Le pompage de la chambre de science est un élément crucial au bon fonctionnement de notre montage expérimental. En effet, pour le bon déroulement de nos expériences, il est nécessaire de limiter les pertes par collision avec le gaz résiduel. D’une part, pour condenser notre nuage d’atomes, il faut que le taux de perte soit assez petit pour que les pertes soient négligeables sur la durée de l’évaporation (de l’ordre de la seconde [38]). D’autre part, pendant la phase d’imagerie, il nous souhaiterons que la probabilité de perdre 1 % des atomes pendant le temps d’acquisition (1 s) soit petite, il nous faut donc un taux de pertes inférieur à 0,01 s−1(correspondant à un temps de vie de 100 s). Dans
la thèse de Y. Bidel [57], une pression de 6 · 10°9mbar permet d’obtenir un taux de perte
par collision avec le gaz résiduel de 5 s−1. Dans celle de M. de Escobar [58], une pression
d’1,3 mbar permet d’obtenir une durée de vie de 30 s (taux de perte ° = 0,03s°1). Le taux
de perte étant proportionnel à la pression de gaz résiduel, nous en déduisons que nous obtiendrons le temps de vie souhaité pour une pression de quelques 10°11mbar1.
Comme dit précédemment, le pompage de la chambre de science est réalisé au tra- vers du hublot CF40 placé sur la bride haute de la chambre de science. Une croix CF40 a été installée au dessus de la chambre de science afin de bénéficier d’accès pour le pom- page, comme présenté sur la figure 3.5. Sur un des ports de la croix, nous avons mis en place une jauge à cathode froide IKR 070, qui permet théoriquement de mesurer des pressions jusqu’à 1· 10°11mbar. On a installé sur un second port une vanne d’angle2per-
mettant de brancher et débrancher un pompage primaire et secondaire (pompe turbo- moléculaire) pour les premières étapes de vide de la chambre de science (> 10°8mbar).
Sur un troisième port de la croix, nous avons placé une pompe duale NEXTorr D200-5 qui permet d’une part un pompage ionique et possède d’autre part un matériau getter que nous pouvons activer pour améliorer l’efficacité de pompage de la pompe d’un fac- teur 50 environ (d’après la documentation de la pompe). La capacité de pompage du dioxygène de cette pompe est de 200 L s−1dans des conditions d’utilisation optimales.
La difficulté de pompage de cette partie du montage réside dans l’impossibilité de placer le matériau getter de la pompe au sein de la chambre de science. En effet, à cause du trop grand nombre d’accès optiques que notre expérience requiert, nous n’avions plus de port disponible pour y faire pénétrer la pompe. La première solution que nous avons mise en place présente le grand désavantage d’ajouter un coude à 90° entre la pompe et la chambre de science. De plus, pour ne pas encombrer l’axe vertical la pompe est placée dans un tube de diamètre 38 mm ce qui réduit d’un facteur 2 son efficacité de pompage nominale (d’après l’équipe technique du fabricant de la pompe). Il est pos- sible de déterminer la vitesse de pompage effective de la chambre de science à partir de la conductance du coude. Pour l’azote, la conductance d’un tube de diamètre D et de longueur L est donnée par : Ctube=12.1ÆD
3
L , où Æ =
1 1 + 4D/3L
3. Avec un coude à
1. En utilisant la valeur de section efficace de collision moyennée sur les vitesses entre l’argon et le rubi- dium de la thèse de J. Van Dongen [59] (environ 10°19cm3/s), ainsi que la loi des gaz parfaits, à température
ambiante on trouve que la pression devrait être de 4 · 10°10mbar. Cette pression paraît trop optimiste par
rapport aux observations expérimentales habituelles... 2. VAT Angle Valve - ref : 54132-GE02-0001
90°, cette conductance est diminuée d’un facteur 2. La vitesse de pompage effective de la chambre de science serait donc : v1
eff = 2 Ctube+
2
vpompe, où vpompe=200 L s
−1est la vitesse de
pompage nominale de la pompe. Le tube à travers lequel nous pompons la chambre de science étant de diamètre 38 mm et de longueur 50 mm, la vitesse de pompage effective serait donc de 25 L s−1, c’est-à-dire 10 fois inférieure à notre vitesse de pompage nomi-
nale. Nous avons d’ores et déjà choisi de modifier cette partie du montage afin d’amélio- rer le pompage de la chambre de science (voir partie 4.4).
Nous n’avons pas réalisé de caractérisation précise du dégazage des différents élé- ments de la chambre de science afin de déterminer la vitesse de pompage nécessaire. Le choix de la pompe a été fait par comparaison avec des montages existants présentant eux aussi des optiques ainsi que des électrodes sous vide, comme l’expérience SHADOQ du groupe Optique Quantique du Laboratoire Charles Fabry. Sur cette expérience, ils uti- lisent une pompe ionique dont la vitesse de pompage est de 40 L s−1ainsi qu’une pompe
getter dont les caractéristiques sont très semblables à la nôtre [56]. Leur pompe ionique présente cependant une vitesse de pompage 10 fois plus grande.
Pompes ionique et getter Jauge IKR
Accès pompages primaire et turbo
Vanne tiroir
FIGURE3.5 – La partie supérieure de la chambre de science s’articule autour d’une croix
CF40 branchée sur l’ouverture supérieure de la bride de la chambre de science. Sur cette
bride sont raccordées : une jauge IKR à cathode froide (gamme de mesure : 5 · 10°3mbar !
1 · 10°11mbar), une vanne d’angle permettant de raccorder un groupe de pompage primaire
+ turbo, une pompe duale ionique/getter.
2.4 Une breadboard conçue pour les optiques autour de la chambre de