Preamplificateur supraconducteur a base de squid dc comparaison de differents amplificateurs a faible niveau de bruit appliques a la mesure de resonance nucleaire de petits echantillons

Superconducting preamplifier using dc squid comparison between different low-noise amplifiers used to amplify nuclear resonance signals for small samples

• Auteur / Autrice : Olivier Hubert
• Direction : Daniel Bloyet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Caen

Résumé

Le but de nos travaux etait d'etudier en detail le fonctionnement de l'amplificateur a squid mais aussi de comparer ses performances a celle des amplificateurs a base de semi-conducteurs plus faciles a mettre en uvre: l'objectif final etant de prelever a basse temperature un signal faible de type resonance magnetique nucleaire. Dans cet esprit, nous avons effectue a partir du modele e#n-i#n un etat de l'art des amplificateurs a base de semi-conducteurs a faible niveau de bruit refroidis ou non. Nous presentons aussi un etat de l'art des amplificateurs a base de jonctions josephson, de leur mode de fonctionnement et des modeles proposes pour predire leur comportement. Nous montrons clairement par calcul la superiorite de l'amplificateur a squid compare aux autres amplificateurs dans le cas ou l'echantillon a analyser est de faible taille. L'etude experimentale a consiste a caracteriser differents squid dc a basse temperature critique dans un mode de fonctionnement classique mais sur une grande bande de frequence. Ce travail a permis non seulement de verifier la validite et les limites des modeles donnes dans la litterature mais aussi d'apprehender l'ensemble des problemes de mise en uvre afin d'optimiser notre chaine de mesure. De plus, nous avons developpe une methode d'amplification par changement de frequence et propose un modele simplifie base sur la reponse tension-flux du squid qui explique qualitativement les resultats experimentaux. Cette methode qui est susceptible de fonctionner sur un tres large domaine de frequence, permet d'adapter l'impedance de sortie du squid ; elle exploite donc correctement les potentialites de l'amplificateur a squid. La meilleure sensibilite en flux obtenue a la frequence de 500 khz est de 5,3 10#-#6 (quantum de flux)/hz#1#/#2. L'amplificateur a squid apparait comme un outil de spectrometrie performant mais avec des conditions d'utilisations precises (taille de l'echantillon, temperature) et une mise en uvre delicate