Thèse soutenue

Etude et réalisation d'une ADR spatiale 4 K - 50 mK

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Auteur / Autrice : Diego Augusto Paixao Brasiliano
Direction : Nicolas Luchier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique appliquée
Date : Soutenance le 15/05/2017
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département des systèmes basses températures (Grenoble ; 1957-....)
Jury : Président / Présidente : Patricia de Rango
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Sauvageot, Jean-Marc Duval
Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Mazet, Grégoire Bonfait

Résumé

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Cette thèse porte sur la recherche et l'amélioration de cryoréfrigérateurs à désaimantation adiabatique (ADR) pour la gamme 4 K - 50 mK. Ce refroidissement à 50 mK permettra de répondre aux besoins de réfrigération des détecteurs les plus sensibles envisagés pour les instruments des missions d'astrophysique. Ce réfrigérateur doit être efficace et de masse optimisée.Les axes clefs de ce travail sont la mise au point d’une méthode d’identification de réfrigérants magnétiques de haute performance et l'étude d’interrupteurs thermiques efficaces. Parmi les matériaux étudiés, le YbGG (Yb3Ga5O12) a été identifié comme un excellent réfrigérant potentiel pour la gamme 1.5 K - 0.4 K, confirmé par sa caractérisation expérimentale. Le travail sur les interrupteurs thermiques à gaz d'échange a permis de supprimer ou de réduire de façon importante des effets de courts-circuits thermiques transitoires parasites, lesquels apparaissent dans les conditions particulières d’utilisation de ce type de cryocooler. Finalement, un démonstrateur de cryoréfrigérateur constitué de 3 étages d’ADR en série, adapté pour les besoins des futures missions spatiales, a été dimensionné et fabriqué.