de l’absorption de la surface de GaN. Ceci suggère un recuit dynamique induit par la désexcitation des métastables de N2 suite à leur collision à la surface des nanofils et la possibilité de passiver les défauts de surface tels que des lacunes d’azote par l’action d’atomes de N2 réactifs provenant de la post-décharge. L’incorporation d’O2 induit les mêmes effets en plus d’un décalage vers le rouge de la bande d’émission des inclusions, suggérant l’action des espèces d’O2 au sein même des nanostructures.

Dynamique de croissance par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc

Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique de croissance par pulvérisation par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc destinées à des applications électroniques, optoélectroniques et photoniques de pointe. Dans ce contexte, nous avons mis au point plusieurs diagnostics permettant de caractériser les espèces neutres et chargées dans ce type de plasmas, notamment la sonde électrostatique, la spectroscopie optique d’émission et d’absorption, ainsi que la spectrométrie de masse. Par la suite, nous avons tenté de corréler certaines caractéristiques physiques de croissance des couches de ZnO, en particulier la vitesse de dépôt, aux propriétés fondamentales du plasma. Nos résultats ont montré que l’éjection d’atomes de Zn, In et O au cours de la pulvérisation RF magnétron de cibles de Zn, ZnO et In2O3 n’influence que très peu la densité d’ions positifs (et donc la densité d’électrons en supposant la quasi-neutralité) ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons (populations de basse et haute énergie). Cependant, le rapport entre la densité d’atomes d’argon métastables (3P2) sur la densité électronique décroît lorsque la densité d’atomes de Zn augmente, un effet pouvant être attribué à l’ionisation des atomes de Zn par effet Penning. De plus, dans les conditions opératoires étudiées (plasmas de basse pression, < 100 mTorr), la thermalisation des atomes pulvérisés par collisions avec les atomes en phase gazeuse demeure incomplète. Nous avons montré que l’une des conséquences de ce résultat est la présence d’ions Zn+ suprathermiques près du substrat. Finalement, nous avons corrélé la quantité d’atomes de Zn pulvérisés déterminée par spectroscopie d’émission avec la vitesse de dépôt d’une couche mince de ZnO mesurée par ellipsométrie spectroscopique. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que ce sont majoritairement les atomes de Zn (et non les espèces excitées et/ou ioniques) qui gouvernent la dynamique de croissance par pulvérisation RF magnétron des couches minces de ZnO.

An Optical limiter based on Ferrofluids

We report an optical limiter based on ferrofluids which has a very high shelf life and remarkable thermal stability, which are important requirements for sustainable use with intense lasers. The colloidal suspensions contain nanosized particles of approximately 80 Å diameter, with a number density of the order of 1022 /m3. The nonlinear optical transmission of the samples is studied using nanosecond and femtosecond laser pulses. Excited state absorption phenomena contribute to enhanced limiting in the nanosecond excitation regime. An advantageous feature of ferrofluids in terms of device applications is that their optical properties are controllable by an external magnetic field.