Etude d'une source d'anions et d'électrons monocinétiques à partir d'atomes froids. Désexcitation d'atomes de Rydberg par radiation THz.

par Mélissa Vieille Grosjean

Projet de thèse en Lasers, molécules, rayonnement atmosphérique

Sous la direction de Daniel  Comparat.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire Aimé Cotton (laboratoire) , Matière froide corrélée (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Cette année nous nous sommes intéressés à la désexcitation d'atomes de Rydberg de Césium par radiation téra-hertz. Dans un premier temps le dessin de l'expérience a été fait et le dispositif effectivement installé. Celui-ci est composé d'un four qu'il a fallu monter, une enceinte (commerciale) sous vide. A l'intérieur de cette dernière sont installées des grilles qui, grâce à une forte tension électrique, permettent de créer un champ électrique. On trouve aussi des galettes de micro-canaux, pour la détection d'ions ou électrons. Enfin une lampe permet de simuler la présence d'un corps noir. La lecture et le traitement des données venant de tous les différents éléments ont été réalisés, les lasers d'excitation ont été alignés. L'expérience nous a donné des premiers résultats au printemps 2017, que j'ai présenté en conférence internationale (THz Days à Dunkerque, juin 2017). Depuis, j'ai étudié plus en détails les mécanismes de l'émission induite par le corps noir pour un atome de Rydberg alcalin, et différents codes ont été écrits ou améliorés afin de simuler notre expérience. Durant la dernière année, le projet est d'améliorer le dispositif expérimental, notamment la partie radiation téra-hertz. En effet, nous aimerions mettre en forme un faisceau dont la longueur d'onde est du domaine téra-hertz, mais en gardant seulement les fréquences utiles. Aussi, nous allons nous intéresser au guidage de ce faisceau vers l'enceinte à vide, c'est-à-dire trouver un bon guide d'onde, savoir quel matériau utiliser pour les hublots entre autres. Nous allons aussi devoir calibrer notre source, le plus important sera de savoir quelle est la puissance de notre source que nous envoyons effectivement au centre de l'enceinte. La suite du projet est la suivante: -maintenant à Janvier 2018 : installation d'un photo mixer pour réaliser un spectre THz bien choisi - maintenant à janvier 2018 : amélioration du dispositif expérimental existant (ajout de hublots, guidage des ondes THz) -février à avril 2018 : prise de données avec le nouveau dispositif -février à fin : rédaction du manuscrit - suite : comparaison avec les simulations

  • Titre traduit

    Study of a mono kinetic anion and electron source using cold atoms . Rydberg atoms de-excitation using THz radiations.


  • Résumé

    This year we have been interested in the de-excitation of Caesium Rydberg atoms by terahertz radiation. The first step was to design the experiment and the device has been installed. It is composed of an oven that had to be assembled, a (commercial) vacuum chamber. Inside the latter, grids are installed which, thanks to a high electrical voltage, create an electric field. There are also microchannel plates for ion or electron detection. Finally, a lamp can simulate the presence of a black body. The reading and processing of the data coming from all the different elements was carried out, the excitation lasers were aligned. The experience gave us initial results in the spring of 2017, which I presented at an international conference (THz Days in Dunkirk, June 2017). Since then, I have studied more in details the mechanisms of black-body induced emission for an alkaline Rydberg atom, and various codes have been written or improved to simulate our experience. During the next year, the project is to improve the experimental set-up, in particular the terahertz radiation part. Indeed, we would like to form a beam whose wavelength is of the terahertz domain, but keeping only the useful frequencies. Also, we will be interested in guiding this beam towards the vacuum chamber, i. e. finding a good waveguide, knowing what material to use for the windows and so on. We will also have to calibrate our source, the most important thing will be to know what is the power of our source that we are actually sending to the center of the chamber. The rest of the project is as follows: Now to January 2018: installation of a photo mixer to create a well chosen THz spectrum now until January 2018: improvement of the existing experimental set-up (addition of windows, THz waveguide) February to April 2018: data taking with the new device February to end: writing the manuscript continued: comparison with simulations