Thomas Adam
​Equipe LCCS
​ Département des Systèmes Basses Températures (DSBT)​​​​​

Pour des missions scientifiques novatrices – telles que l’étude de l’univers chaud et énergétique ou du fond diffus cosmologique – dont les détecteurs fonctionnent à très basses températures (jusqu’à 50 mK), la sensibilité thermique aux microvibrations (par exemple de roues à réaction ou de cryoréfrigérateurs) est critique. Cette thèse avait pour but de mieux maîtriser la sensibilité thermique des systèmes cryogéniques essentiels à ces missions. Nous avons conçu un banc d’essai sensible, dédié à l’étude de la dissipation due aux microvibrations. En utilisant des méthodes d’excitation et de détection spécifiquement développées pour nos travaux, nous avons pu induire des niveaux d’excitation mécanique inférieur au millième de g et observer des niveaux de dissipation inférieurs au microwatt. Nous avons quantifié la dissipation dans un interrupteur thermique à gaz d’échange (un dispositif cryogénique omniprésent dans les applications spatiales sub-Kelvin) et étudié la localisation et la nature des phénomènes qui la provoquent. Notre travail a été principalement expérimental. Nous nous sommes aussi appuyé sur un modèle simple de dissipation thermomécanique pour interpréter nos mesures. Pour une excitation mécanique autour de 1 mgrms, une dissipation due aux microvibrations atteignant 1 μW a été observée, à 1,2 K et à 4,2 K. Des Q facteurs élevés (>1000) de notre interrupteur thermique (ainsi que des variations de celui-ci) ont été mesurés, ce qui nous a permis d’observer la dissipation d’éléments flexibles amortis accrochés à notre objet de test (par exemple, des fils de l’instrumentation) dû à leurs oscillations forcées. Notre travail s’applique aux systèmes cryogéniques pour les missions scientifiques à basse température, tels que Athena, un futur observatoire spatial à rayons X, mais également au-delà du domaine spatial, par exemple pour les technologies pour les ordinateurs quantiques, qui nécessite des températures très basses et stables également.