JCJC - Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs

– MKIDs

Résumé de soumission

Les détecteurs à basse température sont aujourd?hui matures et indispensables à plusieurs domaines. On trouve des applications dans les domaines scientifique et industriel pour des détecteurs rapides à haute sensibilité. Depuis plusieurs décennies, le développement des détecteurs à basse température s?est concentré sur la conception de pixels individuels. Il s?agit, par exemple, des photoconducteurs et des bolomètres, des calorimètres magnétiques (MMC), des jonctions tunnels supraconductrices (STJ), des senseurs à transition supraconductrice (TES). Néanmoins, ces dispositifs se prêtent mal à la réalisation de matrices avec un grand nombre de pixels où on cherche à la fois une grande vitesse de lecture (grande largeur de bande) et une haute sensibilité. Les technologies utilisées actuellement pour la réalisation de matrices de détecteurs sont limitées par la complexité de fabrication et en nombre de pixels. Dans cette proposition, nous cherchons à démontrer un nouveau type de détecteurs basé sur des résonateurs supraconducteurs. Une réalisation récente est le « Détecteur Micro-onde à Inductance Cinétique » (Microwave Kinetic Inductance Detector ? MKID) dans lequel un fil supraconducteur est intégré dans un circuit micro-onde résonant. Des petites variations de l?inductance cinétique (l?impédance de surface) du fil induisent une variation de la fréquence de résonance que l?on peut mesurer. Ces détecteurs sont simples à fabriquer et naturellement compatibles avec le multiplexage fréquentiel d?un grand nombre de canaux. Le multiplexage est une technique qui consiste à transmettre plusieurs signaux dans un même canal de transmission. Dans le contexte des détecteurs à basse température, il s?agit de partager une ligne entre plusieurs pixels. Le multiplexage temporel consiste à consacrer une fraction du temps à chaque pixel. Cela demande au minimum un transistor par pixel qui est utilisé comme commutateur et augmente considérablement la complexité de la réalisation de la matrice. La période de commutation doit être plus courte que le délai entre deux événements à détecter. Le multiplexage fréquentiel consiste à allouer une bande de fréquence à chaque pixel, à la manière d?un émetteur de radiodiffusion. Il n?est plus nécessaire d?utiliser un commutateur car les signaux sont transmis simultanément. Cette simplification permet de réaliser sans difficulté particulière des réseaux de plusieurs milliers de détecteurs. Une part importante du travail de cette proposition consiste à développer l'électronique analogique et numérique de lecture pour des grandes matrices de détecteurs utilisant le multiplexage fréquentiel. Nous anticipons plusieurs applications à ces matrices MKIDs comme le développement de détecteurs pour l?astronomie millimétrique et submillimétrique, une sonde d?hélium pour les expériences en hydrodynamique cryogénique, un nouveau type de détecteur pour les mesures de la désintégration béta dans les matériaux radioactifs, et un spectromètre radiofréquence pour des applications de suivi de l?atmosphère (SWIFTS). Avec la réalisation des équipements cryogéniques essentiels à cette recherche et les collaborations étroites de l?équipe dans la communauté des basses températures, nous pensons disposer d?atouts très favorables à l?émergence d?une nouvelle thématique. Nous avons très récemment démontré le principe d'un détecteur d?hélium avec un résonateur supraconducteur à Grenoble [Grabovski, G. J., Swenson , L. J., Buisson O., Hoffmann, C., Monfardini A., Villégier, J.-C., Applied Physics Letters, 93, 134102 (2008)]. Cette réalisation est une première preuve de la viabilité de cette recherche. Avec un financement de l?Agence Nationale pour la Recherche, nous disposons d?une ressource de 4-5 homme-ans pour être à la pointe de ce domaine prometteur. L?équipe se compose essentiellement de jeunes chercheurs et jeunes ingénieurs. Cinq des neuf participants avec un emploi statuaire (78 / 105 personnes.mois) ont moins de 38 ans et pris leurs fonctions récemment. La participation de plusieurs chercheurs experts ajoute un savoir faire technique et une expérience scientifique inestimable.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

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Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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