Contributions à la définition des besoins scientifiques et des solutions instrumentales du projet Planck-HFI - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Contributions à la définition des besoins scientifiques et des solutions instrumentales du projet Planck-HFI

Michel Piat
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 929333

Résumé

The Planck satellite, which will be launch in 2007, is the third generation of instruments dedicated to the measurement of the anisotropy of the Cosmic Microwave Background, with a sensitivity about 600 times better than COBE. This important progress will be achieved thanks to the technology evolution in the field of bolometric detectors, cryogenics and low noise readout electronics. Such a sensitive measurement needs to control different aspect, which are intimately coupled: acquisition of low level signals, production and monitoring of low temperatures, control of radiation straylight and stability of the measurement. This thesis deals with the relations between these aspects but also reports my contribution to the technological progresses in these fields. The two first chapters describe on one hand the astrophysical context and on the other hand the Planck mission and the High Frequency Instrument (HFI). The third chapter depicts the installation of the Symbol test bench that allowed me to test and to validate technological solutions for HFI. The straylight problem is treated in the chapter 5 and leads to the temperature stability specification of the Planck-HFI different stages. This leads me to study the technological solutions that allow getting the 100mK bolometer stage temperature stability specification, subject treated in the 6th chapter. The 7th chapter deals with HFI thermometry in terms of precision and sensitivity. Finally, the last chapter shows how these progresses make possible the detection by Planck-HFI of the dipole effect in the Cosmic Infrared Background due to the emission of distant redshifted galaxies that are not resolved.
Le satellite Planck, dont le lancement est prévu en 2007, constituera la troisième génération d'instruments dédiés à l'observation de l'anisotropie du corps noir cosmologique, avec une sensibilité environ 600 fois meilleure que COBE. C'est grâce à l'évolution des technologies instrumentales au niveau des détecteurs bolométriques, de la cryogénie et de l'électronique à faible bruit que cette avancée considérable est possible. Une mesure aussi sensible demande la maîtrise de plusieurs aspects intimement liés: l'acquisition de signaux bas niveau, la production et la maîtrise des basses températures, le contrôle du rayonnement parasite et la stabilité de la mesure. Ce mémoire traite des relations entre ces différents aspects mais aussi des avancées technologiques auxquelles j'ai contribué dans chacun de ces domaines. Les deux premiers chapitres sont consacrés à la description d'une part du contexte scientifique et d'autre part du satellite Planck et de l'instrument HFI (High Frequency Instrument). Le troisième 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 quatrième chapitre concerne la chaîne de détection bolométrique et le développement d'un système symétrique pour HFI. Le problème de la lumière parasite est traité en chapitre 5 et conduit aux spécifications de stabilité de température des différents étages de Planck-HFI. Ceci m'a ammené à étudier les solutions technologiques permettant d'atteindre ces spécifications au niveau de l'étage 100mK supportant les bolomètres, sujet traité en chapitre 6, alors que le chapitre 7 est consacré à la thermométrie HFI du point de vue de la sensibilité et de la précision. Enfin, le dernier chapitre montre comment ces progrès instrumentaux rendent possible la détection par Planck-HFI de l'effet dipolaire dans le Fond Diffus Extragalactique Sub-millimétrique (FDES) provenant de l'émission intégrée des galaxies qui ne sont pas résolues.
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Dates et versions

tel-00004038 , version 1 (19-12-2003)

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  • HAL Id : tel-00004038 , version 1

Citer

Michel Piat. Contributions à la définition des besoins scientifiques et des solutions instrumentales du projet Planck-HFI. Astrophysique [astro-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004038⟩
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