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International audience; A new microwave sensor coupled with molecularly imprinted silica is described here for the first time in order to detect iprodione fungicide in hydroalcoholic medium. A Molecularly Imprinted Silica (MIS) and its control (Non-imprinted silica, NIS) were synthesized and characterized by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The capacity of the MIS was determined by batch binding studies. MIS showed aggregates on micrometric scale and had a good capacity of sorption towards iprodione of 25 mg/g, whereas the NIS adsorption of iprodione was insignificant. MIS and NIS were deposited on the surface of the sensor by spin coating. The MIS and NIS microwave sensors were then tested in hydroalcoholic medium containing iprodione. The sensor response was stable over 10 min. The response of the MIS microwave senor was dependent on iprodione concentration whereas, the response of the NIS microwave sensor was not. The lowest detected iprodione concentration was 10−9 mol/L or 0.33 ng/L of iprodione.

International audience; Since 2005, the microwave transduction coupled with a sensitive material is devoted to gas detection. In this work, we demonstrate the possibility to detect liquid pollutant (pesticide, fungicide) for food-processing industry. The principle is based on the interaction of the pollutant with a sensitive material within a microwave structure. The sensor is submitted to an electromagnetic excitation in wideband frequencies (GHz) and presents a quantitative response to liquid pollutant expositions at low concentration. The retained sensitive material is a molecularly imprinted polymer (MIP) specific to the pesticide targeted in a model wine. The coupling with this material selectivity and the in situ microwave transduction presents a threshold of detection in the ng/l range.

SPEIPMUB; Ancrée au cœur d’une région viticole historique, l’université de Bourgogne soutient de multiples projets de recherche viti-vinicoles et s’investit dans la formation des futurs professionnels du secteur. Elle est d’ailleurs la seule université française à disposer d’un domaine expérimental, situé à Marsannay-la-Côte. En activité depuis 1955, il apporte à la fois un support pédagogique aux étudiants de l’institut Jules Guyot, qui y effectuent différentes manipulations en conditions réelles, et répond à des demandes d’expérimentations émanant des viticulteurs et vignerons de la région. Dans ce cadre, il teste de nouveaux produits, matériaux ou micro-organismes susceptibles de mieux protéger les vignes et d’optimiser la vinification, notamment dans une optique de durabilité. Une préoccupation grandissante au sein de la filière viti-vinicole. Une action conjointe des chercheurs et des professionnels Permettre aux professionnels d’accéder à des méthodes et des outils favorables à une viticulture durable passe par une relation étroite entre professionnels du secteur et chercheurs. C’est dans ce but qu’a été créé, en juillet 2015, le pôle Bourgogne Vigne et Vin. Ce groupement d’intérêt public, porté à l'origine par l'université de Bourgogne, le conseil régional de Bourgogne et le Bureau Interprofessionnel des Vins de Bourgogne (BIVB) met en relation les besoins du monde professionnel et les recherches menées à l’uB. Et ce ne sont pas les initiatives qui manquent ! A l’université, une quinzaine de laboratoires sont impliqués dans la thématique Vigne et Vin à différentes échelles. Les recherches menées autour de la viticulture durable rassemblent des équipes issues de spécialités très variées, de la physico-chimie à la climatologie, en passant par les sciences humaines ou la santé.

International audience; This work presents a new transduction mode for gas sensing using a passive microwave circuit at room temperature. The design of the sensor includes a microstrip line where is deposited a thin molecular layer of cobalt phthalocyanine (CoPc). The material is sensitive to ammonia and toluene. Submitted to an electromagnetic incident wave in the microwave range, the sensor response is a reflected wave. In the presence of ammonia, the reflected wave is specific to the species concentration. The sensor response is the reflected wave over the incident wave ratio at each frequency traduced by the reflected coefficient. The study deals with the influence of molecular sensitive materials on the sensor response in the presence of ammonia (or toluene) in an argon flow. (C) 2012 Elsevier Ltd .... Selection and/or peer-review under responsibility of the Symposium Cracoviense Sp. z.o.o.

International audience; On compare dans cette étude deux méthodes de détection d'endommagement dans les composites : une basée sur la technologie des structures propagatives électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes et l'autre basée sur la mesure de champs thermiques dans la gamme des infrarouges. Toutes deux sont appliquées à la détection des ruptures de fibres et du délaminage dans des composites fibres/résine de type verre/époxy et carbone/époxy.

National audience; On présente dans cette étude deux méthodes de détection d'endommagement dans les composites : une basée sur la technologie des structures propagatives électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes et l'autre basée sur la mesure de champs thermiques dans la gamme des infrarouges. Toutes deux sont appliquées à la détection des ruptures de fibres et du délaminage dans des composites fibres/résine de type verre/époxy et carbone/époxy. La méthode par micro-onde est fondée sur les modifications des propriétés diélectriques d'un milieu lors d'un endommagement. Elle analyse les modifications de l'onde réfléchie d'une onde transmise dans le matériau vue comme une structure propagative et dont les propriétés se dégradent par la présence d'endommagement. La méthode par thermographie infrarouge repose sur les modifications des propriétés thermiques d'un milieu lors d'un endommagement. La propagation des ondes thermiques transmises dans le matériau est analysée. Lorsque ces ondes rencontrent un défaut, elles sont perturbées et la différence de température entre les différents milieux est alors mesurée. Des essais de flexion 3 points provoquant des endommagements (ruptures de fibre et délaminage) ont été menés. Pour conclure sur la pertinence de la détection, on corrèle les mesures électromagnétiques avec la perte de rupture de pente de la courbe force/flèche et avec la détection par thermographie infrarouge.

International audience

National audience; On présente dans cet article la détection de ruptures de fibre et du délaminage dans les composites unidirectionnels verre/époxy et carbone/époxy en utilisant des structures propagatives électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes.

During their setting off, circuit breakers and vacuum switch devices are accompanied by an electric arc whose physical and chemical properties are governed by emissive current sites at the cathode surface called cathode spots. Assuming the continuity of the current on the cathode surfaces, the cathode spots contribute to supply the electrical arc by electron emission and material ejection. Thus they cause erosion on the contact electrodes inducing a dysfunction of contactors. The apparition of these cathode spots is due essentially to dust particles and surface irregularities at different scales. This experimental work represents a contribution to the understanding of the electrical arc behaviour by an investigation at submicronic scale on the influences of nanostructured carbon tips on the electric arc initiation and the cathode spots birth.

International audience

International audience

The aim of this paper is to improve our knowledge concerning the power balance at the electrode surfaces in the case of an electric arc of short duration with a small electrode gap burning in air at atmospheric pressure.With this aim in view, we propose a simple method using the experimental results obtained through the observation of the tracks left by the arc and a numerical simulation of the thermal phenomena occurring in the electrode during the arc heating.This method, based on the analysis of the compatibility between experimental results and modelling results, allows us to assess a zone of possible values for the main parameters of the arc root (power and surface power density brought by the arc to the electrodes). A simple usual volt equivalent approach of the power balance is proposed. Calculations and experiments have been conducted for several copper anodes and cathodes. The values for the volt equivalent at the anode are found in the range 9?12.6?V, for the cathode 5.4?9?V. The values for the surface power density are found to be near 6.5 ? 109?W?m?2 at the cathode and 6 ? 109?W?m?2 for the anode.

6-8 juin 2007; National audience

International audience

Resume On presente dans cet article une methode non destructive novatrice de detection d'endommagement dans les materiaux composites. Elle est fondee sur l'observation et l'analyse des modifications des proprietes dielectriques d'un milieu dues a un endommagement. Plus precisement, son originalite reside dans le fait que le diagnostic cherche est obtenu via un circuit resonant microbande soumis a un champ electromagnetique dans la gamme des micro-ondes. Dans cette Note, on montre la faisabilite de la methode en examinant sa capacite a detecter les ruptures de fibres au sein d'une eprouvette en composite unidirectionnel soumise a un effort de flexion. Pour citer cet article : J. Rossignol, A. Thionnet, C. R. Mecanique 334 (2006).

In this paper, we present a numerical simulation of three metal cathode (silver, copper and nickel) submitted to a constant flux power flux density ranging between and . The goal is to compare the interface evolution (vaporization and liquefaction rate, appearance time of liquid and vapour, energetic repartition) to predict the behaviour of the cathodes during an electric arc.

This paper presents a simple model of the fragment in the cathode electrical arc root taking into account the physical phenomena occuring on the cathode surface and the sheath. The goal is the obtainment of characteristics values of the heat flux, the electrons, and atoms density in the sheath. Computation is carried out on a one-dimensional model with a coupling between the equation obtained in the sheath and an enthalpy model of the cathode to describe the temperature evolution. In the modelling, we introduce a friction zone above the sheath edge to characterize the heavy particle interactions. Numerical simulation shows that the ionic friction phenomenon deriving from ion–atom collision regulates the heat flux lightening the surface, and the crucial necessity to obtain a good evaluation of the cross section of the charge exchange.

A numerical simulation of the ablation problem for the cathode spot that is based on the enthalpy formulation is presented and solved with a finite-element method using the Euler explicit scheme. Vaporization latent heat and ablation phenomena constitute the main difficulties of the cathodic surface erosion. We deduce characteristic information related to the cathode spot such as the energy repartition in three phases and the ablation length for different energy fluxes.

The main objective of this thesis is to propose an analysis of the microwave transduction specificities in the framework of ammonia sensing applications. The two main features of this transduction are its broadband characterization (1 to 8 GHz) as well as its sensitive materials (dielectrics). This transduction method is based on the interaction between a polluting gas and a sensitive material deposited on the surface of a microwave-specific propagating structure. The response of the sensor is not directly induced by the dielectric properties of the gaseous target molecule, but rather by those of the target species adsorbed on the surface of the sensitive material. This adsorption causes a modification of the sensor parameters measured by a vector network analyzer. Unlike more conventional transducers such as conductimetry, this principle works at room temperature with any type of material, including electrical insulators.The first work carried out during this thesis led to the development of a new experimental bench adapted specifically for the study of microwave gas sensors by measuring the S-parameters in reflection and transmission modes. This development includes the design of two new generations of sensors, coated with metal oxides (iron or titanium oxides) commercially available or synthesized during the study. The first sensor comprises interdigital circuits while the second sensor is a trapezoidal resonator. The latter is characterized by a series of frequencies of interest regularly distributed between 1 and 8 GHz. The association of a mass spectrometer with the measurement bench allowed to follow the adsorption and desorption behavior of the target species which is ammonia (10-100 ppm), but also the behavior of the vector gas conventionally used, argon, and water initially adsorbed on the sensitive material or intentionally added during the experiment. The objective is to study the role of water as interfering with the detection of ammonia, the main target species. A third molecule of interest, ethanol, was also used during the experiments in order to estimate the possible differences in the detected molecules behaviors. The experimental results were exploited using specific data processing protocols established during this thesis. Temporal treatments were carried out to study the kinetic behavior of the sensor, while spectral treatments allowed to apprehend the broadband aspect of the sensor response in the presence of pollutants.The first major result is the significant increase in sensitivity to ammonia, which significantly lowered the detection threshold to ammonia concentrations in the 10 ppm range. Titanium dioxide has been identified as a good candidate for ammonia detection, with reflection coefficient variations up to 6 dB for 300 ppm. The role of the water initially adsorbed on the sensitive material has been elucidated, showing that its influence is significant only during the first few minutes of the experiments. Thus, it is possible to detect ammonia in the presence of residual moisture. The processes induced by the gaseous exposures and particularly by the carrier gas were identified, and confirmed that the sensor response was solely due to its interaction with the target molecules. Another major result is the definition of the operating conditions that are necessary for the establishment of the selectivity. Our theoretical analysis clearly demonstrated the interest of broadband measurements in terms of discrimination of target molecules. This analysis has been tested in multitarget experiments using ammonia, water and ethanol. These observations allowed to establish the specifications of a new generation of microwave sensors, guaranteeing systematic discrimination between these three molecules., L’objectif principal de cette thèse est de proposer une analyse des spécificités de la transduction microonde dans le cadre d’une application capteur d’ammoniac. Les deux spécificités principales sont la caractérisation large bande (1 et 8 GHz) et les matériaux sensibles (diélectriques). Cette méthode de transduction repose sur l’interaction entre un gaz polluant et un matériau sensible déposé à la surface d’une structure propagative spécifique aux microondes. La réponse du capteur n’est pas directement induite par les propriétés diélectriques de la molécule gazeuse, mais plutôt par celles de l’espèce cible adsorbée à la surface du matériau sensible. Cette adsorption provoque une modification des paramètres du capteur mesurés par un analyseur de réseau vectoriel. Contrairement à des transductions conventionnelles comme la conductimétrie, ce principe fonctionne à température ambiante avec tout type de matériau, y compris les isolants électriques.Les premiers travaux réalisés durant cette thèse ont conduit au développement d’un nouveau banc expérimental. Il est spécifiquement adapté à l’étude de capteurs microondes par mesures des coefficients de réflexion et de transmission. Ce développement comprend la conception de deux nouvelles générations de capteurs, recouverts d’oxydes métalliques (fer ou titane) commerciaux ou synthétisés dans le cadre de l’étude. Le premier capteur comporte des circuits interdigités tandis que le second est un résonateur trapézoïdal. Ce dernier est caractérisé par une série de fréquences d’intérêt distribuées régulièrement entre 1 et 8 GHz. L’association d’un spectromètre de masse au banc de mesure a permis de suivre les adsorptions/désorptions de l’espèce cible qui est l’ammoniac (10-100 ppm), mais également le comportement du gaz vecteur utilisé, l’argon, et de l’eau adsorbée initialement sur le matériau sensible ou volontairement ajoutée en cours de l’expérience. L’objectif est d’étudier le rôle de l’eau comme interférent vis-à-vis de la détection de l’ammoniac. Une troisième molécule d’intérêt, l’éthanol, a été également été utilisée durant les expériences afin d’estimer de potentielles différences de comportement entre les molécules détectées. Les résultats expérimentaux ont été exploités au moyen de protocoles de traitement de données spécifiquement établis durant cette thèse. Des traitements temporels ont été conduits afin d’étudier le comportement cinétique du capteur, tandis que des traitements spectraux ont permis d’appréhender l’aspect large bande de la réponse du capteur en présence de polluants.Le premier résultat majeur est l’augmentation significative de la sensibilité à l’ammoniac, qui a permis d’abaisser le seuil de détection à des concentrations d’ammoniac de l’ordre de 10 ppm. Le dioxyde de titane a été identifié comme un bon candidat pour la détection d’ammoniac, avec des variations de coefficient de réflexion allant jusqu’à 6 dB pour 300 ppm d’ammoniac. Le rôle de l’eau initialement adsorbée sur le matériau sensible a été élucidé, montrant que son influence n’est significative que lors des premières minutes des expérimentations. Ainsi, il est possible de détecter l’ammoniac en présence d’humidité. Les processus liés aux expositions aux flux gazeux et particulièrement au gaz vecteur ont été identifiés et ont confirmé que la réponse du capteur était uniquement due à son interaction avec les molécules cibles. Un autre résultat majeur est la définition des conditions opératoires nécessaires à l’établissement de la sélectivité. Notre analyse théorique a clairement démontré l’intérêt des mesures large bande en termes de discrimination de molécules cibles. Cette analyse a été testée dans le cadre d’expériences multicibles utilisant l’ammoniac, l’eau et l’éthanol. Ces observations ont permis d’établir un cahier des charges d’une nouvelle génération de capteurs microondes, garantissant une discrimination systématique entre ces trois molécules.

Cardiac arrhythmia substrates may be treated by intracardiac ablations which consist in burning specific atrial or ventricular endocardial substrates. Created lesions which are not transmural may be responsible for arrhythmia recurrences. To date, the depth of the lesion inside the endocardium can't be assessed accurately during the procedures. Our experimental work has focused on microwave characterization of biological tissues (in vitro) to assess the burn depth. Using a reflection technique with a coaxial probe in contact with tissues, measurements were made over a wide frequency range (100 MHz to 6 GHz). The measured reflection coefficient is known to be directly related to the dielectric properties of the tissues. We therefore measured the relative variation of the reflection of the tissue. In order to determine the burn depth of the tissue, the imaginary part of the relative variation is studied as a function of the real part of the relative variation for each frequency. Thus, we observe an evolution of the signal as a function of the burn depth. The determination of the tissue burned depth in a liquid medium is possible.; Certaines arythmies cardiaques (comme la fibrillation atriale) peuvent être traitées par des ablations intracardiaques qui consistent à bruler les substrats endocardiaques spécifiques. Des lésions non-transmurales sont responsables des récidives d'arythmies. A ce jour, la profondeur de la lésion à l'intérieur de l'endocarde ne peut pas être déterminée avec précision durant les procédures. Ce travail exploratoire est basé sur la caractérisation de tissus biologiques (in vitro) dans la gamme des micro-ondes. Pour évaluer la profondeur de la brulure, une technique de réflexion avec une sonde coaxiale en contact avec les tissus est utilisée. Les mesures ont été réalisées sur une large gamme de fréquences (100 MHz à 6 GHz). La variation relative du coefficient de réflexion est étudiée afin de déterminer la profondeur de la brulure du tissu. Une évolution du signal est observée en fonction de la profondeur de brulure. La détermination de la profondeur de brulure du tissu dans un milieu liquide est alors possible.

In this work, we have developed a new gas-sensing transduction based on the propagation of microwave inside a sensitive material to detect atmospheric pollutants at room temperature. First, we present a short overview of the main gas-sensing transduction in the litterature. These techniques operate in frequency ranges different from microwaves. The dielectric permittivity is the main physical parameter in the microwave transduction. The principle is based on the excitation of a sensitive material by a microwave electromagnetic field in a propagative structure. The reflected wave is specific to the excitation's frequency. It depends on the interaction between the sensitive material and the pollutant gas and also on the geometry of the sensor. However, the variation of the conductivity of the sensitive material also changes the transmission of the wave through the microwave device. Inorganic materials (tin and titanium oxides) are used to validate the methods of transduction. Different geometries of sensor are studied with electromagnetic modeling and experimental testing. The sensitive material is used in compressed powders and thin films, in particular with a molecular material (cobalt phthalocyanine). This work improves the microwave transduction knowledge by the sensor geometries. The experimental tests in argon flux conduct to obtain a resolution better than 100 ppm. Few results are presented in air flux., Ce mémoire présente les recherches effectuées sur une nouvelle méthode de transduction, exploitant la propagation des ondes à haute fréquence, pour la détection de polluants atmosphériques. Dans un premier temps, les principaux modes de transduction exploités dans les capteurs existants sont présentés. Ils fonctionnent dans des gammes de fréquences différentes des microondes, afin de comprendre ce que peut apporter cette nouvelle transduction. La permittivité diélectrique est le principal paramètre physique responsable de la détection microonde. Cependant, la variation de la conductivité du matériau sensible modifie également la transmission de l'onde à travers le dispositif microonde. Les propriétés de propagation d'une onde sont formulées afin de comprendre comment l'onde est influencée par la propagation dans le matériau sensible et comment sa mesure est effectuée. Le traitement des données joue un rôle important dans la détermination de la réponse des capteurs. Les matériaux inorganiques (oxydes d'étain et de titane) ont permis de valider les modes de transduction. Différentes géométries de capteurs ont été modélisées et utilisées avec des poudres compressées et des films minces, en particulier avec un matériau moléculaire (phtalocyanine de cobalt). Ces études nous ont permis d'améliorer la transduction, grâce à l'évolution du format de la structure microonde. Cette évolution a permis d'obtenir une discrimination meilleure que 100 ppm pour l'ammoniac dans l'argon ou dans l'air, et ce à température ambiante.