Contributions a la definition des besoins scientifiques et des solutions instrumentales du projet planck-hfi

par Michel Piat

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Jean-Michel Lamarre.

Soutenue en 2000

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Le satellite planck, dont le lancement est prevu en 2007, constituera la troisieme generation d'instruments dedies a l'observation de l'anisotropie du corps noir cosmologique, avec une sensibilite environ 600 fois meilleurs que cobe. C'est grace a l'evolution des technologies instrumentales au niveau des detecteurs bolometriques, de la cryogenie et de l'electronique a faible bruit que cette avancee considerable est possible. Une mesure aussi sensible demande la maitrise de plusieurs aspects intimement lies : l'acquisition de signaux bas niveau, la production et la maitrise des basses temperatures, le controle du rayonnement parasite et la stabilite de la mesure. Ce memoire traite des relations entre ces differents aspects mais aussi des avancees technologiques auxquelles j'ai contribue dans chacun de ces domaines. Les deux premiers chapitres sont consacres a la description d'une part du contexte scientifique et d'autre part du satellite planck et de l'instrument hfi (high frequency instrument). Le troisieme chapitre expose la mise au point et l'utilisation du cryostat symbol qui m'a permis de tester et de valider des solutions techniques pour hfi. Le quatrieme chapitre concerne la chaine de detection bolometrique et le developpement d'un systeme symetrique pour hfi. Le probleme de la lumiere parasite est traite en chapitre 5 et conduit aux specifications de stabilite de temperature des differents etages de planck-hfi. Ceci m'a ammene a etudier les solutions technologiques permettant d'atteindre ces specifications au niveau de l'etage 100mk supportant les bolometres, sujet traite en chapitre 6, alors que le chapitre 7 est consacre a la thermometrie hfi du point de vue de la sensibilite et de la precision. Enfin, le dernier chapitre montre comment ces progres instrumentaux rendent possible la detection par planck-hfi de l'effet dipolaire dans le fond diffus extragalactique sub-millimetrique (fdes) provenant de l'emission integree des galaxies qui ne sont pas resolues.

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