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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0617

DOMAINE DE RECHERCHE
Instrumentation / Sciences pour l'ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français

Etude d'une chaîne de mesures de température pour les cryo-générateurs spatiaux à l'aide d'une électronique cryogénique dédiée

RÉSUMÉ DU SUJET

Le travail proposé dans le cadre de cette thèse portera sur le développement de système de mesure à 50mK avec les sensibilités requises par l’asservissement d’un « cryo-cooler » de type ADR. Il sera réalisé dans le cadre d’une collaboration française avec le service des basses températures (SBT du CEA à Grenoble) et le laboratoire C2N du CNRS.

Un premier axe consistera à définir et dimensionner une chaine de mesure complète en étudiant différentes options de sondes 50mK : détecteurs de type MIS, NTD Ge ou Oxyde du Ruthénium. L’impact de leurs électroniques de lecture associées, cryogénique ou classique, dans un contexte spatial sera étudié.

La réalisation de l’électronique cryogénique sera faite en collaboration avec les équipes C2N qui développent des transistors de type GaAS-GaAlAs HEMTs capables de fonctionner à très basse températures (testés à 1K) avec des performances en bruit inégalées. Cette partie de thèse comportera un travail important de définition d’une architecture électronique à base de transistor HEMT capable de répondre aux contraintes de la spatialisation : environnement radiation, consommation électrique et dissipation.

Un deuxième axe de travail, plus prospectif, consistera à coupler le thermomètre qui aura les meilleures performances (défini durant la première phase) à des matériaux à haute capacité calorifique dans la gamme de température considérée. Les qualités du lissage apporté par ce couplage dépendront de la vitesse à laquelle le thermomètre (et/ou le cryogénérateur) sera utilisé. Une fois découplé des fluctuations thermiques, le filtrage des perturbations électriques permettra d'atteindre des sensibilités inégalées. Les tests de validation de l’ensemble de la chaine thermométrique seront réalisés dans un premier temps dans un cryostat à dilution situé au DAP puis validés sur un « cryo-cooler » ADR au SBT.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

ingénieur électronique analogique et instrumentation

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Département d’ingénierie des systèmes
Laboratoire d’Electronique Instrumentale
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Ayoub Bounab  

CEA
DRF/IRFU/DIS/LEI
CEA-Saclay
DRF-IRFU-DIS
91191 Gif-sur-Yvette CEDEX

Téléphone : +33 1 69 08 22 28

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Astronomie et Astrophysique d’Île de France
DIRECTEUR DE THÈSE

Jean-Luc SAUVAGEOT

CEA
DRF/IRFU/DAP/LSIS
CEA-Saclay
DRF-IRFU-DAP
91191 Gif-sur-Yvette CEDEX