Gravimétrie atomique sur puce et applications embarquées - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

On-chip atomic gravity measurements and onboard applications

Gravimétrie atomique sur puce et applications embarquées

Landry Huet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 943041

Résumé

In the first part of this work causes of gravity anomalies are studied, along with causes of noise. The feasabilities of a few industrial applications involving mobile gravity or gravity gradient meters were hence evaluated. These applications include in particular the possible realization of a collision avoidance device for underwater navigation, underground void spaces detection and tsunami wave detection. Classical noises encoutered in onboard gravity measurements are studied, as well as the less conventional gravity noise caused by ocean waves. The second part of the work is devoted to the implementation of a matter wave interferometry gravimeter. The particularity of the device is to use atoms trapped in the vicinity of a silicon carbide atom chip. The goal of the project is to reach for the measurement accuracies of current matter waves gravimeters with free falling atoms, with a new principle that does not imply a proportionality between the size of the device and its sensitivity limit. We hope to demonstrate a proof of concept that may lead to a new generation of atomic gravimeters that are compact and therefore better suited for mobile uses. Coherent splitting of a non-condensed atom cloud for metrology purposes may be the main challenge of the project.
Dans la première partie de ce travail de thèse on a étudié les causes d'anomalie de pesanteur, et plusieurs causes de bruit afin d'en tirer des conclusions sur la faisabilité de certaines applications qui impliqueraient notamment l'utilisation d'instruments embarqués. On envisage en particulier la possibilité de constituer un système de prévention des collisions pour la navigation sous-marine, d'utiliser un gravimètre pour détecter des cavités enfouies ou encore d'observer l'anomalie de pesanteur créée par le passage d'une vague de tsunami d'une part, et d'autre part on cherche autant que possible à quantifier les bruits classiques rencontrés en gravimétrie embarquée, ainsi que le bruit gravitationnel causé par les vagues. Dans la seconde partie on décrit la réalisation d'un projet de gravimètre à ondes de matière, qui aura la particularité d'utiliser des atomes piégés au voisinage d'une puce en carbure de silicium. Le développement des gravimètres à ondes de matière est extrêmement prometteur en terme d'exactitude de mesure de la pesanteur, mais le principe de réalisation utilisé jusqu'à maintenant implique que la sensibilité limite de l'instrument est proportionnelle à sa taille. D'un autre côté depuis une dizaine d'années des puces constituées de fils conducteurs déposés sur un substrat ont été développées pour le piégeage et le refroidissement d'atomes. La puce à atomes permettra de démontrer la possibilité de mesurer le champ de pesanteur avec une sensibilité indépendante de la taille de l'instrument. Le défi de ce démonstrateur est d'effectuer pour la première fois la séparation spatiale cohérente d'un nuage d'atomes sur une puce atomique, à des fins de métrologie.
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Dates et versions

tel-00839785 , version 1 (30-06-2013)
tel-00839785 , version 2 (24-03-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00839785 , version 1

Citer

Landry Huet. Gravimétrie atomique sur puce et applications embarquées. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris-Est, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00839785v1⟩
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