Pompage optique de l'hélium dans des conditions non standard

Optical pumping of helium in non standard conditions

• Auteur / Autrice : Emmanuel Courtade
• Direction : Pierre-Jean Nacher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zeeman, Effet

Polarisation (physique nucléaire)

Hélium

Pompage optique

Mots clés libres

Physique

Physique nucléaire

Résumé

Le pompage optique de l'hélium-3 par échange de métastabilité opère traditionnellement à des pressions faibles qui ne sont en particulier pas favorables aux applications médicales d'IRM nécessitant la production d'hélium-3 gazeux trés polarisé et dense. Une amélioration prometteuse est d'utiliser un fort champ magnétique qui permet d'opérer plus efficacement à plus forte pression. Nous faisons d'abord apparaître l'importance des corrélations entre vitesse atomique et orientation nucléaire pour les atomes excités présents dans le plasma et soumis à la lumière de pompage optique à 1083 nm. Nous avons étudié l'effet de ces corrélations sur l'efficacité du pompage optique tant au moyen d'un modèle détaillé que par des mesures expérimentales systématiques. Nous nous intéressons ensuite plus spécifiquement à des conditions non standard de pompage optique, en fort champ magnétique et à forte pression. Nous avons réalisé une étude spectroscopique détaillée de l'effet Zeeman de la transition à 1083 nm de l'hélium qui permet d'identifier précisément les positions de ces transitions et leurs intensités. . .

Metastability exchange optical pumping of helium-3 usually operates at low pressures. This is not well suited for the production of a highly polarised and dense gas of helium-3 required in particular for lung MRI applications. We show that an improvement results from performing the optical pumping at higher pressures in the presence of a sufficiently high magnetic field. We first point out the importance of correlations between atomic velocity and nuclear orientation for excited atoms in the plasma which are coupled to the 1083 nm optical pumping light. We have studied the effect of these correlations on optical pumping efficiency through systematic experimental measurements in conjunction with a detailed model. We then focus on non standard conditions for optical pumping in high magnetic field and high pressure. Here we performed a detailed spectroscopic study of Zeeman effects on the 1083 nm transition of helium. . .