machine pour métastable hélium : Une enquête sur les attributs de piégeage, de refroidissement et de détection de métastable hélium
Auteur / Autrice : | Lynn Hoendervanger |
Direction : | Chris Westbrook |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 03/10/2014 |
Etablissement(s) : | Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 1998-2015) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry / Optique atomique |
Jury : | Président / Présidente : Philippe Roncin |
Examinateurs / Examinatrices : Michèle Leduc, David Clément | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Perrin, Wim Vassen |
Mots clés
Résumé
Cette thèse décrit le travail accompli au cours des trois dernières années sur la nouvelle expérience d’Hélium métastable de l'Institut d'Optique à Palaiseau.Le premier chapitre décrit une étude visant à améliorer à la fois l'efficacité et la précision du système de détection par galettes à micro-canaux (MCP). Nous avons fait des mesures avec des galettes recouvertes d'une couche d'or sur la face avant, obtenant un accroissement de l'efficacité de détection mais également une réduction de la précision. L'ajout d'une tension intermédiaires entre les deux galettes empilées a au contraire améliorer à la fois l'efficacité et la précision des MCP, en l’absence d’une couche d’or.Le deuxième chapitre est consacré à la construction de l'appareil expérimental pour le refroidissement et le piégeage d’atomes. L’excitation de l'état fondamental de l’Hélium à l'état métastable est décrite, ainsi que la collimation et le refroidissement ultérieur par Zeeman lent du faisceau atomique chaud résultant. Le faisceau ralenti est alors capturé dans un piège magnéto-optique (PMO), dans lequel nous avons capturé 8x108 atomes.Dans le troisième chapitre une étude originale du refroidissement Doppler tridimensionnel dans un PMO et une mélasse désaccordée vers le rouge de la transition atomique est discutée. L’atome d’Hélium métastable est unique et ses propriétés ont permis une telle étude. En effet, les faibles densités atomiques impliquent qu’il n'y a pas de diffusion multiple de photons d’une part, et la faible masse et la faible largeur de la transition 23S1 -> 23P2 rend inefficace les processus de refroidissement sous la limite Doppler. Ces conditions nous ont permis d’observer pour la première fois à trois dimensions un gaz refroidit dans le régime Doppler.Le quatrième chapitre présente une étude sur les collisions dans un piège magnéto-optique d’Hélium métastable. Les collisions Penning induites par la lumière, en particulier à des intensités élevées et à des fréquences proches de la fréquence de transition, sont responsables de pertes élevées d’atomes piégés. Nous mesurons le coefficient de taux associé à ces pertes, Ksp = 2,8 ± 0,4 x 10-7cm3/ s.