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Mesurer les vibrations acoustiques à haute fréquence dans un cryostat en circuit fermé

par com.lac - publié le , mis à jour le

Mesurer les vibrations acoustiques à haute fréquence dans un cryostat en circuit fermé

Les machines cryogéniques (ou cryostats) en circuit fermé tendent à remplacer progressivement les cryostats à hélium liquide. Pourtant, les vibrations inhérentes aux mouvements mécaniques périodiques dans ces machines posent souvent problème et leurs composantes haute fréquence sont difficiles à mesurer.


Ces vibrations comportent des composantes spectrales dans différentes zones du spectre acoustique, selon le type de cycle thermodynamique (Gifford McMahon ou tube pulsé), et selon le couplage mécanique entre les parties mobiles et le système physique étudié.


Les chercheurs de l’équipe PAMS, spécialisés dans l’étude des cristaux dopés terre rare à température cryogénique, ont observé que les raies des ions insérés dans les cristaux étaient sensibles aux contraintes mécaniques via l’effet "piezospectroscopique". Ils proposent dans ce travail de mettre à profit cette sensibilité de façon à utiliser le cristal dopé comme une sonde "sans contact" des vibrations. Par le biais d’une lecture optique, ils mesurent le spectre de vibrations acoustiques jusqu’à 700kHz dans un cryostat à tube pulsé de 2kW.



Figure : Effet d’une pression appliquée sur un cristal de Tm:YAG : la raie initiale se dédouble et ses composantes sont décalées proportionnellement à la pression appliquée par effet piezospectroscopique. Le dédoublement provient de la multiplicité des sites cristallographiques. 


En savoir plus : Piezospectroscopic measurement of high-frequency vibrations in a pulse-tube cryostat, A. Louchet-Chauvet, R. Ahlefeldt, T. Chanelière, Rev. Sci. Instr. 90, 034901 (2019). 


Contact : Anne Louchet-Chauvet (PAMS)