VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
94 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
permet d’acheminer ces signaux avec des câbles simplement gainés de kapton 5
Endcaps L’enjeu de la commutation des endcaps est de passer d’une situation de confinement
des ions à une situation d’éjection dans l’axe du piège, en un temps plus court que le
temps caractéristique de la dynamique des ions, ici quelques microsecondes 6 . Pour assurer le
piégeage des ions, les endcaps de la version 1.0 étaient alimentées avec une tension de 500 V
pour produire un potentiel de raideur 35 kHz (κ1 = 4.2 10 −3 , paramètre défini page 42) et
dans la version 2.0, 20 V suffisent pour produire une raideur de 10 kHz (κ2 = 8.4 10 −3 ). Pour
assurer l’éjection du nuage, une des endcaps est portée à une tension inférieure à la tension de
confinement et l’autre à une tension supérieure. Le tableau suivant résume les caractéristiques
de la commutation pour les deux versions.
Version 1 Version 2
Tension de piégeage 500 V 20 V
Commutation avant 0 V 30 µs -30 V 150 ns
Commutation arrière 700 V 30 µs 300 V 150 ns
Les circuits de commutation utilisent des transistors à effet de champ. Le transistor est piloté
par un signal de commande binaire qui relie électriquement ou isole ses pôles drain et source.
Lorsqu’ils sont isolés les deux pôles sont aux potentiels entre lesquels on souhaite faire la
commutation, et l’un des deux pôles est relié à l’endcap. La figure 4.14 représente les circuits
de commutation utilisés dans la version 2.0. Le temps de commutation est donné par la
qualité du transistor et la valeur de la résistance qui sépare les deux alimentations lorsque
les pôles drain et source sont en contact. Plus la résistance est importante et plus le temps
de commutation est important. Inversement, une faible résistance fait débiter une puissance
importante aux alimentations : il y a donc un compromis entre puissance dissipée et temps de
commutation. Les faibles temps atteints dans la version 2.0 correspondent à des puissances
d’un demi-watt.
Canon à électrons La commutation de la tension d’alimentation du wehnelt ne doit
pas nécessairement être rapide. Son rôle est de couper le flux d’électrons qui bombarde les
atomes neutres pour générer des ions. La commutation utilise les mêmes schémas électriques
que pour les endcaps, les résistances étant choisies suffisamment élevées pour que les temps
de commutation soient de l’ordre de la milliseconde.
4.5.3 Tensions DC
On utilise un certain nombre de tensions continues pour le fonctionnement des pièges :
outre la masse, il est nécessaire d’acheminer les tensions continues impliquées dans la production
des ions : le filament du canon à électron et celui des fours doivent être chauffés.
La puissance dissipée par les alimentations est typiquement de 1 W, les câbles qui amènent
les tensions sont en acier inoxydable recouverts de kapton, le film isolant est capable de tenir
la montée de température. Enfin le système d’éjection et de détection nécessite plusieurs
5il s’agit d’un film de polymère (polymide) isolant et compatible ultravide qui résiste plus aux
températures élevées.
6 q
d’après l’équation 2.5 à la page 43 la fréquence radiale est donnée par
2 √ 2π ωRF , et avec q = 0.1 et
ωRF = 2π × 2 MHz, on obtient quelques centaines de kHz, correspondant à quelques microsecondes.