Höyryturbiinin kanavistojen numeerinen virtauslaskenta

Diplomityössä tutkittiin Fortumin Loviisan ydinvoimalaitoksen ulosvirtauskanaviston ja suurnopeuskosteudenerottimen toimintaa, sekä selvitettiin taustalla olevaa teoriaa ja aiemmin tehtyjä tutkimuksia. Tavoitteena oli ymmärtää ja esittää laitteiden toimintaa, sekä tutkia voiko ulosvirtauskanaviston suorituskykyä parantaa geometrian muutoksilla. Työssä luotiin tutkittaville kohteille geometriat ja laskentahilat, joiden avulla simuloitiin niiden toimintaa eri käyttötilanteissa numeerisen virtauslaskennan avulla. Laskennan reunaehdot saatiin olemassa olevasta prosessimallista ja aiemmista turbiiniselvityksistä. Ulosvirtauskanaviston suorituskyky laskettiin kolmella eri lauhdutinpaineella neljällä eri geometrialla. Geometrian muutokset vaikuttivat selkeästi ulosvirtauskanaviston suorituskykyyn ja sitä saatiin parannettua. Kaksi kolmesta muutoksesta, lisäkanavat ja oikaistu vesilippa, pa-ransivat suorituskykyä. Lokinsiipien poistaminen heikensi ulosvirtauskanaviston toi-mintaa. Suurnopeuskosteudenerottimen mallintaminen jäi lähtötietojen ja ajan puutteen takia hieman tavoitteesta. Sekä ulosvirtauskanaviston että suurnopeuskosteudenerotti-men jatkotutkimusta ja mahdollisia toimenpiteitä varten saatiin arvokasta uutta tietoa.

Slurry flows in progressive cavity and in hose pumps

The aim of this thesis was to research how slurry’s viscosity and rheology affect to pumping in peristaltic hose pump and in eccentric progressive cavity pump. In addition, it was researched the formed pressure pulsation in hose pump. Pressure pulsation was studied by pumping different slurries and by using different pipe materials. Pressure and power curves were determined for both used pumps. It was also determined NPSHR curve for the progressive cavity pump. Literature part of the thesis considered to distribute fluids to different rheology types, as well as theories and models to identify different rheology types. Special attention was paid to non-Newtonian fluids, which were also used in experimental part of this thesis. In addition, the literature part discusses about pumps, parameters for pump sizing, and pressure pulsation in hose pump. Starch, bentonite, and carboxymethyl cellulose slurries were used in the experimental part of this thesis. The slurries were pumped with Flowrox peristaltic hose pump (LPP-T32) and eccentric progressive cavity pump (C10/10). From the each slurry was taken a sample, and the samples were analyzed for concentration, viscosity and rheology type. The used pipe materials in pressure pulsation experiments were steel and elastic, and it was also used a prototype of pulsation dampener. The pulsation experiments indicated that the elastic pipe and the prototype of pulsation dampener attenuated pressure pulsation better than the steel pipe at low pressure levels. The differences between different materials disappeared when pressure level and pump rotation speed increased. In slurry experiments, pulsation was different depending on rheology and viscosity of the slurry. According to experiments, the rheology did not significantly affect to pump power consumption or efficiency.

Acetic acid as an intervention strategy to decontaminate beef carcasses in mexican commercial slaughterhouse

Beef can be contaminated during the slaughter process, thus other methods, besides the traditional water washing, must be adopted to preserve meat safety. The objective of this study was to evaluate the effect of 2% acetic acid interventions on the reduction of indicator bacteria on beef carcasses at a commercial slaughterhouse in Mexico. Reduction was measured by the count of mesophilic aerobic bacteria (TPC), total coliform (TC), and fecal coliform (FC) (log CFU/ cm²). Among the different interventions tested, treatments combining acetic acid solution sprayed following carcass water washing had greater microbial reduction level. Acetic acid solution sprayed at low pressure and longer time (10-30 psi/ 60 s) reached higher TPC, TC, and FC reductions than that obtained under high pressure/ shorter time (1,700 psi/ 15 s; P<0.05). Exposure time significantly affected microbial reduction on carcasses. Acetic acid solution sprayed after carcass washing can be successfully used to control sources of indicator bacteria on beef carcasses under commercial conditions.

Reducing auxiliary power of a fluid bed boiler island

The aim of this thesis is to find and analyze different methods which reduce fluid bed boilers’ auxiliary power consumption. The objective is to examine the effects and feasibility of these methods. The literature part explains how fluid bed boilers work and what are the main sources of auxiliary power consumption. Designs and operation of these equipment are presented. The literature part also discusses the basics of auxiliary power consumption reduction and introduces four low pressure drop constructions. The experimental part inspects six different methods. Effects of these methods on the auxiliary power consumption are calculated and their impacts on the operation of the boiler are modeled. Calculations show that reasonable changes can reduce fluid bed boiler’s auxiliary power consumption by 2,1-10,2 %. Biggest reductions come from lower air coefficients, smaller bed a-level pressures and lower primary/secondary air –ratios. Models showed no problems with the smaller bed a-level pressures. With the lower air coefficients and smaller primary/secondary air –ratios the models showed a significant increase in the carbon monoxide levels.

A reconnaissance study of the metamorphic petrology and volcanic geochemistry of a portion of the Island Lake greenstone belt, Manitoba /

The Island Lake greenstone belt is one of the major Archean supracrustal exposures in the northwestern part of the Superior Province of the Canadian Shield. This belt is subdivided into two units: 1) a lower sequence characterised by pillowed to massive, locally pyroclastic, basalt to andesite with a thin central zone of felsic derivatives, all of which are interbedded with and overlain by thick sequences of turbidite facies rock; 2) the upper unit which consists of thick stratified conglomerate overlain by thickly bedded arkose and feldspathic greywacke. Reconnaissance sampling traverses were completed across both the strike of the belt and along its margins with adjacent granitoids. Most of the belt is within the greenschist metamorphic f acies with amphibolite facies occurring in certain areas near t he margins. A post-tectonic, low pressure thermal event may be responsible for the development of a unit of cordierite schi s t which stretches southeastwards from the east end of Cochrane Bay. Volcanism is cyclical in nature changing from tholeiitic to calc-alkaline. There is a general progression in the character of the lavas from mafic t o felsic with stratigraphic height. Chemica l d a ta sugges t that h i gh level fractionation of a mantle- derived ' dry' magma i s t he s ource of the thole i iti c lavas. Contamination of this magma with 'we t' sia l and subsequent fractionation may be r esponsi b l e for the calcalkaline phases .Observations of stratigraphic relationships (in particular the contact between the supracrustals and the granitoids) coupled with the metamorphic and chemical studies, allow the construction of a preliminary model for the evolution of the Island Lake greenstone belt. The following sequential development is suggested: 1) a platform stage characterised by the subaqueous effusion of mafic to intermediate lavas of alternating tholeiitic and calc-alkaline affinities; 2) an edifice stage marked by the eruption of felsic calc-alkaline rocks; 3) an erosional stage characterised by the deposit~on of thick sequences of turbidite facies rocks; 4) the impingement of granitic masses into the margins of the greenstone belt, which was probably related to a downward warping of the supracrustal pilei 5) the erosion of sialic massifs surrounding and within the greenstone belt and of early supracrustal piles, to give the clastic upper unit.

Petrography, geochemistry and structure of the Timmins area, Ontario

Regional structural analysis of the Timmins area indicates four major periods of tectonic deformation. The DI deformation is characterized by a series of isoclinal FI folds which are outlined in the study area by bedding, pillow tops and variolitic flows. The D2 deformation developed the Porcupine Syncline and refolded the Fl folds about a NE. axis. A pervasive S2 foliation developed during low grade (greenschist) regional metamorphism associated with the D2 deformation. The S2 foliation developed south of the Destor-Porcupine Break. The third phase of tectonic D3 deformation is recognized by the development of a S3 sub-horizontal crenulation cleavage which developed on the plane of the S2 foliation. No meso scopic folds are associated with this deformation. The 8 3 crenulation cleavage is observed south of the Destor-Porcupine Break. The D4 tectonic deformation is recorded as a subvertical S4 crenulation cleavage which developed on the plane of the S2 foliation and also offsets the S3 crenulation cleavage. Macroscopic F4 folds have refolded the F2 axial plane. No metamorphic recrystallization is associated with this deformation. The S4 crenulation cleavage is observed south of the Destor-Porcupine Break. Petrographic evidence indicates that the Timmins area has been subjected to pervasive regional low grade (greenschist) metamorphism which has recrystallized the original mineralogy. South of the study are~ the Donut Lake ultramafic lavas have been subjected to contact medium grade (amphibolite facies) metamorphism associated with the intrusion of the Peterlong Lake Complex. The Archean volcanic rocks of the Timmins area have been subdivided into komatiitic, tholeiitic and calcalkaline suites based on Zr, Ti0 2 and Ni. The three elements were used because of their r e lative immobility during subsequent metamorphic events. Geochemical observations in the Timmins area indicates that the composition of the Goose Lake and Donut Lake Formations are a series of peridotitic, pyroxenitic and basaltic komatiites. The Lower Schumacher Formation is a sequence of basaltic komatiites while the upper part of the Lower Schumacher Formation is an intercalated sequence of basaltic komatiites and low Ti0 2 tholeiites. The variolitic flows are felsic tholeiites in composition and geochemical evidenc e sugg ests that they developed as a n immiscible splitting of a tholeiitic magma. The Upper Schumacher Formation is a sequence of tholeiitic rocks dis p laying a mild iron enrichment. The Krist and Boomerang Formations are the felsic calc-alkaline rocks of the study area which are characteristically pyroclastic. The Redstone Fo rmation is dominantly a calc-alkali ne sequence of volcani c rocks whose minor mafic end me mbers exposed in 1t.he study hav e basaltic komatiitic compositions. Geochemical evidence sugges ts that the Keewatin-type se dimentary rocks have a composition similar to a quartz diorite or a granodiorite. Fi e l d obs ervations and petrographic evidence suggests that they were derived fr om a distal source and now repr esent i n part a turbidite sequence. The Timiskaming-type sedimentary rocks approach the c omp osi t ion of the felsic calc-alkaline rocks of the study area . The basal conglomerate in the study are a sugge s ts that th e uni t was derived fr om a proximal source. Petrographic and ge ochemical evidence suggests that the peridotitic and pyroxenitic komatiites originated as a 35-55% partial melt within the mantle, in excess of 100 Km. depth. The melt ros e as a diapir with the subsequent effusion of the ultramafic lavas, The basaltic komatiites and tholeiitic rocks originated in the mantle from lesser degrees of partial melting and fractionated in low pressure chambers. Geochemical evidence suggests a "genetic link" between the basaltic komatiites and tholeiites, The calc-alkaline rocks developed as a result of the increa.se In PO in the magma chamber. The felsic calcalkaline rocks are a late stage effusion possibly the last major volcanic eruptions in the area.

The influence of water on the glucose affinity of hexokinase

In the present thesis, the role of hydration during the glucose induced conformational change of hexokinase is investigated. This is accomplished by applying the osmotic stress technique. The osmotic stress technique is founded on varying of the activity of water in a system in order to determine ifs effects. This is accomplished by adding inert solute molecules that are excluded from the system under study. The solute molecules used within the present investigation are Polyethylene glycols (PEGs). PEGs aid in the removal of water from hexokinase by exerting osmotic pressure. The osmotic pressures of the PEG solutions are also measured with both vapour pressure osmometry and secondary osmometry with phospholipids. An interesting discovery is made in that the osmotic pressures of PEG and co-solute solutions are non-additive. This indicates that PEG concentrates co-solutes in solution by making a certain proportion of the water inaccessible. Glucose binding was measured fluorometrically and the glucose equilibrium dissociation constant (GEDC) of hexokinase is measured in solutions containing the different MW PEGs. Changes in the sensitivity of the glucose affinity with osmotic pressure allows the calculation of the change in the numbers of polymer-inaccessible water molecules upon the binding of glucose to hexokinase ~Nw. It was determined the ~Nw decreases with increases in osmotic pressure in the presence of all MW PEGs. ~Nw decreases from values between 45-290 water molecules at low pressure to approximately 15 at high pressure. There is also a molecular weight dependence observed. There are large decreases in ~Nw with osmotic pressure in the presence of PEGs above MW 1000. However, below MW 1500 changes in ~Nw with osmotic pressure are relatively small. These findings are interpreted with respect to two possible mechanisms involving changes in the conformation of hexokinase u~der osmotic pressure and the access of the PEG molecules to water surrounding hexokinase.

Physical volcanology, sedimentology, stratigraphy and petrochemistry of the Berry Creek metavolcanics: an Archean calc-alkaline complex, Lake of the Woods, Ontario

The steeply dipping, isoclinally folded early Precambrian (Archean) Berry Creek Metavolcanic Complex comprises primary to resedimented pyroclastic, epiclastic and autoclastic deposits. Tephra erupted from central volcanic edifices was dumped by mass flow mechanisms into peripheral volcanosedimentary depressions. Sedimentation has been essentially contemporaneous with eruption and transport of tephra. The monolithic to heterolithic tuffaceous horizons are interpreted as subaerial to subaqueous pumice and ash flows, secondary debris flows, lahars, slump deposits and turbidites. Monolithic debris flows, derived from crumble breccia and dcme talus, formed during downslope collapse and subsequent gravity flowage. Heterolithic tuff, lahars and lava flow morphologies suggest at least temporary emergence of the edifice. Local collapse may have accompanied pyroclastic volcanism. The tephra, produced by hydromagmatic to magmatic eruptions, were rapidly transported, by primary and secondary mechanisms, to a shallow littoral to deep water subaqueous fan developed upon the subjacent mafic metavolcanic platform. Deposition resulted from traction, traction carpet, and suspension sedimentation from laminar to turbulent flows. Facies mapping revealed proximal (channel to overbank) to distal facies epiclastics (greywackes, argillite) intercalated with proximal vent to medial fan facies crystal rich ash flows, debris flows, bedded tuff and shallow water to deep water lava flows. Framework and matrix support debris flows exhibit a variety of subaqueous sedimentary structures, e.g., coarse tail grading, double grading, inverse to normal grading, graded stratified pebbly horizons, erosional channels. Pelitic to psammitic AE turbidites also contain primary stru~tures, e.g., flames, load casts, dewatering pipes. Despite low to intermediate pressure greenschist to amphibolite grade metamorphism and variably penetrative deformation, relicts of pumice fragments and shards were recognized as recrystallized quartzofeldspathic pseudomorphs. The mafic to felsic metavolcanics and metasediments contain blasts of hornblende, actinolite, garnet, pistacitic epidote, staurolite, albitic plagioclase, and rarely andalusite and cordierite. The mafic metavolcanics (Adams River Bay, Black River, Kenu Lake, Lobstick Bay, Snake Bay) display _holeiitic trends with komatiitic affinities. Chemical variations are consistent with high level fractionation of olivine, plagioclase, amphibole, and later magnetite from a parental komatiite. The intermediate to felsic (64-74% Si02) metavolcanics generally exhibit calc-alkaline trends. The compositional discontinuity, defined by major and trace element diversity, can be explained by a mechanism involving two different magma sources. Application of fractionation series models are inconsistent with the observed data. The tholeiitic basalts and basaltic andesites are probably derived by low pressure fractionation of a depleted (high degree of partial melting) mantle source. The depleted (low Y, Zr) calc-alkaline metavolcanics may be produced by partial melting of a geochemically evolved source, e.g., tonalitetrondhjemite, garnet amphibolite or hydrous basalt.

Élaboration d’un simulateur de gravure par plasma de haute densité basé sur une approche cellulaire pour l’étude de profils dans divers matériaux

La réalisation de dispositifs à des dimensions sous-micrométriques et nanométriques demande une maîtrise parfaite des procédés de fabrication, notamment ceux de gravure. La réalisation des ces dispositifs est complexe et les exigences en termes de qualité et de géométrie des profils de gravure imposent de choisir les conditions opératoires les mieux adaptées. Les simulations de l'évolution spatio-temporelle des profils de gravure que nous proposons dans cette thèse s'inscrivent parfaitement dans ce contexte. Le simulateur que nous avons réalisé offre la possibilité de mieux comprendre les processus qui entrent en jeu lors de la gravure par plasma de profils dans divers matériaux. Il permet de tester l'influence des paramètres du plasma sur la forme du profil et donc de déterminer les conditions opératoires optimales. La mise au point de ce simulateur s'appuie sur les concepts fondamentaux qui gouvernent la gravure par plasma. À partir de l'état des lieux des différentes approches numériques pouvant être utilisées, nous avons élaboré un algorithme stable et adaptable permettant de mettre en évidence l'importance de certains paramètres clés pour la réalisation de profils de gravure par un plasma à haute densité et à basse pression. Les capacités de cet algorithme ont été testées en étudiant d'une part la pulvérisation de Si dans un plasma d'argon et d'autre part, la gravure chimique assistée par les ions de SiO2/Si dans un plasma de chlore. Grâce aux comparaisons entre profils simulés et expérimentaux, nous avons montré l'importance du choix de certains paramètres, comme la nature du gaz utilisé et la pression du plasma, la forme initiale du masque, la sélectivité masque/matériau, le rapport de flux neutre/ion, etc. Nous avons aussi lié ces paramètres à la formation de défauts dans les profils, par exemple celle de facettes sur le masque, de parois concaves, et de micro-tranchées. Enfin, nous avons montré que le phénomène de redépôt des atomes pulvérisés entre en compétition avec la charge électrique de surface pour expliquer la formation de profils en V dans le Pt pulvérisé par un plasma d'argon.

Études spectroscopiques expérimentales et théoriques de complexes de métaux de transition

Cette thèse présente une série d'études qui visent la compréhension de la structure électronique de complexes de métaux de transition en employant diverses méthodes de spectroscopie. L'information sur la structure électronique aide à comprendre et développer des nouveaux matériaux, des nouvelles voies de synthèses, ainsi que des nouveaux modèles théoriques. Habituellement, afin d'explorer la structure électronique d'un système qui comporte en son centre un métal de transition, l'information fournie par les spectres d'un seul composé n'est pas suffisante. On étudie une série de composés similaires, qui ont le même métal de transition à un degré d'oxydation donné, ainsi que des ligands qui forment des liaisons de différentes forces et caractéristiques avec le métal. Cependant, ces changements, bien qu'on les désire de faible impact, créent une grande perturbation de la structure électronique visée par les études. Afin d'étudier en profondeur une seule structure électronique, nous employons une stratégie d'analyse moins perturbante. Nous appliquons une pression hydrostatique sur les complexes de métaux de transition. Cette pression perturbe le système suffisamment pour nous livrer davantage d'informations sur la structure électronique, sans la « dénaturer ». Afin d'étudier précisément ces systèmes perturbés, la technique d'application de pression est conjuguée, dans la littérature, aux diverses techniques de spectroscopie d'absorption UV-visible, de luminescence, ainsi que de diffusion Raman. Pour extraire un maximum d'informations de ces expériences, on emploie des techniques de calculs de structure électronique ainsi que de dynamique des noyaux. Dans cette thèse, on tente de mettre en lumière la structure électronique de composés de molybdène(IV), de platine(II) et palladium(II) à l'aide de la technique de pression couplée aux spectroscopies de luminescence et de diffusion Raman. Dans le chapitre 3, on observe un déplacement de la bande de luminescence de +12 cm-1/kbar entre la pression ambiante et 25 kbar pour le complexe trans-[MoOCl(CN-t-Bu)4]BPh4, dont le centre métallique molybdène(IV)est de configuration électronique 4d2. Il s'agit de la première variation positive observée pour un complexe de type métal-oxo. À des pressions plus élevées, la tendance s'inverse. Le maximum d'énergie de la bande de luminescence se déplace de -8 cm-1/kbar. Ce changement de variation présage d'une compétition interne entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. À l'aide de calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, on propose un mécanisme pour expliquer ce phénomène. Au cours du chapitre 4, on étudie des complexes de palladium(II) et de platine(II) qui ont les mêmes ligands. Un de ces ligands est le 1,4,7-trithiacyclononane (ttcn). On constate qu'à basse pression le ligand est bidentate. Par contre, lorsque la pression augmente, on constate, par exemple à l'aide du complexe [Pt(ttcn)Cl2], qu'une interaction anti-liante supplémentaire se produit entre le ligand ttcn et le métal, ce qui change la nature de l'orbitale HOMO. On observe un déplacement de la bande de luminescence de -19 cm-1/kbar. Tel que pour le complexe de molybdène(IV), le déplacement de la bande de luminescence dépend de la compétition entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. L'interaction liante entre l'ion platine(II) et l'atome de soufre axial est l'effet le plus plausible qui peut induire un déplacement de la bande de luminescence vers les basses énergies. Ceci nous indique que cette interaction domine. Par contre, pour ce qui est du complexe palladium(II), la compétition est remportée par d'autres effets, car le déplacement de la bande de luminescence est de +6 cm-1/kbar. Encore une fois, des calculs, basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, aident à explorer les causes de ces observations en suggérant des explications corroborées simultanément par les diverses expériences de spectroscopie. Lors du chapitre 5, une étude plus exacte de la structure électronique ainsi que de la dynamique des noyaux de complexes de métaux de transition est présentée. En effet, les complexes de palladium(II) et de platine(II), de type [M(X)4]2-, ont une structure simple, très symétrique. Le premier état excité de ces molécules subit la distorsion Jahn-Teller. On veut établir un protocole de travail pour les expérimentateurs afin d'analyser des spectres de molécules pour lesquelles l'approximation de Born-Oppenheimer n'est pas valide. On utilise la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps ainsi que le modèle de Heidelberg afin de décrire des effets non adiabatique. On tente d'établir l'influence des effets non adiabatiques sur les spectres de ce type de complexe.

Spectroscopie de complexes plans carrés de platine(II) et de palladium(II) en fonction de la température et de la pression : structure et énergie

Les interactions entre des complexes de platine (II) ou de palladium (II) ont une grande influence sur une grande gamme de propriétés chimiques et physiques. Ces propriétés peuvent être étudiées par plusieurs méthodes spectroscopiques comme la spectroscopie Raman, d’absorption, d’émission et de réflectivité diffuse. L’empilement de molécules a un effet important sur les propriétés spectroscopiques de plusieurs composés des éléments de transition. La spectroscopie est très utile pour comprendre les effets intermoléculaires majeurs de plusieurs composés inorganiques. Les complexes plan-carré de platine(II) et de palladium(II) sont très intéressants à cause de leur grande quantité d’effets intermoléculaires et intramoléculaires. Des mesures avec des variations de pression (entre 1 bar et 40 kbar) et de température (entre 80 K et 300 K) ont été effectuées sur ces complexes. La structure à l’état fondamental des composés de platine(II) et de palladium(II) a un effet important sur la spectroscopie de luminescence. Des complexes avec des donneurs axiaux mènent à un effet de déplacement du maximum d’émission vers de plus basses énergies avec l’augmentation de pression. Des complexes similaires sans composante axiale ont un maximum d’émission qui se déplace vers des plus hautes énergies. Ces effets sont explorés à l’aide de plusieurs composés incluant une série de complexes pinceur qui ont démontré des déplacements entre -1 cm-1/kbar et -30 cm-1/kbar. Le changement du type d’émission causé par un changement de pression ou de température est aussi observable. Un complexe de platine(II) montre un changement d’une transition centrée sur le ligand à pression ambiante à une transition de type transfert de charge à plus haute pression. La combinaison de l’information cristallographique et spectroscopique donne de l’information quantitative sur les variations de la structure et des niveaux électroniques de plusieurs complexes.

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.

Study of Langmuir-Blodgett Films of Self-Assembled Diblock Copolymers

L'auto-assemblage des copolymères à bloc (CPBs) attire beaucoup d'intérêt grâce à leur capacité de générer spontanément des matériaux ordonnés avec des propriétés uniques. Les techniques Langmuir-Blodgett (LB) et Langmuir-Schaefer (LS) sont couramment utilisées pour produire des monocouches ou des films ultraminces à l'interface air/eau suivi de transfert aux substrats solides. Les films LB/LS de CPBs amphiphiles s'auto-assemblent dans des morphologies variables dépendamment de la composition du CPB ainsi que d'autres facteurs. Dans notre travail, nous avons étudié les films LB/LS de polystyrène-b-poly(4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) et leurs complexes supramoléculaires avec le naphtol (NOH), l'acide naphtoïque (NCOOH) et le 3-n-pentadécylphenol (PDP). La première partie de ce mémoire est consacré à l'investigation du PS-P4VP complexé avec le NOH et le NCOOH, en comparaison avec le PS-P4VP seul. Il a été démontré qu'un plateau dans l'isotherme de Langmuir, indicatif d'une transition de premier ordre, est absent à des concentrations élevées des solutions d'étalement des complexes. Cela a été corrélé avec l'absence de morphologie en nodules avec un ordre 2D hexagonal à basse pression de surface. L'ordre au-delà de la pression de cette transition, lorsque présente, change à un ordre 2D carré pour tout les systèmes. La deuxième partie du la mémoire considère à nouveau le système PS-P4VP/ PDP, pour lequel on a démontré antérieurement que la transition dans l'isotherme correspond a une transition 2D d'un ordre hexagonal à un ordre carré. Cela est confirmé par microscopie à force atomique, et, ensuite, on a procédé à une étude par ATR-IR des films LB pour mieux comprendre les changements au niveau moléculaire qui accompagnent cette transition. Il a été constaté que, contrairement à une étude antérieure dans la littérature sur un autre système, il n'y a aucun changement dans l'orientation des chaînes alkyles. Au lieu de cela, on a découvert que, aux pressions au-delà de celle de la transition, le groupe pyridine, qui est orienté à basse pression, devient isotrope et qu'il y a une augmentation des liaisons hydrogènes phénol-pyridine. Ces observations sont rationalisées par un collapse partiel à la pression de transition de la monocouche P4VP, qui à basse pression est ordonné au niveau moléculaire. Cette étude a mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui se produisent à l'interface air/eau, ce qui fournit une meilleure base pour la poursuite des applications possibles des films LB/LS dans les domaines de nanotechnologie.

Tunable diode Laser Absorption Spectroscopy ,Nir Overtone and Life Studies of Some Organic Compound

The present work is mainly concentrated on setting up a NIR tunable diode laser absorption (TDLA) spectrometer for high-resolution molecular spectroscopic studies. For successfully recording the high-resolution tunable diode laser spectrum, various experimental considerations are to be taken into account like the setup should be free from mechanical vibrations, sample should be kept at a low pressure, laser should be in a single mode operation etc. The present experimental set up considers all these factors. It is to be mentioned here that the setting up of a high resolution NIR TDLA spectrometer is a novel experiment requiring much effort and patience. The analysis of near infrared (NIR) vibrational overtone spectra of some substituted benzene compounds using local mode model forms another part of the present work. An attempt is made to record the pulsed laser induced fluorescence/Raman spectra of some organic compounds. A Q-switched Nd:YAG laser is used as the excitation source. A TRIAX monochromator and CCD detector is used for the spectral recording. The observed fluorescence emission for carbon disulphide is centered at 680 nm; this is assigned as due to the n, p* transition. Aniline also shows a broad fluorescence emission centered at 725 nm, which is due to the p,p* transition. The pulsed laser Raman spectra of some organic compounds are also recorded using the same experimental setup. The calibration of the set up is done using the laser Raman spectra of carbon tetrachloride and carbon disulphide. The observed laser Raman spectra for aniline, o-chloroaniline and m-chlorotoluene show peaks characteristics of the aromatic ring in common and the characteristics peaks due to the substitutuent groups. Some new peaks corresponding to low-lying vibrations of these molecules are also assigned

Young’s modulus of silicon nitride used in scanning force microscope cantilevers

The Young’s modulus and Poisson’s ratio of high-quality silicon nitride films with 800 nm thickness, grown on silicon substrates by low-pressure chemical vapor deposition, were determined by measuring the dispersion of laser-induced surface acoustic waves. The Young’s modulus was also measured by mechanical tuning of commercially available silicon nitride cantilevers, manufactured from the same material, using the tapping mode of a scanning force microscope. For this experiment, an expression for the oscillation frequencies of two-media beam systems is derived. Both methods yield a Young’s modulus of 280–290 GPa for amorphous silicon nitride, which is substantially higher than previously reported (E5146 GPa). For Poisson’s ratio, a value of n 50.20 was obtained. These values are relevant for the determination of the spring constant of the cantilever and the effective tip–sample stiffness