Évaluation de la perception visuelle chez le nourrisson et suite à un traumatisme craniocérébral léger chez l'enfant

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Estimation probabiliste du mouvement de caméra

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Estimation probabiliste du mouvement de caméra

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Spectro-imagerie optique à faible flux et comparaison de la cinématique Ha et HI d'un échantillon de galaxies proches

Un nouveau contrôleur de EMCCD (Electron multiplying Charge Coupled Device) est présenté. Il permet de diminuer significativement le bruit qui domine lorsque la puce EMCCD est utilisé pour du comptage de photons: le bruit d'injection de charge. À l'aide de ce contrôleur, une caméra EMCCD scientifique a été construite, caractérisée en laboratoire et testée à l'observatoire du mont Mégantic. Cette nouvelle caméra permet, entre autres, de réaliser des observations de la cinématique des galaxies par spectroscopie de champ intégral par interférométrie de Fabry-Perot en lumière Ha beaucoup plus rapidement, ou de galaxies de plus faible luminosité, que les caméras à comptage de photon basées sur des tubes amplificateurs. Le temps d'intégration nécessaire à l'obtention d'un rapport signal sur bruit donné est environ 4 fois moindre qu'avec les anciennes caméras. Les applications d'un tel appareil d'imagerie sont nombreuses: photométrie rapide et faible flux, spectroscopie à haute résolution spectrale et temporelle, imagerie limitée par la diffraction à partir de télescopes terrestres (lucky imaging), etc. D'un point de vue technique, la caméra est dominée par le bruit de Poisson pour les flux lumineux supérieurs à 0.002 photon/pixel/image. D'un autre côté, la raie d'hydrogène neutre (HI) à 21 cm a souvent été utilisée pour étudier la cinématique des galaxies. L'hydrogène neutre a l'avantage de se retrouver en quantité détectable au-delà du disque optique des galaxies. Cependant, la résolution spatiale de ces observations est moindre que leurs équivalents réalisés en lumière visible. Lors de la comparaison des données HI, avec des données à plus haute résolution, certaines différences étaient simplement attribuées à la faible résolution des observations HI. Le projet THINGS (The HI Nearby Galaxy Survey a observé plusieurs galaxies de l'échantillon SINGS (Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey). Les données cinématiques du projet THIGNS seront comparées aux données cinématiques obtenues en lumière Ha, afin de déterminer si la seule différence de résolution spatiale peut expliquer les différences observées. Les résultats montrent que des différences intrinsèques aux traceurs utilisées (hydrogène neutre ou ionisé), sont responsables de dissemblances importantes. La compréhension de ces particularités est importante: la distribution de la matière sombre, dérivée de la rotation des galaxies, est un test de certains modèles cosmologiques.

Étude de l'influence de la réassociation en surface des atomes N et O sur l'inactivation des spores bactériennes dans une post-décharge N2-O2 basse pression en flux

Le recours au plasma pour stériliser des dispositifs médicaux (DM) est un domaine de recherche ne datant véritablement que de la fin des années 1990. Les plasmas permettent, dans les conditions adéquates, de réaliser la stérilisation à basse température (≤ 65°C), tel qu’exigé par la présence de polymères dans les DM et ce contrairement aux procédés par chaleur, et aussi de façon non toxique, contrairement aux procédés chimiques comme, par exemple, l’oxyde d’éthylène (OEt). Les laboratoires du Groupe de physique des plasmas à l’Université de Montréal travaillent à l’élaboration d’un stérilisateur consistant plus particulièrement à employer les effluents d’une décharge N2-%O2 basse pression (2-8 Torrs) en flux, formant ce que l’on appelle une post-décharge en flux. Ce sont les atomes N et O de cette décharge qui viendront, dans les conditions appropriées, entrer en collisions dans la chambre de stérilisation pour y créer des molécules excitées NO*, engendrant ainsi l’émission d’une quantité appréciable de photons UV. Ceux-ci constituent, dans le cas présent, l’agent biocide qui va s’attaquer directement au bagage génétique du micro-organisme (bactéries, virus) que l’on souhaite inactiver. L’utilisation d’une lointaine post-décharge évite du même coup la présence des agents érosifs de la décharge, comme les ions et les métastables. L’un des problèmes de cette méthode de stérilisation est la réduction du nombre de molécules NO* créées par suite de la perte des atomes N et O, qui sont des radicaux connus pour interagir avec les surfaces, sur les parois des matériaux des DM que l’on souhaite stériliser. L’objectif principal de notre travail est de déterminer l’influence d’une telle perte en surface, dite aussi réassociation en surface, par l’introduction de matériaux comme le Téflon, l’acier inoxydable, l’aluminium et le cuivre sur le taux d’inactivation des spores bactériennes. Nous nous attendons à ce que la réassociation en surface de ces atomes occasionne ainsi une diminution de l’intensité UV et subséquemment, une réduction du taux d’inactivation. Par spectroscopie optique d’émission (SOE), nous avons déterminé les concentrations perdues de N et de O par la présence des matériaux dans le stérilisateur, ainsi que la diminution de l’émission UV en découlant. Nous avons observé que cette diminution des concentrations atomiques est d’autant plus importante que les surfaces sont catalytiques. Au cours de l’étude du phénomène de pertes sur les parois pour un mélange N2-%O2 nous avons constaté l’existence d’une compétition en surface entre les atomes N et O, dans laquelle les atomes d’oxygènes semblent dominer largement. Cela implique qu’au-delà d’un certain %O2 ajouté à la décharge N2, seuls les atomes O se réassocient en surface. Par ailleurs, l’analyse des courbes de survie bi-phasiques des micro-organismes a permis d’établir une étroite corrélation, par lien de cause à effet, entre la consommation des atomes N et O en surface et la diminution du taux d’inactivation des spores dans la première phase. En revanche, nous avons constaté que notre principal agent biocide (le rayonnement ultraviolet) est moins efficace dans la deuxième phase et, par conséquent, il n’a pas été possible d’établir un lien entre la diminution des concentrations et le taux d’inactivation de cette phase-là.

High-flux ceramic membranes with a nanomesh of metal oxide nanofibers

Traditional ceramic separation membranes, which are fabricated by applying colloidal suspensions of metal hydroxides to porous supports, tend to suffer from pinholes and cracks that seriously affect their quality. Other intrinsic problems for these membranes include dramatic losses of flux when the pore sizes are reduced to enhance selectivity and dead-end pores that make no contribution to filtration. In this work, we propose a new strategy for addressing these problems by constructing a hierarchically structured separation layer on a porous substrate using large titanate nanofibers and smaller boehmite nanofibers. The nanofibers are able to divide large voids into smaller ones without forming dead-end pores and with the minimum reduction of the total void volume. The separation layer of nanofibers has a porosity of over 70% of its volume, whereas the separation layer in conventional ceramic membranes has a porosity below 36% and inevitably includes dead-end pores that make no contribution to the flux. This radical change in membrane texture greatly enhances membrane performance. The resulting membranes were able to filter out 95.3% of 60-nm particles from a 0.01 wt % latex while maintaining a relatively high flux of between 800 and 1000 L/m2·h, under a low driving pressure (20 kPa). Such flow rates are orders of magnitude greater than those of conventional membranes with equal selectivity. Moreover, the flux was stable at approximately 800 L/m2·h with a selectivity of more than 95%, even after six repeated runs of filtration and calcination. Use of different supports, either porous glass or porous alumina, had no substantial effect on the performance of the membranes; thus, it is possible to construct the membranes from a variety of supports without compromising functionality. The Darcy equation satisfactorily describes the correlation between the filtration flux and the structural parameters of the new membranes. The assembly of nanofiber meshes to combine high flux with excellent selectivity is an exciting new direction in membrane fabrication.

Influence of biochars on flux of N2O and CO2 from Ferrosol

Biochars produced by slow pyrolysis of greenwaste (GW), poultry litter (PL), papermill waste (PS), and biosolids (BS) were shown to reduce N₂O emissions from an acidic Ferrosol. Similar reductions were observed for the untreated GW feedstock. Soil was amended with biochar or feedstock giving application rates of 1 and 5%. Following an initial incubation, nitrogen (N) was added at 165 kg/ha as urea. Microcosms were again incubated before being brought to 100% water-filled porosity and held at this water content for a further 47 days. The flooding phase accounted for the majority (<80%) of total N₂O emissions. The control soil released 3165 mg N₂O-N/m², or 15.1% of the available N as N₂O. Amendment with 1 and 5% GW feedstock significantly reduced emissions to 1470 and 636 mg N₂O-N/m², respectively. This was equivalent to 8.6 and 3.8% of applied N. The GW biochar produced at 350°C was least effective in reducing emissions, resulting in 1625 and 1705 mg N₂O-N/m² for 1 and 5% amendments. Amendment with BS biochar at 5% had the greatest impact, reducing emissions to 518 mg N₂O-N/m², or 2.2% of the applied N over the incubation period. Metabolic activity as measured by CO₂ production could not explain the differences in N₂O emissions between controls and amendments, nor could NH₄⁺ or NO₃^– concentrations in biochar-amended soils. A decrease in NH₄⁺ and NO₃^– following GW feedstock application is likely to have been responsible for reducing N₂O emissions from this amendment. Reduction in N₂O emissions from the biochar-amended soils was attributed to increased adsorption of NO₃^–. Small reductions are possible due to improved aeration and porosity leading to lower levels of denitrification and N₂O emissions. Alternatively, increased pH was observed, which can drive denitrification through to dinitrogen during soil flooding.

Viscous dissipation effects on natural convection from a vertical plate with uniform surface heat flux placed in a thermally stratified media

In the present study we investigate the effect of viscous dissipation on natural convection from a vertical plate placed in a thermally stratified environment. The reduced equations are integrated by employing the implicit finite difference scheme of Keller box method and obtained the effect of heat due to viscous dissipation on the local skin friction and local Nusselt number at various stratification levels, for fluids having Prandtl numbers of 10, 50, and 100. Solutions are also obtained using the perturbation technique for small values of viscous dissipation parameters $\xi$ and compared to the finite difference solutions for 0 · $\xi$ · 1. Effect of viscous dissipation and temperature stratification are also shown on the velocity and temperature distributions in the boundary layer region.

Prandtl number scaling of natural convection of an inclined flat plate due to uniform surface heat flux

A new scaling analysis has been performed for the unsteady natural convection boundary layer under a downward facing inclined plate with uniform heat flux. The development of the thermal or viscous boundary layers may be classified into three distinct stages including a start-up stage, a transitional stage and a steady stage, which can be clearly identified in the analytical as well as numerical results. Earlier scaling shows that the existing scaling laws of the boundary layer thickness, velocity and steady state time scale for the natural convection flow on a heated plate of uniform heat flux provide a very poor prediction of the Prandtl number dependency of the flow. However, those scalings performed very well with Rayleigh number and aspect ratio dependency. In this study, a new Prandtl number scaling has been developed using a triple-layer integral approach for Pr > 1. It is seen that in comparison to the direct numerical simulations, the new scaling performs considerably better than the previous scaling.

Scaling for the Prandtl number of the natural convection boundary layer of an inclined flat plate under uniform surface heat flux

An improved scaling analysis and direct numerical simulations are performed for the unsteady natural convection boundary layer adjacent to a downward facing inclined plate with uniform heat flux. The development of the thermal or viscous boundary layers may be classified into three distinct stages: a start-up stage, a transitional stage and a steady stage, which can be clearly identified in the analytical as well as the numerical results. Previous scaling shows that the existing scaling laws of the boundary layer thickness, velocity and steady state time scale for the natural convection flow on a heated plate of uniform heat flux provide a very poor prediction of the Prandtl number dependency of the flow. However, those scalings perform very well with Rayleigh number and aspect ratio dependency. In this study, a modified Prandtl number scaling is developed using a triple layer integral approach for Pr > 1. It is seen that in comparison to the direct numerical simulations, the modified scaling performs considerably better than the previous scaling.

Double diffusive magneto-convection fluid flow in a strong cross magnetic field with uniform surface heat and mass flux

In this study, magnetohydrodynamic natural convection boundary layer flow of an electrically conducting and viscous incompressible fluid along a heated vertical flat plate with uniform heat and mass flux in the presence of strong cross magnetic field has been investigated. For smooth integrations the boundary layer equations are transformed in to a convenient dimensionless form by using stream function formulation as well as the free variable formulation. The nonsimilar parabolic partial differential equations are integrated numerically for Pr ≪1 that is appropriate for liquid metals against the local Hartmann parameter ξ . Further, asymptotic solutions are obtained near the leading edge using regular perturbation method for smaller values of ξ . Solutions for values of ξ ≫ 1 are also obtained by employing the matched asymptotic technique. The results obtained for small, large and all ξ regimes are examined in terms of shear stress, τw, rate of heat transfer, qw, and rate of mass transfer, mw, for important physical parameter. Attention has been given to the influence of Schmidt number, Sc, buoyancy ratio parameter, N and local Hartmann parameter, ξ on velocity, temperature and concentration distributions and noted that velocity and temperature of the fluid achieve their asymptotic profiles for Sc ≥ 10:0.

Prandtl number scaling of the unsteady natural convection boundary layer adjacent to a vertical flat plate for Pr > 1 subject to ramp surface heat flux

It is found in the literature that the existing scaling results for the boundary layer thickness, velocity and steady state time for the natural convection flow over an evenly heated plate provide a very poor prediction of the Prandtl number dependency of the flow. However, those scalings provide a good prediction of two other governing parameters’ dependency, the Rayleigh number and the aspect ratio. Therefore, an improved scaling analysis using a triple-layer integral approach and direct numerical simulations have been performed for the natural convection boundary layer along a semi-infinite flat plate with uniform surface heat flux. This heat flux is a ramp function of time, where the temperature gradient on the surface increases with time up to some specific time and then remains constant. The growth of the boundary layer strongly depends on the ramp time. If the ramp time is sufficiently long, the boundary layer reaches a quasi steady mode before the growth of the temperature gradient is completed. In this mode, the thermal boundary layer at first grows in thickness and then contracts with increasing time. However, if the ramp time is sufficiently short, the boundary layer develops differently, but after the wall temperature gradient growth is completed, the boundary layer develops as though the startup had been instantaneous.