a 254 nm. Pour pallier `a cela, il faut chauffer le queusot. Deux syst`emes de chauffage pr´eexistaient au niveau des ampoules (d’analyse et de pompage). J’ai pu d´eterminer la temp´erature minimale de chauffage qui est de l’ordre de 40◦C. Compte tenu de l’importance du chauffage, les syst`emes de chauffage pr´e-existants ont ´et´e am´elior´es. En particulier le contact entre le queusot et le chauffage au niveau de la lampe de pompage a ´et´e revu de mˆeme que l’isolation thermique entre les lampes et l’ext´erieur pour ´eviter les courants d’air froid.
1.4 Tests et caract´erisation des g´en´erateurs micro-ondes
Lorsque le syst`eme nous a ´et´e confi´e, les g´en´erateurs micro-ondes ´etaient us´es et peu fiables. Les magn´etrons, qui sont la partie active de ces g´en´erateurs ont ´et´e plusieurs fois chang´es avant que la d´ecision soit prise de changer les g´en´erateurs eux-mˆemes.
Le choix des g´en´erateurs s’est fait en collaboration avec le groupe plasma du LPSC. En particulier, nous avons pu utiliser leurs g´en´erateurs pour les tester avec nos ampoules. Ces tests nous ont permis de porter notre choix sur un mod`ele de Kuhne electronics (r´ef´erence KU SG 2.45-30A) qui fournit une puissance de 2 `a 30 W sous la forme d’ondes `
a 2450 MHz. Ce g´en´erateur fournit par ailleurs plus de mesures de contrˆole que nos anciens g´en´erateurs. En particulier il fournit une mesure de la puissance r´efl´echie qui nous permet de r´egler finement les cavit´es, ce qui est une avanc´ee par rapport `a la situation pr´ec´edente o`u le r´eglage des cavit´es ´etait fait en aveugle. Lors de cette premi`ere s´erie de tests, on a pu remarquer qu’il est quasiment impossible de faire fonctionner nos ampoules dans les halls exp´erimentaux tr`es bruyants du groupe plasma. Nous reviendrons par la suite sur la sensibilit´e de nos ampoules au bruit acoustique.
Le crit`ere de choix de ce g´en´erateur est le niveau de bruit de la lumi`ere ´emise par l’ampoule lorsqu’elle est aliment´ee par un g´en´erateur. On veut que ce bruit soit minimal et pour cela il faut une alimentation stable. Ce bruit contribue de fa¸con lin´eaire `a l’incertitude sur la mesure de la fr´equence de pr´ecession des atomes de mercure (voir Eqt. I.5.32).
La mesure de ce bruit est assez simple `a mettre en œuvre, elle consiste `a mesurer les fluctuations de l’intensit´e lumineuse en alignant un photomultiplicateur avec la lampe. Ce photomultiplicateur, qui est un mod`ele r´ecent ´equivalent `a celui que l’on trouve sur le spectrom`etre, a une gamme de d´etection fine autour de 254 nm et ainsi seule la raie du mercure est visible.
La limite inf´erieure de ce bruit est le ”bruit de photons” qui est une cons´equence de l’aspect quantique du photon. L’expression de son amplitude au niveau de la cathode du photomultiplicateur par rapport `a celle du signal est [59] :
an I0 = s 2e∆f (1 + VG) Ic (1.10) o`u e est la charge de l’´electron, ∆f est la bande passante de l’´electronique, VG est la variance relative du gain du photomultiplicateur et Ic est le courant au niveau de la cathode. Si l’on se place au niveau de l’anode, sachant que l’intensit´e `a ce niveau vaut Ia = IcG o`u G est le gain du photomultiplicateur et que l’on mesure une tension U via une r´esistance de charge R = 1 MΩ, on s’attend `a :
an I0 =
s
2e∆f (1 + VG)G
U/R (1.11)
Notre chaˆıne d’acquisition se caract´erise par un filtrage Q = 5 ce qui permet de poser ∆f ≈ 2 Hz. On sait par ailleurs [59] que 0.3 < VG < 1 pour les photomultiplicateurs et que sous une tension de 500 V le gain de notre photomultiplicateur est de 2.5 × 103. Lorsque la tension mesur´ee est 1 V, la valeur rep`ere de fonctionnement cela conduit `a un bruit minimum :
4.6 × 10−5 < an
I0 < 5.7 × 10−5 (1.12)
Des mesures d´edi´ees, ont permis de mesurer l’amplitude du bruit de la lumi`ere lorsque l’´energie est fournie `a l’ampoule par l’ancien g´en´erateur (l’amplitude sera not´ee dans ce cas an,ancien) d’une part et celle lorsque l’´energie est fournie `a l’ampoule par le nouveau g´en´erateur (an,nouveau).
an,ancien
DC = 7 − 9 × 10−5
an,nouveau
DC = 7 − 9 × 10−5 (1.13)
On observe que le niveau de bruit mesur´e est tr`es proche du bruit minimal pr´edit ne tenant compte que des effets quantiques. Cela nous montre que la marge de manœuvre pour diminuer le bruit est tr`es faible. L’autre observation est que le niveau de bruit du nouveau g´en´erateur semble ˆetre le mˆeme que celui de l’ancien. C’est exact si l’on compare les valeurs de 1.13 qui sont le niveau de bruit minimal observ´e. On a pu observer que lorsque l’ampoule est contrˆol´ee par l’ancien g´en´erateur, ce niveau de bruit peut augmenter d’un facteur dix pendant un intervalle de temps tr`es court. Cette observation n’a jamais ´et´e faite avec les nouveaux g´en´erateurs qui semble donc avoir un comportement plus stable qui maintient le niveau de bruit mesur´e au niveau le plus bas, proche du minimum. Les mesures, faites sur l’appareillage, confirment ces mesures.
Ces mesures de bruit nous ont de plus permis de d´eterminer les facteurs environne-mentaux qui influencent ce niveau de bruit :
– les courant d’air froids, – le bruit acoustique, – les vibrations.
On peut s’´etonner de ne voir aucune diff´erence notable entre le niveau de bruit des ampoules lors des tests dans une salle calme et `a l’ILL quand on connaˆıt le niveau du fond sonore du niveau D de l’ILL. Nous pensons que tant que le fond sonore est constant il influence peu le fonctionnement des ampoules.
2. Mod´elisation de la chambre de polarisation du
mercure
Dans le but de diminuer l’erreur statistique de mesure du champ magn´etique par le co-magn´etom`etre mercure, un mod`ele de la chambre de polarisation a ´et´e d´evelopp´e. Il a pour objectif de comprendre les principaux param`etres qui influencent la polarisation de la vapeur `a la fin d’un cycle de pompage optique. Une caract´eristique de notre syst`eme rend notre mod´elisation plus complexe et doit ˆetre prise en consid´eration, c’est le fait que la chambre se remplit au fur et `a mesure en mercure. En effet, la source produit du mercure en continu. La densit´e dans la chambre de polarisation n’est de ce fait pas constante dans le temps, ce qui complique un peu le syst`eme d’´equations ´etabli dans ce chapitre.
Dans un premier temps, je vais d´ecrire le processus de pompage optique lui-mˆeme et dans un second, tous les processus de d´epolarisation vont lui ˆetre ajout´es.