Mesures du bruit thermique des couches minces pour Virgo

U.C.B. Lyon 1 – IN2P3/CNRS - Bâtiment Virgo – 7 Av P de Coubertin - 69622 Villeurbanne Cedex
Téléphone : 33 472 432 678
Télécopie : 33 472 432 679
Mesures du bruit thermique des couches minces pour Virgo
déposées sur des micro-leviers AFM
Contexte
La recherche des ondes gravitationnelles émises par des étoiles compactes telles que les trous
noirs ou les étoiles à neutron, est un des principaux défis que se sont donnés les physiciens et
les astrophysiciens en ce début de siècle. Une nouvelle génération de détecteurs basés sur des
interféromètres laser ayant des bras de plusieurs km est entrée en fonction depuis quelques
années (projet Virgo en Italie et projet LIGO aux US). Ces instruments sont actuellement en
phase d’upgrade avec la réalisation des projets Advanced Virgo et Advanced LIGO.
La détection des ondes gravitationnelles par ces instruments est limitée par le bruit thermique
des miroirs dans la bande de fréquences où l’interféromètre est plus sensible. L’origine du
bruit thermique réside dans des phénomènes de dissipation dans les matériaux qui composent
les miroirs (théorème de fluctuation-dissipation). L’amélioration de la sensibilité de ces
détecteurs passe donc par la maîtrise et la réduction de la dissipation dans les couches minces
qui sont utilisées pour les miroirs.
Le Laboratoire des Matériaux Avancés (http://lma.in2p3.fr) est leader en Europe dans le
développement et la réalisation de couches minces optiques à faibles pertes. Le laboratoire est
membre de la collaboration Virgo et réalise aussi les miroirs pour le projet LIGO.
Projet de stage
- Mesures du bruit thermique et des pertes mécaniques de matériaux amorphes
optiques comme la silice (SiO2), l'oxyde de tantale (Ta2O5), l'oxyde de Titane
(TiO2), l’oxyde d'Hafnium (Hf02) et leurs combinaisons dans des structures
multicouches.
- Etude des effets des traitements thermiques et des paramètres de dépôt sur le
niveau du bruit thermique.
Les résultats de ce projet seront la base pour une publication future et seront présentés dans
des conférences internationales.
Objectifs:
Lieu du travail:
- Laboratoire des Matériaux Avancés (campus DOUA) pour le dépôt des
couches minces.
- Laboratoire de Physique à l’ENS de Lyon pour les mesures du bruit
thermique.
Instrumentation - Bâti de dépôt à pulvérisation par faisceau des ions.
utilisée: - Interféromètre différentiel à quadrature de phase pour la mesure du bruit
thermique.
- Gentle Nodal Suspension pour la mesure directe des pertes mécaniques.
- Ellipsomètre et spectromètre pour la mesure d’épaisseur des couches.
U.C.B. Lyon 1 – IN2P3/CNRS - Bâtiment Virgo – 7 Av P de Coubertin - 69622 Villeurbanne Cedex
Téléphone : 33 472 432 678
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Activités - Travaux en salle blanche avec une tenue vestimentaire adaptée.
spécifiques - Prise de données avec le système d’acquisition LabView® et possible
concernées
modification des codes utilisés.
- Analyse des données avec les logiciels Excel® et Matlab®, en particulier pour
le processus de best-fit non linéaire.
- Utilisation de fours pour le traitement thermique.
- Création et réalisation de petits systèmes mécaniques et de circuits
électroniques.
- Etude des publications pour avoir une base théorique solide.
Ce projet de stage fait parti d’une étude sur les matériaux amorphes et cristallins pour les
détecteurs des ondes gravitationnelles du futur qui est plus global et de plus longue durée que
le projet ici proposé. Ce travail est susceptible d'être poursuivi dans le cadre d'une thèse au
LMA.
Contact
Dr. Vincent Dolique
Tel. 04 72 43 26 74
[email protected]
[email protected]
Dr. Ludovic Bellon
Tel : 04 72 72 86 53
[email protected]

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