Evolution des couches superficielles résultant des interactions physico-chimiques entre bétons bas pH et argiles : expérimentations et simulations
La conception d’une installation industrielle de stockage de déchets radioactifs en milieu géologique est un enjeu important pris en compte dans la filière énergétique nucléaire française. Dans ce contexte les matériaux cimentaires occupent une place importante (colis, structures).
L’objectif principal de l’étude proposée est de caractériser les altérations des matériaux mis en contact dans le stockage (interface béton-argile), provoquées par les sollicitations chimiques qu’ils s’infligent mutuellement. Au stade actuel, une approche globale a été enclenchée prenant en compte simultanément la chimie du site de stockage et les bétons envisagés pour cette application à base de ciments commerciaux ou de liants innovants (bas pH) formulés spécifiquement. Sur ces matériaux bas pH en particulier, des questions subsistent quant à leurs évolutions minéralogiques et microstructurales dans le temps. Un programme expérimental bien ciblé (essais dédiés, caractérisations microscopiques), complété par des simulations numériques, permettra de consolider les connaissances indispensables en vue d’une utilisation de ces matériaux.
Ce projet fera intervenir à la fois des spécialistes des matériaux cimentaires du CEA, ainsi que des chercheurs du laboratoire Hydrasa de l’Université de Poitiers.
Développement de nouvelles méthodes spectrométriques pour la caractérisation de minerais uranifères
Le sujet du post-doctorat vise à développer de nouvelles méthodes d’analyse de spectres X/gamma pour la caractérisation de minerais uranifères, permettant d’exploiter les résultats de mesure obtenus dans le cadre des activités de prospection minière de l’industrie nucléaire. Le sujet se développera autour de deux axes majeurs. Le premier axe concernera le traitement de spectres gamma complexes, obtenus à l’aide de détecteurs moyennement résolus (de type NaI ou LaBr3) et visera à étudier la possibilité d’analyser des régions complexes du spectre par des méthodes de déconvolution par inférence bayésienne non paramétrique, en s’appuyant notamment sur le code SINBAD, initialement développé par le LIST pour le traitement des spectres HP-Ge. Le deuxième axe de recherche visera à obtenir une information spectrométrique à partir de spectres faiblement résolus acquis à l’aide de détecteurs NaI. Pour ces derniers, une approche traditionnelle basée sur l’analyse des pics photoélectriques n’est pas envisageable. Le problème sera posé ici sous la forme d’un problème inverse mettant en œuvre une modélisation de la réponse du détecteur et une reconstruction, selon une approche analogue à la tomographie. Les performances de différentes méthodes de reconstruction seront étudiées (reconstruction EM, bayésienne non paramétrique…).
Maitrise et gestion de l’évolution des modèles
La conception de systèmes de plus en plus complexes nécessite de mettre en place de nouveaux paradigmes pour faire face à tous les nouveaux défis soulevé comme par exemple améliorer la sureté et la sécurité des systèmes, tout en réduisant les temps et le coût de mise sur le marché. Les paradigmes promus par l’ingénierie des modèles, principalement les notions de modèles actifs et de transformations de modèles, sont des solutions efficaces pour traiter de ces questions. Toutefois, tel que souligné par les travaux présentés dans la série d’ateliers internationaux sur les modèle et l’évolution (www.modse.fr), l’évolution des modèles, voire la coévolution des modèles, et la gestion de la cohérence entre les modèles deviennent alors des activités cruciales pour faire face aux changements naturels de tout système. En fait, il y a un besoin croissant pour des techniques plus disciplinés et des outils d’ingénierie sous-jacent pour résoudre les problèmes liés à l’évolution des modèles, comme par exemple, l’évolution du système guidé par le modèle, la différence de modèles, la comparaison des modèles, le refactoring de modèle, la gestion des incohérences, la gestion des versions des modèles, etc.
Dans le cadre de ce projet, le LISE veux en particulier examiner les problèmes liés à l’évolution des modèles sous les deux perspectives suivantes:
- La première question est de permettre aux modeleurs de gérer l’évolution de leurs modèles. On devrait être en mesure de suivre les changements qui ont été effectués dans un modèle en fournissant par exemple un mode de "suivi des modifications" dans l’environnement de modélisation.
- La deuxième question concerne le problème de la gestion des versions du modèle. Les utilisateurs ont besoin ici pour gérer et utiliser plusieurs versions de leurs modèles dans un esprit de collaboration.
Planification de consommation de ressources dans le cadre d’un éco-quartier
Les pratiques de production et de consommation d’énergie sont en pleine mutation. La naissance des éco-quartiers est ainsi une réalité qui s’inscrit dans la continuité de ces changements. Il s’agit de regrouper au sein d’un même territoire différentes entités consommatrices ou productrices d’énergie et de gérer à un niveau local les ressources énergétiques.
Parallèlement à ces évolutions, les foyers, les commerces et même les bureaux sont de plus en plus équipés de capteurs et d’appareils intelligents et communicants qui peuvent être contrôlés à distance. Il est donc envisageable de piloter ces appareils en tenant compte de plusieurs facteurs : le coût financier ou environnemental de l’énergie consommée, le respect du confort souhaité par les habitants et l’objectif visé par les administrateurs de l’éco-quartier.
De nombreux algorithmes ont été développés dans le but de planifier et de contrôler des appareils plus ou moins autonomes alors que les systèmes experts ont souvent été écartés, du fait de leur manque d’expressivité dans ce domaine.
Dans ce contexte il s’agit de vérifier si des systèmes experts flous permettent de planifier l’usage des appareils consommateurs d’une ressource d’énergie.
Développement d’un électrolyte solide pour l’optimisation des microbatteries au lithium
De nos jours les besoins en énergie sont de plus en plus importants pour des espaces de plus en plus petits. Les microbatteries au lithium sont l’une des solutions à la miniaturisation des sources d’énergie. Ces microsources d’énergie sont fabriquées par des techniques de dépôt compatibles avec la microélectronique (couches minces, lithographie …) et sont utilisables comme n’importe quel composant, intégrables dans des circuits. Mais la miniaturisation impose d’avoir des matériaux de plus en plus performants afin garder de bonnes propriétés sur des objets de plus en plus petits. L’électrolyte est l’une des trois couches actives d’une batterie au lithium.
L’objectif de ce post-doc est de développer la couche d’électrolyte afin d’optimiser ses performances. Une partie du travaillera portera sur l’optimisation de l’électrolyte utilisé actuellement et une autre partie sur le développement d’un nouveau matériau.
Le travail est expérimental. Le dépôt des couches se fait par dépôt Physique en phase Vapeur (PVD). Il s’agit de réaliser des cibles, des dépôts et de faire la caractérisation physico-chimique et électrique des échantillons. Le travail se fait au sein d’une équipe de caractérisation en collaboration avec les équipes de dépôt.
Le post-doc a lieu au CEA/LITEN/DTNM/LCMS dans le cadre d’un laboratoire commun CEA/ST Microélectronics.
Développement d’un packaging hermétique couche mince pour des composants Switches MEMS RF
Le Leti a mis au point ces dernières années une technologie de commutateurs MEMS RF qui est à l’état de l’art de par ses performances RF et qui possède une maturité technologique industrielle. Pour finaliser ce composant et assurer un niveau de fiabilité sur le long terme requis pour des applications spatiales, le Leti développe actuellement un procédé innovant de packaging couche mince hermétique.
Le candidat s’intègrera dans l’équipe projet constituée pour travailler sur la mise au point de cette nouvelle brique technologique. Dans une première phase, il aura en charge la conception des véhicules de test, le suivi en salle blanche des lots visant à mettre au point les procédés de packaging couche mince, et enfin la réalisation des caractérisations en cours de process. Dans une seconde phase, le candidat optimisera le design des commutateurs MEMS RF en intégrant le packaging couche mince, en particulier il proposera de nouveaux designs visant des applications demandant des tenues à la puissance RF. Enfin, le candidat suivra la réalisation des lots des démonstrateurs de commutateurs en salle blanche, puis il supervisera et participera aux taches de caractérisation sur les composants packagés.
Etude de dégazage des résines pour la lithographie avancée
Le sujet proposé est adressé à un candidat de type post doc. Le sujet est réalisé au sein d’un projet concernant le développement de la lithographie avancée multifaisceaux Ebeam. Dans le cadre de ce projet un équipement Ebeam multifaisceau est développé dans un contexte de partenariat international. Il apparait de fortes contraintes de contamination dues au dégazage des résines lors de leur activation par bombardement électronique. Le sujet proposé abordera les études de contamination des optiques de projection suite au dégazage des résines lors de leur bombardement électronique.
Le candidat sera en charge de réaliser des études de dégazages sur différents échantillons de résines en support à l’équipe "dégazage" déjà existante.
Il mettra en oeuvre des méthodologies développées au sein du Leti (mesure de vitesse de pompage, mesure de dégazage, étude de croissance de couche de contaminants)et apportera sa contribution à l’amélioration de ces méthodes. Il supervisera également la réalisation d’objets utiles aux études de dégazage (simulateur d’optique de projection Ebeam) qui seront réalisés au sein de la plate-forme technologique microelectronique du Leti. Le candidat effectuera la caractérisation du faisceau d’électrons de l’équipement de dégazage et pourra être force de proposition pour sont amélioration. Il prendra également en charge l’observation des couches de contaminants au moyen de microscope électronique.
Le candidat évoluera dans le milieu de la lithographie avancée et sera en contact avec des équipes internationales. Il devra maîtriser l’anglais.
Micro-sources d’énergie pour applications biomédicales
On constate ces dernières années un intérêt croissant pour les systèmes sans fil implantables permettant une détection et un contrôle biomédical in vivo. Cependant, ces dispositifs implantés ont des durées d’utilisation limitées par les performances de stockage des batteries nécessitant une intervention chirurgicale régulière pour le remplacement de celles-ci. Dans le cadre du développement de sa nouvelle activité «microsources d’énergie pour le biomédical», le CEA LITEN (Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux) renforce son équipe système. Le CEA LITEN développe des systèmes miniaturisés innovants intégrant un composant de récupération d’énergie avec une batterie rechargeable. Ce type de micro-systèmes permettra d’alimenter des dispositifs biomédicaux implantés in vivo, comme par exemple des capteurs de glucose capables de mesurer en temps réel le taux de glucose dans le sang d’une personne diabétique. Le post-doctorant sera en charge de la conception, la réalisation et la caractérisation de démonstrateurs intégrant le dispositif de récupération d’énergie, la batterie et une unité de gestion de puissance. Afin de dimensionner le système, des simulations numériques sont également envisagées, en collaboration avec des ingénieurs spécialisés. La caractérisation des démonstrateurs et les résultats des simulations numériques devront permettre au post-doctorant d’apporter des solutions innovantes pour optimiser le système. Le post-doctorant sera amené à travailler au sein d’une équipe dynamique et multidisciplinaire et aura à interagir fortement avec d’autres ingénieurs (matériaux, électronique, etc.) ce qui nécessitera une ouverture d’esprit et des capacités de communication.
Conception de débitmètre ou viscosimètre MEMS de nouvelle génération
Ce sujet de Post-doc répond à de nombreuses demandes d’industriels pour des débitmètres ou viscosimètres travaillant sur une gamme étendue, moins chers et fonctionnant pour différents types de fluides (liquides ou gaz).
L’objectif ce post-doc est de réfléchir à la conception d’un capteur MEMS permettant la mesure de débit ou de la viscosité de tout type de fluide répondant aux spécifications fournies par les industriels.
En particulier il s’agira d’explorer les possibilités d’une utilisation du capteur de type "clou" (micro-capteur de force 3 axes) en exploitant la force de trainée ou les contraintes tangentielles proches des parois des canalisations qui devront être évaluées en fonction des régimes d’écoulement des différents fluides.
Il s’agira de dimensionner et modéliser le capteur et de déterminer les interactions avec les fluides et les caractéristiques des forces en jeu selon les différents régimes d’écoulement.
Le candidat devra posséder de solides connaissance en fluidique et en microsystèmes.
Acquisition comprimée pour l’imagerie ultrasonore : développement de méthodes et réalisation d’un prototype de capteur
En contrôle non destructif ultrasonore, les capteurs multiéléments permettent d’inspecter les structures pour assurer la sécurité des sites et des installations. Le nombre d’éléments formant un capteur est aujourd’hui le facteur dimensionnant la méthode de contrôle : son efficacité et sa rapidité de scan mais aussi le coût et le volume de l’instrument. Ce projet vise à développer un prototype de capteur multiélément avec un nombre réduit d’éléments, mais sans détériorer la qualité de l’imagerie par rapport aux instruments existants. Pour ce faire, l’acquisition comprimée (en anglais Compressed Sensing ou CS), théorie récente de traitement de signal permettant d’outrepasser les contraintes d’échantillonnage classique et de reconstruire des signaux à partir de mesures fortement sous-échantillonnées, sera utilisée. Ainsi, le processus de mesure ultrasonore devra être entièrement repensé pour répondre aux conditions d’application du CS, en particulier l’incohérence et la parcimonie des mesures. Les résultats attendus de ce projet sont une réduction d’un facteur jusqu’à 5 du nombre d’éléments d’un capteur, ce qui constituerait une véritable révolution dans le domaine du contrôle, avec des applications directes dans la plupart des secteurs industriels.
Ce projet implique les entités suivantes du CEA Saclay: le Département d’Imagerie et de Simulation pour le Contrôle pour les aspects contrôle et capteur ultrasons ainsi que les laboratoires Neurospin et Cosmostat apportant leurs expertises dans le domaine de l’acquisition comprimée, principalement appliquée dans les domaines de l’imagerie médicale et de l’astrophysique respectivement. La collaboration de ces trois laboratoires, chacun parmi les leaders mondiaux dans leurs domaines respectifs, garantira la création d’une nouvelle famille de capteurs plus performants.