Service Techniques Expérimentales

Organigramme du service

 

Les expériences spatiales ou terrestres demandent de couvrir l'ensemble des techniques allant de la conception, la réalisation, les tests et mise au point de sous-ensembles d'instrumentation complexes.

Le service Techniques Expérimentales du laboratoire APC regroupe les métiers:

Il est composé d'une dizaine d’ingénieurs. Nos travaux comprennent  toutes les phases du développement de l’instrument : de la conception,  la réalisation, l’intégration, la vérification et son étalonnage jusqu’au management de projet et l’ingénierie système. Chaque membre du service est affecté à un ou plusieurs projets du laboratoire et  selon une organisation matricielle après analyse et accord de la Cellule de Suivi de Projets.

 

Moyens Techniques

Pour mener à bien les développements et tests associés aux projets, les membres du service ont accès à des suites logicielles et des matériels standards ou spécifiques :

  • Les logiciels

Les logiciels utilisés en optique à l'APC sont Zemax (simulation, design de systèmes optiques, calcul de performances...) et optocad (propagation de faisceaux gaussiens, simulation...). Les composants supraconducteurs RF sont simulés avec CST Microwave Studio et les ASIC fonctionnants à des températures cryogéniques sont dessinés en full custom avec CADENCE.

  • La salle blanche

L'APC dispose d'une salle blanche de 128m2 en classe ISO8. Cette salle accueille les expériences d'optique liées aux projets LISA et VIRGO. Une partie dédiée aux projets communs de l'APC héberge le simulateur spatial.

  • Le peigne de frequencies

Le laboratoire dispose d’un peigne de fréquences de marque MenloSystems. C’est un laser qui émet un ensemble de fréquences espacées de 250 MHz, sur une large bande spectrale (entre 1 et 2 micromètres). Chaque mode (ou fréquence) est verrouillé en phase, ce qui implique que l’émission de ce laser est pulsé, avec une fréquence de répétition de 250MHz. Chaque pulse dure quelques femtosecondes. Un peigne de fréquences a de nombreuses applications. Il peut permettre par exemple, une fois stabilisé sur une référence externe, de servir de référence de fréquence à n’importe quelle longueur d’onde (entre 1 et 2 micromètres). Il sert également de lien entre les radiofréquences et les fréquences optiques : si le peigne est stabilisé à 1,5micromètre, cette stabilité peut être récupérée sur sa sortie à 250MHz, puis convertie à 1GHz ou 10MHz pour être utilisée comme référence pour des appareils électroniques.

  • Le cryostat à dilution 100mK à tube pulse

C'est un cryostat de chez Oxford Instrument. C'est une dilution d'une puissance de 160 microW@100mK associé à un tube pulsé. Ce cryostat fonctionne en continu sans apport de fluide cryogénique. Il est dédié au développement de nouvelles architectures de détections pour la Cosmologie Observationnelle

  • L'analyseur vectoriel de réseau

L'analyseur vectoriel de réseau de chez ABmm couvre les fréquences de 70 à 220 GHz. Les dispositifs tels que par exemple des filtres ou des antennes peuvent être caractérisés soit à l'ambiante en mode quasi optique soit à des températures cryogéniques en mode guidé.

  • Low noise laboratory

Ce laboratoire (8.3 x 4.5 soit 37.5 m2) est dédié aux tests bas bruit à basse fréquence (0.1mHz-1Hz). Pour minimiser les vibrations extérieurs elle est installée dans les sous sols du bâtiment Condorcet de l'Université Paris-Diderot.

 

Expériences

  • R&D Bolomètres : L'objectif de R&D bolomètres est de développer un détecteur comportants quelques dizaines voir quelques centaines de bolomètres supraconducteurs dans le cadre des projets nationaux "Développements Concertés de Matrices de Bolomètres" (DCMB) et "B-Mode Superconducting Detectors" (BSD). Le projet BSD est une R&D destinée à développer une nouvelle génération d'architectures de détection à partir de composants plannaires supraconducteurs pour les missions spatialles ou observatoires au sol post-Planck dédiées à la détection des anisotropies polarisées du fond diffus cosmologique.
  • R&D SiPM : L'APC est impliqué dans un travail de R&D sur les technologies SiPM, pour (a) l'utilization de la technologie SiPM, (b) la caractérisation de SiPM pour des applications cryogéniques (TPC - DarkSide), (c) le développement de technologies spécifiques (ASIC CMOS) pour le design de matrices de SPAD.
  • Microélectronique Cryogénique : L’APC développe des dispositifs électroniques refroidis aux très basses températures (77 K, 4,2 K et 300 mK) pour la lecture et la mise en œuvre de capteurs supraconducteurs. 
  • QUBIC : Le projet QUBIC (Q-U bolometric Interferometer for Cosmology) a pour but de détecter les modes B du fond diffus cosmologique.
  • TARANIS : Taranis est un microsatellite du CNES destiné à l’étude des phénomènes atmosphériques transitoires liés à l’activité orageuse : « Terrestrial Gamma-ray Flashes » (TGFs), « sprites », « blue jets », « red giants », « elves » et des relations entre eux. Il est pour cela doté de plusieurs expériences d’imagerie visible, de mesure des champs électrique et magnétique, de détection des électrons et de mesure des photons X et gamma. 
  • eLISA : LISA est un projet de détection d'ondes gravitationnelles dans l'espace. L'APC mène des activités de R&D sur ce projet, en travaillant sur des parties optiques telles que l'interférométrie, la simulation et la stabilisation en fréquence de laser.
  • AdVIRGO : Le détecteur Virgo est un interféromètre de Michelson destiné à détecter des ondes gravitationnelles, solutions radiatives aux équations qui gouvernent la dynamique de l'espace-temps. Un détecteur avancé de deuxième génération (Advanced Virgo) est actuellement en préparation afin d'améliorer les performances et la sensibilité de détection. 
  • Euclid : L'Agence Spatiale Européenne (ESA) a sélectionné les missions M1 et M2 du programme Cosmic Vision: M2 est la mission Euclid (lancement prevu 2019) dans laquelle l'APC est impliqué avec le FACe pour le traitement des données.
  • ATHENA : Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics (ATHENA) est la deuxième mission spatiale de type Large (L2) du programme à long terme Cosmic Vision de l’ESA. Cette mission est dédiée au thème scientifique The hot and violent Universe qu’elle prévoie d’explorer avec la mise en orbite à l’horizon 2028 d’un grand observatoire d’astronomie X conçu par un consortium de instituts européens, en particulier de France, d’Allemagne et d’Italie, et avec une participation US et japonaise.
  • ANTARES/KM3NeT/ORCA : La Collaboration ANTARES construit un détecteur Cherenkov à 2500 m au fond de la mer Méditerranée, optimisé pour détecter les muons en provenance de neutrinos astrophysiques de haute énergie. La Collaboration KM3NeT developpe un futur télescope d’un km3. Le détecteur ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) est un détecteur Cherenkov subaquatique de neutrinos, prévu de faire partie de l'infrastructure KM3NeT distribuée.
  • EUSO-Ballon : C'est un prototype du futur télescope UV pour la détection de rayons cosmiques d’ultra-haute énergie à bord de la station spatiale internationale (ISS)