Présentation du laboratoire d'accueil :
Le Département des Systèmes Basses Températures (DSBT) du CEA Grenoble développe une recherche en cryogénie à caractère principalement technologique dans une large gamme de températures depuis 120 K jusqu’à la dizaine de millikelvins. Au sein du DSBT,
l’équipe LCCS (Laboratoire Cryoréfrigérateurs et Cryogénie Spatiale) apporte ses solutions pour la réalisation d’instruments spatiaux et développe des systèmes de refroidissement pour des industriels et des acteurs internationaux (ESA, NASA, JAXA).
Résumé :
La mission Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics), pilotée par l’ESA, s’annonce comme l’un des projets les plus ambitieux de la prochaine décennie dans le domaine de l’astrophysique. Équipée d’un télescope de 12 mètres de long, elle observera l’Univers dans la gamme des rayons X, révélant les phénomènes les plus extrêmes et énergétiques de notre cosmos : trous noirs, supernovas, gaz intergalactique chaud, … Athena embarquera un instrument de pointe, X-IFU (X-ray Integral Field Unit), capable d’analyser avec une précision inégalée l’énergie des photons X. Pour fonctionner, les détecteurs ultra-sensibles fournis par la NASA doivent être refroidis à une température extrêmement basse, proche du zéro absolu.
C’est ici qu’intervient notre laboratoire, responsable du développement et de la livraison du système de refroidissement cryogénique capable d’atteindre la température 50 millikelvins (mK).
(film cryochaine Athena/XIFU, https://www.youtube.com/watch?v=I2NkTUnHaEI)
À de telles températures extrêmes, la moindre source de chaleur peut compromettre les performances de l’instrument. Une source potentielle de perturbations provient des microvibrations générées par certains composants mécaniques, comme le mouvement des pistons des compresseurs utilisés dans les systèmes cryogéniques.
Le stage proposé vise à étudier l’impact thermique de ces microvibrations sur un dispositif expérimental représentatif du système final embarqué sur Athena. Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’un projet soutenu par le CNES, en lien direct avec le développement de technologies de pointe pour les missions spatiales du futur.
Sujet :
L’objectif du stage est de caractériser expérimentalement l’impact thermique des microvibrations à très basses températures, en utilisant une maquette représentative du système final. Le ou la stagiaire aura pour mission de :
- Prendre en main le banc de mesure existant, composé d’un cryostat à bain d’hélium liquide dans lequel est intégrée la maquette, ainsi que d’une baie de mesure complète
- Mesurer la dissipation thermique générée par différents types de signaux vibratoires (en faisant varier fréquence et amplitude)
- Définir et conduire des campagnes de mesures, en adaptant les paramètres d’injection vibratoire
- Analyser les résultats obtenus pour en tirer des conclusions scientifiques sur les phénomènes observés
En fonction des résultats et des hypothèses à explorer, le ou la stagiaire pourra également faire évoluer le montage expérimental afin d’optimiser la précision des mesures ou de confirmer certains effets observés.
Profil :
Le (La) candidat(e) recherché(e) doit être en
5ème année d’école d’ingénieur ou en Master 2 (le sujet peut être adapté à une candidature de Master 1) et avoir de bonnes connaissances en transfert thermique et mécanique. Il (Elle) doit posséder un gout prononcé pour l’expérimentation et l’analyse de données. Des bases en programmation Phyton seront appréciées. La connaissance de Labview est un plus.
Durée : 4 à 6 mois
Langue : Français et Anglais
Contact :
ivan.charles@cea.frLien : Film cryochaine X-IFU