VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
4.4. PIÈGE IPIQ VERSION 2.0 89
dispose d’une seconde façon de mesurer le nombre d’ions, par exemple à partir du signal de
fluorescence.
Le détecteur est contenu dans une enceinte métallique reliée à la masse, afin que le signal RF
qui apparaît sur les conducteurs non protégés dans la chambre, n’entache pas le signal d’ion.
Les électrodes RF et DC sont reliées électriquement par paires. Lors de la phase de piégeage,
les électrodes DC sont reliées au zéro électrique, mais durant les spectres de masse, elles sont
alimentées par une tension oscillante de quelques volts pour exciter de manière paramétrique
le mouvement des ions (voir page 75).
Le piège a été caractérisé avec des ions Argon puis utilisé pour piéger des ions Strontium Sr + .
La démonstration du confinement a été faite par des mesures de temps de vie des ions dans
le piège. La méthode du refroidissement Doppler a pu être mise en oeuvre sur les ions Sr +
et démontrée par l’augmentation du temps de vie et la détection d’un signal de fluorescence.
Cependant la température obtenue n’était pas suffisamment basse pour atteindre le régime
cristallin.
La principale limitation de ce système est le chauffage RF qui y règne. La présence de la plaque
de maintient introduit une dissymétrie u potentiel électrique, et occasionne un déplacement
du minimum de potentiel moyen ressenti par les ions. En particulier, ce minimum ne correspond
plus au zéro électrique du champ radiofréquence généré par la paire d’électrodes RF.
Le nuage se répartit alors autour d’un axe où le micro-mouvement des ions n’est pas nul, ce
qui augmente l’amplitude moyenne du micro-mouvement des ions et l’effet du chauffage RF.
Il est plus difficile de refroidir le nuage, ce qui explique que le régime cristallin n’ait pas été
atteint.
En outre, le détecteur étant placé sur l’axe du piège, un faisceau envoyé dans cette direction
sera bloqué par le détecteur. Il s’agit pourtant de l’axe de symétrie des nuages d’ions usuellement
allongés et constitue la direction optimale pour interagir optiquement ou mesurer cette
interaction.
Pour dépasser ces deux limites, une seconde version du système expérimental a été développée
au cours de ma thèse. Une nouvelle architecture du piège, symétrique et dont l’axe est optiquement
libre a été proposée.
4.4 Piège IPIQ Version 2.0
Le développement de la seconde version a débuté en janvier 2007. Outre la libération
de l’axe du piège et le dessin d’une structure symétrique, d’autres fonctionnalités ont été
ajoutées. De nouvelles électrodes ont été ajoutées pour améliorer le positionnement du nuage
ou bien adapter le système de détection. Les trois paires d’électrodes ont été modifiées pour
augmenter le volume de la zone de confinement et diminuer l’écrantage des endcaps. Une fois
le dessin des différentes pièces achevé, elles ont été fabriquées à l’atelier de mécanique du
laboratoire. Le piège version 2.0 a été placé dans la chambre à vide en octobre 2008, et le
premier signal d’ions piégés obtenu peu de temps après.
4.4.1 Caractéristiques
Améliorations Les fonctions du premier piège, la génération, le confinement et le comptage
d’ions ont toutes été conservés dans le second piège. L’architecture a été redessinée
(figure 4.9) afin d’améliorer le potentiel piégeant, de libérer optiquement l’axe du piège et
d’augmenter le volume de confinement. Pour atténuer l’effet de chauffage RF, on utilise non