LAC Tech’

LAC Tech’

Présentation

Le LAC Tech’ est la plateforme technologique du LAC regroupant les métiers de soutien aux expériences. Il opère autour du développement instrumental et de l’expérimentation. Il est fonctionnel depuis le 1/1/2020 et regroupe 11 personnels évoluant dans 6 compétences métiers relevant tous de la BAP C. Le LAC Tech’ est dirigé, coordonné et animé par Jean-Paul Cromières. Il est organisé autour de quatre branches :
(i) Bureau d’études et Impression 3D
(ii) Optique et Lasers
(iii) Electronique et systèmes
(iv) Prototypes et Mécanique,
qui travaillent ensemble pour accompagner le laboratoire dans ses projets scientifiques ou pour réaliser des prestations extérieures.


Nos projets

Insonorisation Pompe à vide
Décélérateur d’ions de fluorure de baryum
Support d’enceinte et système d’accouplement d’enceintes à vide
Support d’enceinte et système d’accouplement d’enceintes à vide
Support d’enceinte et système d’accouplement d’enceintes à vide
Support d’enceinte et système d’accouplement d’enceintes à vide
Porte du FIB
Capotage table laser
Lidar de proximité
Lidar de proximité
Lidar de proximité
Projet FIBback : Enceinte à vide contenant un quadrupôle haute tension (10kV) pour déviation de faisceau d’ions
Laser LASANTI
Laser LASANTI
Autres projets

Nos Membres

Bureau d’Etudes

  • Bruno VIVAN (référent)
  • Sandrine BILLOIR

Prototypes et Mécanique

  • Daniel CIVIALE (référent)
  • Guillaume DOLGOTWOROFF
  • Lionel MARRIAUX
  • Henri PEZARD

Electronique et Systèmes

  • Jean-Paul CROMIERES (référent)

Optique et Lasers

  • Christophe SIOUR (référent)
  • Aziz ZOGAGHI

 

 

Nos prestations

Prototypes et Mécanique

Notre expertise et nos compétences spécifiques se situent dans l’usinage de pièces mécaniques de précision. Nous concevons et réalisons des pièces unitaires ou des ensembles mécaniques complets nécessaires aux expériences de physique et d’optique du laboratoire. Nous sommes à l’origine de nombreux prototypes répondant aux exigences des travaux expérimentaux. Notre atelier dispose d’un parc de machines outils conventionnelles et de deux fraiseuses à commande numérique qui permettent de couvrir une large gamme de capacité d’usinage. Nous faisons également de la petite conception sur le logiciel Solidworks.

Equipements

6 TOURS CONVENTIONNELS
– Cazeneuve HB 575
– 2 Cazeneuve HBX 360
– De Valière H 140
– Hernault Somua AC 280
– Vuillemier VF 250/35


3 FRAISEUSES CONVENTIONNELLES
– Deckel FP 3
– Dufour 61B
– Huron MU 44

 

2 FRAISEUSES NUMERIQUES
(voir photos)
– DMU 50 – CNC Heidenhain iTNC530
– DMU 635V – CNC Heidenhain TNC620


DIVERS
– 1 affuteuse de forets
– 1 presse
– 1 sableuse
– 1 désintégrateur de tarauds
– 1 scie à ruban
– 1 scie alternative
– 2 perceuses à colonne…

 

Electronique et Systèmes

Le service Electronique & Systèmes du LAC Tech’ est actuellement composé de deux ingénieurs de recherche.
Le service conçoit des équipements électroniques originaux indispensables aux besoins des expériences réalisées au laboratoire. Une grande part des activités concerne le développement de systèmes électroniques associés à des projets pour lesquels aucune solution commerciale n’existe. Il peut également être impliqué de manière importante dans les projets scientifiques portés par des chercheurs. Les développements assurés par le service portent aussi bien sur la réalisation de fonctions simples (amplificateurs spécifiques, modulateurs, synthèse et mesure de signaux, capteur de distance par mesure de temps de vol, etc.) que sur des projets d’envergure proches de l’expérience de physique (mesure de longueur d’onde et asservissement laser, électronique de contrôle optique de mouvement d’une particule, etc.).
Les compétences et savoir-faire du service sont l’électronique numérique (composants programmables FPGA Xilinx et microcontrôleurs Microchip), l’électronique analogique généraliste, les radiofréquences, la mesure de signaux de faible amplitude, la synthèse de signaux, le traitement du signal, la commutation de moyennes tensions. Programmation en langages évolués tels que LabVIEW ou le C, langage de synthèse numérique VHDL. Le service accueille régulièrement des stagiaires étudiant en IUT ou en écoles d’ingénieur.

Développements

Asservissement de longueur d’onde du laser LASANTI : LASANTI est un laser pulsé Saphir-Titane injecté et doublé en fréquence, qui a pour but une excitation d’antihydrogène et de positronium dans des états de Rydberg pour former un jet. Il émet des impulsions de courte durée (40ns, 10Hz), intenses (5 mJ), de longueur d’onde accordable entre 720 et 730 nm de largeur de spectrale 50MHz. Il est réalisé autour d’une cavité en anneau, pompée par un laser Nd:YAG avec une impulsion de durée 17ns.

L’asservissement de position est développé autour d’une plateforme RedPitaya STEMlab intégrée sur une carte de conditionnement de signal développée par le service.

Le laser LASANTI est en cours d’exploitation au CERN.

Article à paraître : A Rydberg hydrogen beam for studies of stimulated deexcitation

Asservissement LASANTI 2: Evolution du laser LASANTI destiné à la spectroscopie de l’antimatière. Cette évolution intègre un contrôle macroscopique de la longueur d’onde (entre 700 et 750 nm) par l’ajout d’un miroir monté sur support rotatif contrôlé par ordinateur.

Lidar de proximité :

Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’aide au déplacement de personnes en situation de handicap.

Le service a entamé en 2019 des travaux sur le développement d’un Lidar de proximité dans des contraintes de faible encombrement et faible consommation, d’une portée de quelques mètres, capable de détection d’objets fins.

Equipements

Moyens:

– Oscilloscope Agilent Infinium DSO9254 2.5GHz
– Oscilloscope Rhode & Schwarz RTO20141GHz<>- Oscilloscope multidomaine Tektronix MDO3054 1GHz
– Synthétiseur de fréquence HP8648 1GHz

Divers:

– Microscope stéreo Lynx EVO 6x à 50x
– Outillage de placement CMS
– Four à refusion CMS
– Machine de prototypage rapide Technodrill 3

 

Lidar de proximité
Asservissement laser LASANTI 2 : montage du matériel
Asservissement laser LASANTI 2 : montage du matériel
Lidar de proximité
Lidar de proximité

Optique et Lasers

Le service reçoit les demandes de travaux des équipes de recherche. Il est en charge de développement et d’exploitation de dispositifs optiques et lasers en lien avec des projets expérimentaux. Il assure la conception, mise au point de montages et la définition de protocoles de réglage de sources laser solides destinées notamment à la production de matière froide ou à la production d’anti hydrogène. Ces applications particulières requièrent un excellent contrôle des niveaux d’énergies à transmettre aux particules, soit des caractéristiques de longueur d’onde et de largeur spectrale d’une grande précision.

Développements

En particulier, le service a été dernièrement été associé au développement des lasers LASANTI et QCW510nm.

LASANTI: Laser pulsé Saphir-Titane injecté et doublé en fréquence, qui a pour but une excitation d’antihydrogène et de positronium dans des états de Rydberg pour former un jet.

Il s’agit d’un laser nanoseconde pulsé (40ns, 10Hz), intense (5 mJ), de longueur d’onde accordable entre 720 et 730 nm de largeur spectrale 50MHz. Il est réalisé autour d’une cavité en anneau, pompée par un laser Nd:YAG avec une impulsion de durée 17ns. La cavité est couplée à un asservissement de longueur d’onde développé par le service Electronique & Systèmes.

Le laser LASANTI est en cours d’exploitation au CERN.

Article à paraître : A Rydberg hydrogen beam for studies of stimulated deexcitation

LASANTI 2: Evolution du laser LASANTI destiné à la spectroscopie de l’antimatière. Cette évolution intègre un contrôle macroscopique de la longueur d’onde (entre 700 et 750 nm) par l’ajout d’un miroir monté sur support rotatif contrôlé par ordinateur.

Laser QCW 510nm :

Laser accordable dans la gamme de longueurs d’ondes 508 à 515 nm, réalisé pour le balayage des états de Rydberg de l’ytterbium de n = 20 à la limite d’ionisation.  Il délivre des impulsions de durées comprises entre 100ns et 100us à taux de répétition 10Hz, de puissance crête minimale de 40 Watts (objectif jusqu’à 400W) stable à 1% RMS. La largeur spectrale des impulsions est de l’ordre du MHz.

Il est constitué d’une cavité en anneaux 4 miroirs, d’un interféromètre Fabry-Pérot permettant un asservissement de mode laser (modulation 300 KHz + HT), d’un système de balayage en longueur d’onde par VBG (Volume Bragg Grating) sur moteur pas à pas, d’un four doubleur asservi en température (accord de phase), et un système de pompage avec cristal asservi en température. Deux miroirs concaves permettent une focalisation des diodes lasers à 808 nm dans ce même cristal et les diodes à stack elles même asservies en température.

Ce laser est destiné à être intégré dans la chaîne laser Lyman Alpha destinée au refroidissement de l’anti hydrogène.

Equipements

– Lambdamètre IR de précision HIGHFINESSE (Plage de mesure standard 800-1770nm, Précision absolue)
– Puissance mètre NEWPORT 1918-C: Détecteur haute puissance (Plage spectrale entre 190nm et 10μm
– Spectromètre Ocean Optics QE65000

Photos

Laser LASANTI : chemins optiques
Laser LASANTI
Laser LASANTI : impulsion optique

Bureau d’Etude et Impression 3D

Le bureau d’études reçoit les demandes de travaux des équipes de recherches. Il est en charge de la réalisation d’études, de la mise en plan, du suivi de réalisation d’ensembles mécaniques d’un projet d’instrumentation scientifique. Ce service gère aussi les deux imprimantes 3D du laboratoire.

Développements

Système d’accouplement d’enceintes à vide : Opération délicate en ultra vide, le concept a été choisi à partir d’une étude cinématique des équipements dans l’environnement. La mise en évidence des défauts mécaniques ainsi que les défauts de sol a permis de conclure sur un nouveau type de châssis complété par un outil de mesure spécifique. L’outil renseigne sur les écarts entre brides. Les degrés de liberté du double châssis permettent la mise en position parfaite des deux brides.

Four de Césium : Four pour la chauffe et l’évaporation du métal en le distribuant régulièrement par l’utilisation d’un matériau inox fritté de densité 25%. Le concept réduit l’utilisation de pièces sur mesures, rend les opérations récurrentes de démontage et nettoyage complet le plus simple possible. Étanchéité externe et interne par le seul joint de bride.

HREELM (High resolution electron energy loss microscopy) : Conception intégrale d’une source d’électrons d’ions/électrons constituée d’un assemblage ultra-précis de 8 disques placés à des potentiels spécifiques, pour laquelle il a été proposé une structure innovante en forme d’amphithéâtre pour un guidage de faisceau d’électrons/ions mécaniquement stable et réglable de l’extérieur pendant l’expérience sous vide secondaire. Ceci dans une pièce de 15 mm d’épaisseur avec les 8 distributions électriques.

FIBback : Projet inscrit dans le cadre de la réalisation d’un système de contrôle ion par ion d’une source d’ions césium à l’échelle sub‐nanométrique couplée à une colonne d’ions focalisés à atomes froids. Le système de contrôle de la trajectoire de chaque ion par contre‐réaction, est basé sur l’information issue de la mesure des électrons détectés en coïncidence.

Conception du bloc d’électrodes de déviation d’ions (quadrupôle sous vide secondaire) pour permettre l’étude et la validation de la qualité de la corrélation ion‐électron au niveau micrométrique puis nanométrique. Une attention particulière a été portée aux problématiques de  de vibrations, stabilité des électrodes et blindages magnétiques.

Décélérateur BAF : L’expérience consiste à décélérer des molécules de monofluorure de baryum (BaF) par ionisation (temporaire), puis ralentir les ions crées un champ électrique pulsé uniforme, puis les neutraliser une fois stoppés.

Conception du noyau décélérateur électrostatique constitué d’une succession d’électrodes parfaitement concentriques montées sur un système de réglage XY une fois en position dans l’enceinte à vide. La maitrise de la concentricité a fait l’objet d’une étude très poussée pour que les pièces usinées séparément garantissent la concentricité une fois assemblées.

Démonstrateur grand public de quantification de conductance électrique d’une jonction atomique : L’appareil déforme un fil d’or étiré de manière progressive et nanométrique et démontre les aspects quantiques lorsque la section du fil s’approche de l’état monoatomique.

Equipements

– Logiciels CAO : Catia et Solidworks

– Imprimante 3D : Stratasys uPrint SE+, UpEasy 120

Photos


Projet FIBback : Enceinte à vide contenant un quadrupôle haute tension (10kV) pour déviation de faisceau d’ions

Projet FIBback : Détail quadrupôle

Système d’accouplement d’enceintes à vide

Système d’accouplement d’enceintes à vide

Source orientable d’électrons HREELM

Imprimante 3D Stratasys uPrint SE+