OFFRES DE STAGES MASTER-PFE DU LAPLACE 2017-2018
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LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D’ENERGIE
UMR 5213
OFFRES DE STAGES
MASTER-PFE
DU LAPLACE
2017-2018
Université Paul Sabatier - Bât. 3R3 - 118, route de Narbonne - 31062 Toulouse cedex 9 (France)
Tél. : (33) (0)5 61 55 68 48 - sec-ups@laplace.univ-tlse.fr
INP ENSEEIHT - 2, rue Camichel - BP 7122 - 31071 Toulouse cedex 7 (France)
Tél. : (33) (0)5 34 32 24 03 - sec-n7@laplace.univ-tlse.fr
http://www.laplace.univ-tlse.fr
Les recherches menées au LAPLACE s’inscrivent dans le domaine de l’énergie électrique et des
plasmas et couvrent un continuum d’activités qui englobe la production, le transport, la gestion,
la conversion et l’usage de l’électricité. Dans leur traduction scientifique, ces recherches dont l’esprit
général est l’ingénierie, sont bâties sur un socle de sciences physiques mais font souvent appel à
d’autres disciplines nécessaires pour comprendre et concevoir des systèmes et des procédés.
On peut dégager des activités existantes quelques thèmes principaux :
• l’étude comportementale des matériaux et la recherche de nouveaux matériaux pour le
génie électrique, l’électronique de puissance ou l’électrotechnique.
• les études sur les plasmas créés par tout type de décharges et sur leurs applications.
• la conception et la commande des composants, des dispositifs et systèmes de production, de
conversion, de traitement et de stockage de l’énergie électrique, ainsi que leur sûreté de
fonctionnement.
L’énergétique et l’électromagnétisme sont aussi des composantes scientifiques fortes du laboratoire.
Les domaines d’application des recherches concernent les transports, l’aéronautique et le spatial,
l’environnement et l’énergie, la biologie et la santé.
Le laboratoire est structuré en 12 groupes de recherches qui participent chacun au triptyque
plasma/matériau/système.
• AEPPT : Arcs Électriques et Procédés Plasmas Thermiques
• CODIASE : COmmande et DIAgnostic des Systèmes Électriques
• CS : Convertisseurs Statiques
• DSF : Diélectriques Solides et Fiabilité
• GENESYS : Groupe ENergie Électrique et SYStémique
• GRE : Groupe de Recherche en Électromagnétisme
• GREM3 : Groupe de Recherches en Électrodynamique, Matériaux, Machines et Mécanismes
Electroactifs
• GREPHE : Groupe de Recherche Énergétique, Plasmas, et Hors Équilibre
• LM : Lumière et Matière
• MDCE : Matériaux Diélectriques dans la Conversion d’Énergie
• MPP : Matériaux et Procédés Plasmas
• PRHE : Plasmas Réactifs Hors Équilibre
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Titre stage Groupe de recherche Responsable(s) Lieu Page
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Caractérisation par thermographie infrarouge
d’échauffements localisés dans des films isolants
MDCE Sombel Diaham site UPS 1
polymères nanocomposites sous forts champs
électriques
Vincent Bley
Intégration 3D de convertisseurs de puissance MDCE sites UPS et ENSEEIHT 2
Céline Combettes
Caractérisation de nouvelles structures d’isolation
Lionel Laudebat
pour la montée en tension des modules de puissance MDCE site UPS 3
Marie-Laure Locatelli
à semi-conducteur ‘grand gap’
Caractérisation des propriétés microstructurales et
Christina Villeneuve-Faure
électriques locales du TiO2 et du Co3O4 pour les DSF site UPS et CIRIMAT 4
Olivier Debieu
applications en photo-dissociation de l’eau
Investigation of exciplex based organic devices LM Cédric Renaud site UPS 5
Développement de maquette pédagogique pour Carole Henaux
GREM3 site ENSEEIHT 6
l’enseignement des machines électriques Clément Nadal
Jérôme Sokoloff
Olivier Pascal
Développement et caractérisation d’un dispositif «
GRE Nathalie Raveau sites UPS et ENSEEIHT 7
EM drive »
Olivier Pigaglio
Nicolas Capet
Jérôme Sokoloff
Olivier Pascal
Amélioration d’un banc de mesure « EM drive » GRE Nathalie Raveau sites UPS et ENSEEIHT 8
Olivier Pigaglio
Nicolas Capet
Validation d'outils numériques de la plate-forme Ronan Perrussel
MACOPA pour le couplage plasma/micro-ondes à GRE Olivier Pascal site ENSEEIHT 9
haute pression Thomas Unfer
Etude de l’ablation de matériaux métalliques par un Pierre Freton
AEPPT site UPS 10
arc électrique Jean-Jacques Gonzalez
Etude et caractérisation de la présence des vapeurs
Mathieu Masquere
métalliques lors d’une phase de coupure du courant AEPPT site UPS 11
Yann Cressault
dans un disjoncteur basse tension.
Etude du champ électrique dans un disjoncteur haute- Philippe Teulet
AEPPT site UPS 12
tension Yann Cressault
Comparaison des formalismes de calcul des sections
Philippe Teulet
efficaces et des taux de réaction des processus AEPPT site UPS 13
Yann Cressault
collisionnels inélastiques électron-atomes
Laurent Garrigues
Résolution de la méthode Particle -In-Cell par une
GREPHE Gwenaël Fubiani site UPS 14
approche alternative
Fabrice Deluzet
Rentrée atmosphérique d’engins spatiaux : étude
Mathieu Masquere
expérimentale et simulation du rayonnement AEPPT site UPS 15
Yann Cressault
moléculaire.
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Titre stage Groupe de recherche Responsable(s) Lieu Page
Sy
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Etude expérimentale de l’interaction d'une onde
électromagnétique avec un plasma intégrant un GREPHE Laurent Liard site UPS 16
métamatériau
Evaluation du potentiel de nouveaux IGCT pour le Philippe Ladoux
CS site ENSEEIHT 17
raccordement des plateformes éoliennes off-shore Sébastien Sanchez
Etude d’une Structure de Conversion Multiniveaux
CS Guillaume Gateau site ENSEEIHT 18
type « Common Flying Capacitor »
Mise en œuvre d ’uune commande dite «
décentralisée » pour le contr ôle d’un convertisseur CS Marc Cousineau site ENSEEIHT 19
multicellulaire
Nicolas Roux
Développement d’essais sur un micro-réseau avec bus
GENESYS Xavier Roboam site ENSEEIHT 20
alternatif
Yann Ghanty
Abdelkader Bouarfa
Commande temps réel de convertisseurs statiques à
CODIASE Jérémi Regnier site ENSEEIHT 21
grand nombre d’interrupteurs sur carte FPGA
Maurice Fadel
Commande flexible d'une machine synchrone pour Maurice Fadel
CODIASE site ENSEEIHT 22
émulation d'une charge mécanique paramétrable Olivier Durrieu
Diagnostic d’alternateur de puissance par fusion Antoine Picot
CODIASE site ENSEEIHT 23
d’indicateurs Pascal Maussion
Surface à mouillabilité hétérogène : optimisation en
Pascal Lavieille
vue de l’intensification des transferts de chaleur avec GREPHE site UPS 24
Marc Miscevic
changement d’état
Caractérisation des écoulements et transferts dans un Pascal Lavieille
GREPHE site UPS 25
condenseur de boucle diphasique Marc Miscevic
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Caractérisation par thermographie infrarouge d’échauffements localisés dans des films
isolants polymères nanocomposites sous forts champs électriques
Contexte :
Les polymères thermostables sont très largement utilisés dans les domaines de l’isolation des systèmes de conversion d’énergie
(aéronautique, transport ferroviaire, spatial). Les nouvelles applications de ces systèmes convergent globalement vers une montée en
température, en champ électrique et en densité de puissance. Cela impose sur les matériaux d’isolation de nouvelles contraintes
thermo-électriques de plus en plus sévères dégradant leurs propriétés diélectriques. Une telle dégradation se traduit généralement par
une augmentation des niveaux de courants de fuite dans les isolants pouvant conduire à une rupture d’origine thermique (i.e.
déséquilibre du bilan thermo-électrique du matériau). Les récentes avancées technologiques en matière de caractérisation de la
température à l’aide de la thermographie infrarouge (IR) ouvrent le champ à de nouveaux types de caractérisation des isolants pour
mieux comprendre leur comportement sous fortes contraintes électriques et identifier leurs limites d’utilisation. Récemment, nous
avons mis en évidence le caractère local des échauffements lorsque l’on se rapproche de la rupture diélectrique du polymère (rupture
filamentaire) au moyen de la mise en place d’un banc de mesure couplant des mesures du courant de fuite en fonction du champ
électrique et de cartographie 2D de la température en temps réel du matériau par thermographie IR rapide (cf. Figs. 1a et 1b). En
parallèle, des travaux sont menés sur l’effet que peuvent avoir des nanoparticules céramiques sur le contrôle de la conduction
électrique des polymères avant leur rupture sous fort champ et haute température. Ainsi, l’ajout de nanoparticules nitrurées en taille
et concentration adéquates (cf. Fig. 1c) permet une forte augmentation de la résistivité électrique sous contraintes. Il apparaît ainsi
possible de repousser les limites d’utilisation de ces matériaux polymères vers des champs électriques plus importants.
(a) (b) (c)
Figure 1 : (a) Film polymère recouvert d’une électrode métallique et connectée à la haute tension via la pointe. (b) Echauffement local
sous champ mesuré par thermographie IR. (c) Image au microscope électronique d’un film de polymère nanochargé.
Sujet :
L’objectif du stage est de caractériser des échauffements dans des films polymères nanochargés durant des mesures courant-
tension I(V) de pré-rupture à haute température (300 °C). Les mesures s’effectueront à l’aide d’une caméra IR rapide (jusqu’à 30000
images/sec) permettant d’enregistrer en temps réel le flux thermique rayonné par le matériau avant sa rupture. Une phase préliminaire
de calibration des émissivités de surface des échantillons sera nécessaire afin de quantifier précisément la montée en température du
matériau lors du régime de conduction.
Profil recherché : Etudiant de Master avec un goût pour l’expérimentation
Responsable(s) :
Sombel DIAHAM : diaham@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 10 54
Lieu du stage et conditions particulières :
Laboratoire LAPLACE site UPS – Bât. 3R3 / Equipe MDCE
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 1 Offres de stages 2017-2018
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
R Systèmes Electriques
R Autre(s) : Technologies d’intégration 3D
Titre : Intégration 3D de convertisseurs de puissance
Contexte :
De nombreux travaux montrent l’intérêt des voies d’intégrations 3D de composants actifs et passifs dans un environnement “PCB”. Les
performances des composants actifs et passifs sont particulièrement conditionnées par leur environnement Electro (routage, pistes...)
Thermo (diffusion - transfert du flux de chaleur) Mécanique (fiabilité dans le temps). Afin de permettre d’assurer dans les meilleures
conditions cet environnement « multifonctionnel » nous devons proposer des méthodes, des voies d’intégrations permettant d’étendre
les limites des solutions actuelles.
Sujet :
Sur la base de travaux précédents, des échantillons de type véhicules de test seront réalisés et permettrons une caractérisation statique
« basique » permettant de valider la fonctionnalité. Ces véhicules de tests seront constitués d’une cellule de commutation intégrée
dans un environnement PCB-3D permettant de commuter 1200V/100A. Les composants actifs seront des semi-conducteurs à base de
silicium verticaux de type IGBT et diode (composants nus). Cette carte de puissance sera commandée par une carte à base de micro
contrôleur PSoC permettant de valider le fonctionnement de l’ensemble et de mesurer les performances en terme de rendement de
puissance massique/volumique de l’ensemble.
L’étudiant sera formé aux technologies actuelles d’assemblage de composants-matériaux, aux moyens de découpes et d’ablations
(tronçonnage mécanique, laser CO2, gravure chimique...) et technologies de métallisation par dépôt de couches minces et par des
procédés chimiques et électrochimiques.
Il est prévu de compléter les moyens d’investigations des véhicules réalisés en utilisant des méthodes de localisation de défauts plus
poussées (tomographie X, microscope magnétique, thermographie synchrone...) en s’appuyant sur des travaux de thèse en cours.
Profil recherché :
Etudiant motivé par les aspects dimensionnement de convertisseur, la mise en œuvre de technologies disponibles au LAPLACE et sur la
plateforme 3DPHI. Gout de la caractérisation des véhicules de test réalisés : aspects - électro – thermo - mécaniques
Connaissances requises :
Connaissance des contraintes associées à la réalisation de convertisseurs statiques de puissance et à leur caractérisation.
Responsable(s) :
Vincent BLEY : vincent.bley@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 89 38
Céline COMBETTES : celine.combettes@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 89 38
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE sites UPS et N7 (principalement site UPS)
GROUPE MDCE – Plateforme 3DPHI
Possibilité de poursuite en thèse : oui éventuellement
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 2 Offres de stages 2017-2018
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Caractérisation de nouvelles structures d’isolation pour la montée en tension des modules
de puissance à semi-conducteur ‘grand gap’
Contexte :
L’électronique de puissance est à l’orée d’une importante évolution avec l’introduction dans les systèmes de nouveaux composants de
puissance à semi-conducteur ‘grand gap’. En effet, l’évolution de la filière technologique à base de carbure de silicium (SiC) permet le
développement de puces de tailles plus petites, capables de fonctionner à plus haute fréquence de commutation, et de supporter des
tensions supérieures aux tensions actuelles, restreintes depuis plusieurs dizaines d’années par les propriétés physiques du silicium.
L’introduction de ces composants impose par conséquent d’adapter leur environnement pour prendre en compte ces nouvelles
performances. D’un point de vue électrique, les contraintes imposées aux matériaux isolants deviennent proches de leurs limites
admissibles, notamment dans les configurations de packaging des modules de puissance actuellement utilisées.
L’objectif du stage est de prendre la suite d’une thèse qui a proposé une structure d’isolation originale pour la montée en tension des
modules de puissance.
Sujet :
Il s’agira dans un premier temps, de bien comprendre le principe et les limites des techniques de caractérisation de la tenue en tension
d’un dispositif. L’objectif est plus particulièrement de dimensionner de nouveaux tests de rupture (et de décharges partielles) sous
haute tension (> 10 kV) dans des conditions maitrisées. Pour cela, il sera nécessaire au préalable de caractériser différents fluides
isolants, de mettre en œuvre et de caractériser des gels ou des résines isolantes, et d’estimer les limites de chacun de ces différents
milieux d’isolation pour la faisabilité des tests de rupture de nouveaux dispositifs.
Enfin des tests de validation de la structure d’isolation proposée, prenant en compte les études préalables, seront effectués.
Profil recherché :
Candidat avec une formation dans le domaine du génie électrique. L’autonomie, la curiosité et un esprit critique seront grandement
appréciés. Goût pour l’expérimentation en corrélation avec la compréhension physique des phénomènes.
Connaissances requises :
Une bonne connaissance en matériaux diélectriques, en électrostatique, en électronique de puissance, une aisance dans des notions
générales sur la caractérisation électrique des matériaux isolants seront un plus.
Responsable(s) :
Lionel LAUDEBAT : lionel.laudebat@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 01
Marie-Laure LOCATELLI : marie-laure.locatelli@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 67 12
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS – 3R3
Equipe Matériaux Diélectriques dans la Conversion de l’Energie (MDCE)
Possibilité de poursuite en thèse : non
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 3 Offres de stages 2017-2018
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Caractérisation des propriétés microstructurales et électriques locales du TiO2 et du Co3O4 pour les
applications en photo-dissociation de l’eau
Contexte :
Ce stage se déroule dans le cadre du projet TTIL CoTiH2Sol qui s’intéresse à la production d’H2 par photo-dissociation de l’eau
(illumination solaire) dans des dispositifs photoelectrochimiques ou PECs. Ces dispositifs sont constitués de deux électrodes. Dans ce
projet, l’anode est le siège de l’oxydation de l’eau en O2 par photocatalyse. Elle est reliée électriquement à une cathode métallique (Pt)
qui permet la production d’H2 pur par réduction des protons présents dans l’électrolyte. Pour une haute efficacité de conversion
énergétique, notre choix s’est porté sur l’utilisation jointe du TiO2 et du Co3O4 comme photo-anode.
Très récemment, des hétérojonctions p│n de Co3O4│TiO2 utilisées comme photoanodes dans des PECs ont montré des résultats très
encourageants. Les performances de ce type de dispositifs sont très sensibles aux propriétés électriques (conductivité) et
microstructurales (différentes morphologies). Il convient donc de caractériser et de maitriser ces propriétés de façon à améliorer les
performances des dispositifs. Le projet vise donc à décrire pour la première fois les mécanismes électriques dans de telles
hétérojonctions Co3O4│TiO2, notamment aux interfaces Co3O4│TiO2 et aux joints de grains, par des techniques à l’échelle locale telles
que la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB).
Ce projet se déroulera au laboratoire LAPLACE (caractérisation topographique et électrique) en collaboration entre le CIRIMAT
(élaboration des matériaux et caractérisation structurale).
Sujet :
L’objectif du stage est d’étudier les propriétés électriques des couches de TiO2 en fonction du dopage par le Cobalt ainsi que des
conditions d’élaboration par Depôt Chimique en phase Vapeur (CVD). Pour cela, les travaux se diviseront en quatre parties :
• Prise en main des modes AFM : Peak-Force QNM et Conductive AFM (C-AFM)
• Caractérisation préliminaire de la morphologie des couches par AFM. Cela viendra compléter l’étude par MEB, TEM,
spectrométrie UV-visible- NIR, Raman, FTIR et de diffaction X menée au CIRIMAT.
• Etude des propriétés électriques à l’échelle locale grâce à deux types de mesures. Des mesures en C-AFM seront réalisées
pour étudier la localisation à l’échelle nanométrique des domaines conducteurs d’électron et de trous, et des courbes
courant/ tension (I-V) seront extraites. Ces caractéristiques I-V seront comparées à celles acquissent au niveau
macroscopique. Les résultats seront discutés d’un point de vu de la mesure (différence en configuration de mesure,
sensibilité, rapport signal sur bruit…) et de la morphologie.
• Détermination des propriétés électriques du matériau, telles que la conductivité, à partir de mesure courant/tension. Celle
se fera grâce aux modèles de transport de charges classiques (selon le type courant limitée par la charge d’espace) sous
Matlab et/ou COMSOL.
Cette étude pourra ensuite être reproduite sur le Co3O4 en fonction de l’avancement des travaux.
Profil recherché :
Etudiant en Master 2 spécialisé en électronique, physique ou science des matériaux.
Connaissances requises :
Des connaissances en physique des matériaux sont nécessaires pour mener à bien ce projet.
Responsable(s) :
Christina VILLENEUVE-FAURE (LAPLACE) : christina.villeneuve@laplace.univ-tlse.fr
Olivier DEBIEU (CIRIMAT) : olivier.debieu@ensiacet.fr
Lieu du stage et conditions particulières :
Le stage se déroulera principalement au Laplace (Site UPS) et de façon ponctuelle au CIRIMAT (ENCIASET / INPT – Toulouse).
Possibilité de poursuite en thèse : non
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 4 Offres de stages 2017-2018
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Investigation of exciplex based organic devices
Contexte :
Because of their high efficiency, organic light emitting diodes (OLEDs) could be ideal components for future lighting systems. They are
particularly well adapted to panel systems that combine great flexibility, compactness and high-resolution images. Applications of
OLEDs in displays (cell phones, cameras...) and in televisions (LG, Samsung, Panasonic, Haier, Changhong) have significantly progressed
since more than a decade, and the organic component market has started to develop. Currently, the internal quantum efficiency of
OLED can achieve 100% thank to the use of phosphorescent emitters; however, these compounds are based on rare metals such as
iridium or platinum that limit the marketing of low-cost displays. To reduce the cost fabrication of organic based displays, one of
strategies currently investigated is the application of thermally activated delayed fluorescence (TADF) in OLED by using pure organic
aromatic compounds. Among TADF technologies, the exciplexes (formation of intermolecular excited-state photons) have a great
interest to simplify OLED structure owing high efficiency.
Sujet :
The following internship aims to design exciplex based OLED exploiting the thermally assisted delayed fluorescence in order to
achieve high emission efficiency. Furthermore, the exciplex emission is strongly spin-dependent process sensitive to magnetic field.
The magnetic effect on exciplexe emission could be investigated, during this traineeship, in order to optimize OLED efficiency. The
candidate will be trained to the fabrication and the characterization of organic devices. He will be in charge of the implementation of
organic materials within OLED structures and will evaluate their performance. Investigations on the magnetic effect on OLED features
will be considered in collaboration with LAAS lab.
Keywords: OLED, thin solid films, TADF, exciplexes, magnetoconduction
The research team Light and Matter (LM) of LAPLACE (Paul Sabatier University) is internationally known for his work on light-emitting
diodes and organic photovoltaic cells (OPVs). LM has developed an activity on the integration of OLEDs systems (power, control, lab-
on-chip etc..). It has a strong expertise in electrical and optical characterizations of organic films and devices. Almost all the necessary
equipment is available. In collaboration with LAAS lab, LM team has led opto-electrical investigations completed by magneto-
conduction studies on organic thin sold films in order to optimized electrical and optical performance of OLEDs.
Profil recherché :
The topic of the following traineeship targets dynamic student, which is motivated by organic electronics and new technologies. The
profile of the candidate is a master student in material sciences or nanotechnology that should have good background on material
physics.
Connaissances requises :
Knowledge in organic materials and their process will be greatly appreciated. Furthermore, the multidisciplinary approach of the project
associate thin film processing, physical characterizations; consequently critical spirit/scientific curiosity and good communication skills
are required.
Responsable(s) :
Cédric RENAUD : cedric.renaud@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 68 64
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Equipe LM
Possibilité de poursuite en thèse : oui sous condition de financement
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 5 Offres de stages 2017-2018
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
R Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Développement de maquette pédagogique pour l’enseignement des machines électriques
Contexte :
L’école d’ingénieurs Toulouse INP-ENSEEIHT engage une réforme profonde de son tissu pédagogique en fusionnant plusieurs
départements historiques. Le rapprochement du département de génie électrique et automatique avec le département électronique,
entraine également une restructuration des contenus et de la forme des enseignements. Dans ce contexte de changement, plusieurs
initiatives pédagogiques sont apparues, notamment dans l’enseignement de l’électromagnétisme et des machines électriques, afin de
l’adapter à cette nouvelle population d’étudiants.
Motivation :
Pour faciliter la compréhension des principes d’interactions courant-champ magnétique, à l’œuvre dans les machines électriques, une
maquette pédagogique a été imaginée. Cette maquette illustrée sur la figure 1 sera utilisée au cours de travaux pratiques. Elle consiste
à aborder au travers d’une seule maquette, toutes les architectures de machines alternatives usuelles (à reluctance, synchrone,
asynchrone). La platine est équipée de différents capteurs (courant, force, …) pour quantifier ces interactions et les confronter à une
analyse théorique. Qui plus est, la maquette est liée à une interface graphique qui, suivant la position rotor et la configuration réalisée,
affiche en temps réel les lignes du champ magnétique généré au sein de la structure. Cette relation entre modèle analytique, maquette
réelle, mise en œuvre pratique et calcul numérique du champ permet d’aborder le fonctionnement des machines sous tous ses aspects.
Figure.1 Vue en coupe et carte de champ magnétique de la maquette pédagogique
Objectifs :
L’objectif de ce stage de fin d’étude a pour but de finaliser la maquette et le sujet de travaux pratiques associé. La partie
électromécanique ainsi que l’interfaçage numérique sont pratiquement finalisés. Il s’agit à présent de qualifier totalement
l’équipement, valider les modèles analytiques et numériques et finalement établir une ou plusieurs ébauches de sujets pédagogiques.
Pour cela, le candidat(e) devra avoir des compétences solides en génie électrique sur les machines électriques et sur la programmation
d’interfaces numériques (liaison entre mesures capteurs et affichage sur écran tactile). Il (elle) devra aussi utiliser des modèles
numériques (préalablement réalisés) afin d’en apprécier la précision vis-à-vis de l’expérimentation. Les objectifs pédagogiques seront
construits étroitement avec l’équipe enseignante.
Profil recherché :
• BAC +5 (master M2, élève ingénieur en 3ème année)
• Formation théorique et pratique en électromagnétisme et conversion électromécaniques.
Connaissances requises :
• Autonomie et capacité d’interaction avec un encadrement pluriel.
• Connaissances de base en modélisation numérique par éléments finis
Responsable(s) :
Carole HENAUX : henaux@laplace.univ-tlse.fr, 05.34.32.23.76
Clément NADAL : nadal@laplace.univ-tlse.fr, 05.34.32.23.75
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site N7
Equipe GREM3
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 6 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
R Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Développement et caractérisation d’un dispositif « EM drive »
Contexte :
Récemment, une équipe de la NASA [1] a publié un article mettant en évidence l’existence d’une force au sein d’une cavité
électromagnétique excitée à des fréquences microondes. Bien que rigoureux d’un point de vue expérimental, ces résultats font l’objet de
controverses de la part de la communauté scientifique car ils contredisent en apparence le principe d’action et de réaction de Newton.
Plusieurs équipes dans le monde essaient depuis plusieurs années de prouver l’existence de cette force qui potentiellement ouvre des
perspectives vertigineuses, dignes de la science fiction [2].
Depuis plus de 3 ans, certains membres du Groupe de Recherche en Electromagnétisme du laboratoire LAPLACE s’intéressent à ce sujet
afin de se forger une opinion et de répondre aux requêtes du CNES sur cette problématique.
La démarche entreprise par l’équipe aborde aussi bien la démonstration expérimentale que les études théoriques. C’est dans ce cadre que
le sujet ci-dessous est proposé.
[1] H. White et al., Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, J. Prop. Power (2016),
http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EM/white_jpp_16.pdf
[2] http://www.huffingtonpost.fr/2016/11/18/lem-drive-ce-moteur-polemique-qui-defie-les-lois-de-la-physiqu/
Sujet :
Dans le cadre du programme de recherche commun entre le LAPLACE et la start-up toulousaine Anywaves, le stage visera les objectifs
suivants :
- La conception et la fabrication de cavités issues de la littérature et/ou innovantes.
- La démonstration expérimentale de la présence d’une poussée.
- Des pistes d’améliorations pour augmenter les rendements de poussée.
Le stagiaire aura à sa disposition un outil full wave de conception électromagnétique. Il s’appuiera largement sur les travaux déjà conduits
au sein du LAPLACE et d’Anywaves. Il sera associé à la réalisation mécanique des cavités et à leur caractérisation tant électromagnétique
(paramètres S) que mécanique (mesure de poussée).
Contacter les responsables de stage pour de plus amples informations.
Profil recherché :
ème
• BAC +5 (master M2, élève ingénieur en 3 année)
• Formation théorique et pratique en électromagnétisme et microondes.
Connaissances requises :
• Autonomie et capacité d’interaction avec un encadrement pluriel.
• Connaissances de base sur les cavités microondes.
• Outils de simulation full-wave et mise en œuvre d’un banc de caractérisation.
Encadrement :
Jérôme SOKOLOFF : jerome.sokoloff@laplace.univ-tlse.fr
Olivier PASCAL : olivier.pascal@laplace;univ-tlse.fr
Nathalie RAVEU : nathalie.raveu@laplace.univ-tlse.fr
Olivier PIGAGLIO : olivier.pigaglio@laplace.univ-tlse.fr
Nicolas CAPET : nicolas.capet@anywaves.eu.
Lieux et conditions particulières : LAPLACE sites UPS et INPT, Toulouse
Rémunération : oui.
Possibilité de poursuite en thèse : oui.
Durée : 5 mois minimum.
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 7 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
R Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 o Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Amélioration d’un banc de mesure « EM drive »
Contexte :
Récemment, une équipe de la NASA [1] a publié un article mettant en évidence l’existence d’une force au sein d’une cavité
électromagnétique excitée à des fréquences microondes. Bien que rigoureux d’un point de vue expérimental, ces résultats font l’objet de
controverses de la part de la communauté scientifique car ils contredisent en apparence le principe d’action et de réaction de Newton.
Plusieurs équipes dans le monde essaient depuis plusieurs années de prouver l’existence de cette force qui potentiellement ouvre des
perspectives vertigineuses, dignes de la science fiction [2].
Depuis plus de 3 ans, certains membres du Groupe de Recherche en Electromagnétisme du laboratoire LAPLACE s’intéressent à ce sujet
afin de se forger une opinion et de répondre aux requêtes du CNES sur cette problématique.
La démarche entreprise par l’équipe aborde aussi bien la démonstration expérimentale que les études théoriques. C’est dans ce cadre que
le sujet ci-dessous est proposé.
[1] H. White et al., Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, J. Prop. Power (2016),
http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EM/white_jpp_16.pdf
[2] http://www.huffingtonpost.fr/2016/11/18/lem-drive-ce-moteur-polemique-qui-defie-les-lois-de-la-physiqu/
Sujet :
Dans le cadre du programme de recherche commun entre le LAPLACE et la start-up toulousaine Anywaves, le stage visera les objectifs
suivants :
- Amélioration du banc de mesure existant avec un objectif de cent microNewtons de sensibilité.
- Conception et la fabrication d’une alimentation microonde sans contact de la cavité EM drive.
- Mise en œuvre expérimentale pour la démonstration de la présence d’une poussée.
- Etude de la faisabilité et l’intérêt d’une montée en fréquence du banc de mesure et de la cavité EM drive.
Le stagiaire aura à sa disposition un outil full wave de conception électromagnétique. Il s’appuiera largement sur les travaux déjà conduits
au sein du LAPLACE et d’Anywaves. Il sera associé à la réalisation mécanique des pièces conçues et à leur caractérisation tant
électromagnétique (paramètres S) que mécanique (mesure de poussée).
Contacter les responsables de stage pour de plus amples informations.
Profil recherché :
ème
• BAC +5 (master M2, élève ingénieur en 3 année)
• Formation théorique et pratique en électromagnétisme et microondes.
Connaissances requises :
• Autonomie et capacité d’interaction avec un encadrement pluriel.
• Connaissances de base sur les cavités microondes.
• Outils de simulation full-wave et mise en œuvre d’un banc de caractérisation.
Encadrement :
Jérôme SOKOLOFF : jerome.sokoloff@laplace.univ-tlse.fr
Olivier PASCAL : olivier.pascal@laplace;univ-tlse.fr
Nathalie RAVEU : nathalie.raveu@laplace.univ-tlse.fr
Olivier PIGAGLIO : olivier.pigaglio@laplace.univ-tlse.fr
Nicolas CAPET : nicolas.capet@anywaves.eu.
Lieux et conditions particulières : LAPLACE sites UPS et INPT, Toulouse
Rémunération : oui.
Possibilité de poursuite en thèse : oui.
Durée : 5 mois minimum.
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 8 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
R Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
R Mathématiques Appliqués
R Plasmas
2017 / 2018
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Validation d'outils numériques de la plate-forme MACOPA pour le couplage plasma/micro-
ondes à haute pression.
Contexte :
La plate-forme logicielle MACOPA met en oeuvre des méthodes numériques pour la résolution d'équations aux dérivées partielles
instationnaires en se basant sur une intégration temporelle asynchrone. Ceci permet de traiter efficacement des problèmes de couplage
de plusieurs phénomènes physiques et/ou fortement multi-échelles.
Le code est constitué d'un module Navier Stokes multi-espèces compressible réactif pour la combustion, d'un module pour simuler les
décharges hors-équilibre dans les gaz, et d'un module chargé de résoudre les équations de Maxwell pour la propagation d’ondes
électromagnétiques. Le couplage des différents modules permet par exemple de simuler de la combustion assistée par plasma ou des
plasmas générés par micro-ondes.
Sujet :
Le stage doit permettre de valider/d'optimiser des outils numériques permettant la simulation de la création d'un plasma par micro-
ondes à haute pression. Les résultats obtenus seront comparés à ceux obtenus dans la littérature par d'autres méthodes numériques.
On évaluera par ailleurs l'influence des paramètres numériques et physiques sur les résultats obtenus.
Profil recherché :
Master 2 ou projet de fin d'études ingénieur avec un goût pour le calcul scientifique et la programmation et des connaissances dans le
domaine des plasmas.
Connaissances requises :
(recommandé) Fortran
Responsable(s) :
Ronan PERRUSSEL : perrussel@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 89
Olivier PASCAL : olivier.pascal@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 88 56
Thomas UNFER (ASYNCO) : thomas.unfer@laposte.net
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site N7
Equipe GRE
Possibilité de poursuite en thèse : non
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 9 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
R Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr R Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 R Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Etude de l’ablation de matériaux métalliques par un arc électrique
Contexte :
L’ablation des matériaux en présence d’un arc électrique est un phénomène existant dans de nombreuses situations telles que la
coupure du courant dans des disjoncteurs haute-tension et basse-tension, la découpe de métaux ou encore lors du foudroiement d’un
aéronef. Cette ablation impacte directement le comportement de l’arc dans le dispositif où il se produit. Ainsi dans les disjoncteurs
haute-tension, l’ablation du cuivre provenant des électrodes change littéralement la nature du gaz plasmagène, modifie le
comportement de l’arc et impacte la coupure du courant. Il est donc nécessaire de bien comprendre les mécanismes d’ablation. Bien
que la coupure du courant soit assez bien étudiée d’un point de vue expérimental, sa description par des modèles d’interaction reste
encore relativement simplifiée de par la complexité de la physique mise en jeu.
Sujet :
L’équipe Arc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques (AEPPT) du Laplace développe depuis peu des modèles pour prendre en
compte l’ablation de matériaux provoquée par des arcs notamment le métal en provenance des électrodes. Dans ce cas précis, il est
dans un premier temps nécessaire de décrire correctement l’interaction arc-électrode à l’aide de modèles prenant en compte la
structure des zones proches électrode (Gaine – pré-gaine). Il faut ensuite décrire les phénomènes liés à l’ablation (création d’une couche
de Knudsen, ablation des électrodes…) afin de quantifier la quantité de métal ablaté. Un code 1D décrivant l’ablation a été développé
pour du cuivre et implanté dans des « User Defined Subroutines » du logiciel Ansys-Fluent pour décrire des configurations d’arc
transféré ou d’arc soufflé en 2D axisymétrique.
Le stagiaire devra dans un premier temps réaliser une bibliographie sur les phénomènes d’ablation et les phénomènes aux électrodes.
Il prendra ensuite en main le code développé sous Ansys – Fluent pour modéliser une configuration d’arc transféré en 2D, dans une
atmosphère d’argon et des électrodes en cuivre. Pour différentes valeurs d’intensité du courant plusieurs cas seront étudiés, afin d’en
tirer les tendances du comportement de l’arc en fonction de la quantité ablatée.
Profil recherché :
Le candidat devra avoir une bonne connaissance des domaines de la physique appliquée (Matériaux, mécanique des fluides, Physique
statistique). Des connaissances en physique des plasmas et du logiciel ansys-Fluent seraient un plus.
Connaissances requises :
Les aptitudes du stagiaire, son autonomie, la prise en main des outils et la prise d’initiative sont autant de points qui seront regardés
et appréciés en vue d’une poursuite du sujet en thèse.
Responsable(s) :
Pierre FRETON : pierre.freton@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 33
Jean-Jacques GONZALEZ: gonzalez@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 68 55
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Equipe Arc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques
Possibilité de poursuite en thèse : oui
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 10 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 R Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Etude et caractérisation de la présence des vapeurs métalliques lors d’une phase de
coupure du courant dans un disjoncteur basse tension.
Contexte :
L’arc électrique est présent dans de nombreux procédés ou systèmes tels que la métallurgie (soudage, découpe de métaux …) ou encore
la coupure du courant avec les disjoncteurs haute tension et basse tension. Le passage à l’arc engendre la présence d’un plasma
thermique se caractérisant par des températures élevées (supérieures à 10000K au sein de la décharge), une densité électronique
17 3 2
supérieure à 10 électrons/cm (à la pression atmosphérique) et des flux d’énergie de l’ordre de 10MW/m au niveau des pieds d’arc.
Sujet :
Au sein d’une installation électrique, les appareils de coupure tels que le disjoncteur basse tension doivent permettre de protéger les
utilisateurs. Lors de l’apparition d’un défaut, nous avons l’ouverture d’un contact qui engendre l’apparition d’un arc électrique qui va
se déplacer sous l’effet de forces électromagnétique et de pression vers une chambre de coupure où il sera fractionné. Ce découpage
engendre une augmentation de la tension aux bornes du dispositif et donc une limitation du courant. Par ailleurs, l’interaction de l’arc
avec les différents matériaux avoisinant (rails métalliques, parois plastiques) viennent contaminer le milieu plasmagène et modifier la
tension aux bornes du dispositif.
Dans le cadre de ce stage, nous souhaitons mettre en place une maquette simplifiée afin de caractériser la décharge lors d’une phase
de coupure. Cette dernière sera reproduite à l’aide d’un banc capacitif permettant de générer une demi alternance de courant de 10kA
crête. Au cours du stage, nous souhaitons caractériser la production de vapeurs au sein de la décharge et dans son environnement
proche. Pour cela, il sera nécessaire de combiner des mesures par spectroscopie optique et imagerie rapide. L’exploitation de ces
résultats passera également par la simulation de spectres synthétiques afin de caractériser au mieux le milieu plasmagène et de corréler
l’ensemble sur une phase de coupure.
Profil recherché :
Master ou ingénieur ayant des connaissances de base en physique des plasmas et rayonnement dans les gaz.
Connaissances requises :
Physique des plasmas, physique atomique, spectroscopie optique.
Responsable(s) :
Mathieu MASQUERE : masquere@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 68 54
Yann CRESSAULT : cressault@laplace.univ-tlse.fr , 05 61 55 82 21
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Possibilité de poursuite en thèse : oui
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 11 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 R Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Etude du champ électrique dans un disjoncteur haute-tension.
Contexte :
Dans le domaine de la haute tension, une des priorités des constructeurs consistent à augmenter la fiabilité de leurs appareillages afin
de réduire leurs défaillances. Ces efforts portent essentiellement sur les aspects mécaniques et diélectriques du matériel. Le
développement de modèles numériques a contribué également à l’optimisation des géométries et des écoulements de gaz. L’évolution
des normes dans ce domaine génère des reconsidérations régulières de ces appareillages comme les disjoncteurs haute-tension. L’un
des points important concernent les contraintes subies par les appareils de coupure dues au rétablissement de tension qui peut
dépasser les limites acceptables des installations. Dans les disjoncteurs Haute-Tension, l’évolution porte majoritairement sur une
utilisation optimale de l’énergie de l’arc, une réduction de la géométrie, une réduction de l’énergie nécessaire à la mise en vitesse des
contacts, le remplacement du gaz par un gaz moins polluant. L’intérêt se porte donc sur la simulation du fonctionnement dynamique,
la simulation de la coupure à faibles courants (dits capacitifs) et la simulation de la coupure à forts courants. Pour les courants capacitifs,
le niveau de tension de tenue diélectrique entre contacts doit être supérieur à celle du réseau. Le prédimensionnement de la chambre
de coupure passe par une simulation du champ électrique et un calcul de la composition du gaz tout au long du déplacement de la
partie mobile de la chambre de coupure.
Sujet :
Dans le cadre de ce stage, vous serez amené.e à réaliser les tâches suivantes :
- vous familiariser sur le domaine de la haute tension
- faire un état de l’art sur les études du champ électrique E (ou E/N) dans des gaz utilisés en Haute-Tension
- développer les étapes permettant de remonter à ce champ E/N à partir de composition déjà calculées
- comparer différents E/N obtenus pur différents gaz utilisés dans l’équipe
Profil recherché :
Master ou ingénieur ayant des connaissances de base en physique des plasmas et génie électrique (Haute Tension).
Connaissances requises :
Physique des plasmas, Disjoncteurs
Responsable(s) :
Philippe TEULET teulet@laplace.univ-tlse.fr , 05 61 55 82 21
Yann CRESSAULT : cressault@laplace.univ-tlse.fr , 05 61 55 82 21
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Possibilité de poursuite en thèse : oui
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 12 Offres de stages 2017-2018Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
o Electromagnétisme
o Energétique
http://www.laplace.univ-tlse.fr o Matériaux
o Mathématiques Appliqués
2017 / 2018 R Plasmas
o Systèmes Electriques
o Autre(s) :
Titre : Comparaison des formalismes de calcul des sections efficaces et des taux de réaction des
processus collisionnels inélastiques électron-atomes
Contexte :
La plupart des études expérimentales ou théoriques de procédés impliquant des plasmas thermiques générés par des arcs électriques
sont fondées sur l’hypothèse d’un milieu en équilibre thermodynamique local (ETL). Or, il est clairement établi que l’hypothèse de l’ETL
n’est plus valide dans certaines zones du plasma : au voisinage des électrodes (gaines cathodique et anodique) et des parois (tuyères
de torches ou buses de disjoncteurs), et dans les zones périphériques externes de l’arc où les phénomènes de turbulence et de pompage
du gaz froid environnant jouent un rôle important. L’ETL peut également être mis en défaut lors de la phase d’extinction de l’arc ou au
sein de la colonne de plasma dans les cas d’arcs de faible puissance (par exemple un arc de bougie automobile pour l’allumage de la
combustion). La température sur l’axe du plasma reste alors relativement faible et les collisions ne sont pas suffisamment efficaces
pour assurer une équipartition de l’énergie entre les différentes espèces chimiques. Les électrons ont alors une température cinétique
(Te) supérieure à celle des particules lourdes (Tg). Pour étudier théoriquement ce type de décharge en tenant compte de la présence
éventuelle d’écarts à l’équilibre thermique, il est nécessaire de mettre en place des banques de données multi-températures de
propriétés thermodynamiques et de coefficients de transport (en fonction des températures cinétiques des électrons et des particules
lourdes Te et Tg). L’étape initiale pour l’obtention des propriétés 2T du plasma est le calcul de sa composition. La technique la plus
aboutie permettant d’obtenir la composition du plasma nécessite le développement d’un modèle collisionnel-radiatif fondé sur la
disponibilité d’une banque de données de sections efficaces ou de taux de réaction pour l’ensemble des processus collisionnels
inélastiques susceptibles de se produire au sein du milieu plasma. Le sujet de stage proposé est lié à cette problématique puisqu’il
concerne le calcul des sections efficaces et des taux de réaction des processus d’excitation et d’ionisation de différentes espèces
atomiques par impact électronique.
Sujet :
Le travail à réaliser va être scindé en plusieurs étapes :
- Etude bibliographique afin de recenser dans la littérature les sections efficaces expérimentales (ou les taux de réactions)
disponibles pour des processus d’excitation (transitions optiquement permises ou interdites) et d’ionisation atomiques par
impact électronique ;
- Etude bibliographique permettant d’inventorier les différents formalismes de calcul des sections efficaces d’ionisation et
d’excitation atomiques par impact électronique ;
- Calcul des sections efficaces et des taux de réaction au moyen des différents formalismes disponibles et comparaison avec
les sections efficaces ou les taux de réaction expérimentaux afin de déterminer la méthode calcul la plus adaptée à chacun
des processus collisionnel.
Les atomes étudiés seront l’argon, l’azote, l’oxygène et le carbone, afin de couvrir les besoins pour des plasmas d’argon, d’air et les
mélanges air – carbone.
Profil recherché :
Master ou ingénieur ayant des connaissances en physique des plasmas (physique atomique, collisions, thermodynamique, …).
Connaissances requises :
Physique des plasmas, physique atomique, ….
Responsable(s) :
Philippe TEULET : teulet@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 82 21
Yann CRESSAULT : cressault@laplace.univ-tlse.fr , 05 61 55 82 21
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Possibilité de poursuite en thèse : oui
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