Spectroscopie à haute résolution de H2+ : production et refroidissement sympathique d'ions piégés.
High resolution spectroscopy of H2+ : production and sympathetic cooling of trapped ions
par Thomas LOUVRADOUX sous la direction de Laurent HILICO
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le lundi 16 décembre 2019 à Université Paris Cité

Sujets
  • Ions piégés
  • Photodissociation
  • Photoionisation
  • Refroidissement
  • Refroidissement laser
  • Spectroscopie à haute résolution

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Mots clés
Ions piégés, Refroidissement sympathique, Ion moléculaire, Spectroscopie à haute résolution, Cristaux de Coulomb, Ion Be+, Refroidissement laser, Ionisation multiphotonique, Dissociation photonique
Resumé
L'objectif du projet est de réaliser la spectroscopie vibrationnelle à deux photons sans effet Doppler de haute résolution sur l'ion moléculaire H2+ afin d'obtenir une mesure optique directe du rapport de la masse du proton à celle de l'électron. Les ions H2+ doivent être piégés et refroidis, mais ne peuvent être refroidis que par refroidissement sympathique par l'intermédiaire d'ions Be+ refroidis par laser. Après une introduction générale, la deuxième partie de ce manuscrit décrit le piégeage d'ions et présente le piège linéaire que nous utilisons afin de piéger les ions H2+ et Be+, ainsi que les méthodes qui permettent de créer les ions Be+ soit par impact électronique, soit par photo-ionisation d'un jet d'atome de Be. Dans la troisième partie nous présentons la source d'ions H2+ sélective en état interne utilisant la photo-ionisation multiphotonique résonante d'H2 à l'aide d'un laser en impulsion à 303 nm puis nous présentons les ions moléculaires froids sélectionnés en état interne obtenus. Dans la quatrième partie nous présentons le modèle de la spectroscopie par photo-dissociation photonique résonante (REMPD) qui nous permet d'observer la transition dans H2+. Dans la cinquième partie nous présentons la conception et la réalisation de la source laser à 313 nm permettant de refroidir les ions Be+ par refroidissement Doppler. La sixième partie présente l'observation de cristaux de Coulomb de Be+ ainsi que des cristaux mixtes de Be+ et H2+, elle présente aussi les différentes techniques expérimentales qui nous permettent d'obtenir et d'observer ces cristaux. La septième partie décrit la source de spectroscopie à 9,17 µm.