VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
Chapitre 2
Piéger et Refroidir des Ions
2.1 Principe du piège de Paul linéaire
Dans les années 1950, l’équipe de Wolfgang Paul révolutionne la spectrométrie de masse
avec un filtre de masse quadrupolaire [74] puis sur le même principe développe un piège à
particules chargées, le piège de Paul [75]. L’élement clef est l’utilisation d’un champ électrique
radiofréquence pour définir une force de rappel pour la particule. D’autres types de pièges ont
été ensuite mis au point comme le piège de Penning [76], fondé sur l’utilisation simultanée
d’un champ électrostatique et d’un champ magnétostatique, et les anneaux de stockage [77]qui
définissent une trajectoire où les ions circulent et ne confinent que deux degrés de liberté.
Ces pièges ont été largement utilisés pour la spectrométrie de masse, l’étude de particules
élémentaires (électron, proton, anti-proton), l’étude d’ions uniques en physique atomique, les
ions multi-chargés, la métrologie et plus récemment l’information quantique. L’apport scientifique
du confinement d’ions a été tel que la moitié du prix Nobel de 1989 fut conjointement
attribuée à Wolfgang Paul et Hans Dehmelt, qui a pour sa part apporté des contributions
très importantes dans le développement du piège de Penning. A la même date, et quarante
après le premier filtre de masse quadrupolaire, une équipe américaine met au point le piège
de Paul linéaire [78] en vue d’applications métrologiques.
2.1.1 Première approche
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Fig. 2.1 – Schéma d’un piège de Paul linéaire, formé de 3 paires d’électrodes
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