Helium 4

Detection du 3ième son

Pour détecté le 3 ème son on procède par deux façons :

 

Figure 1 : le capteur

Fabrication des capteurs :

 On utilise la technique d’ évaporation des métaux (Ag ou Al) pour fabriquer ses capteurs. L’argent sert à réaliser des contacts électriques et l’aluminium qui est un supraconducteur joue le rôle du récepteur.

Au cours du stage on a pu faire l’évaporation sous vide de l’argent. Le but est de déposer deux couches d’argent (voir figure 2).

Figure 2 : la plaque de verre

D’abord on commence par nettoyer avec de l'acide nitrique concentré. Nous rinçons à l'eau et ensuite nous nettoyons la face optique en la frottant avec un coton imbibé d'alcool à 90° (on peu aussi utilisé le mélange Alcool-Ether).

On met quelques petites billes d’argents dans le creuset en « Molybdène » (voir figure 3) qu’on chauffera par effet de joule ce qui fait passer l’argent de la phase solide à la phase liquide et ensuite à la phase vapeur, tout en étant sous vide bien évidemment.

Figure 3 : le creuset

Si on ne travaille pas sous vide, on aura oxydation de l’argent avec les molécules d’aire donc on a collision entre les molécules. Donc on est sous vide et il doit être suffisamment poussé pour qu'ils ne rencontrent pas de particules pendant doit leur trajet jusqu'à la plaque.

Le libre parcours moyen est bien supérieur à la distance qui réside entre la source d'argent et la plaque de verre ce qui nous explique la trajectoire balistique des atomes éjectés c'est-à-dire qu’ils vont partir de manière isotrope dans toute la cloche. (Voir figure 4)

Figure 4 : en bas , le dispositif utilisé pour faire l’évaporation, en haut la même chose sans la cloche.

 

 

Figure 5 : le cache

Démarche à suivre :

mettre l’argent dans le creuset.

Figure 8 : schéma du système de pompage

 

Pendant notre stage on a pu déposé qu’une seule couche d’argent dont s’amusera à calculer l’épaisseur et pour cela on aura besoin de faire l’étalonnage du quartz.

Calcul d'épaisseur :

D’abord on doit faire l’étalonnage du quartz (ce dernier acheté en commerce) c’est-à-dire faire une étude de sensibilité.

On part d’une fréquence f 1 = 5834,060 KHZ et on s’arrête à f 2 = 5843,815 KHZ

La sensibilité est définit par l’expression : S 0 =

Où f O est la fréquence du quartz, 1 la densité du quartz, 2 la densité de la couche mince déposée et est le cœfficient de Lamé pour la direction de propagation considérée de l’onde transversale.

Dans la suite des calcules on aura besoin des constantes suivantes :

Après le calcul, on trouve S 0 = 8,1 10 10 HZ. m^-1= 8,1 HZ / Å

Donc = Å est l’épaisseur de la couche mince déposé sur la plaque de verre grâce à l’étalonnage du quartz. Mais il y a une autre façon pour le faire à l’aide d’un microscope interférentiel (voir figure 9). Apres avoir les réglages nécessaires on arrive à voir la figure d’interférence (figure 10).

Figure 9  : franges d’interférences

Figure 10  : microscope interférentiel

On regarde la plaque de verre sur quoi on a déposé la couche mince (voir figure 9 et 10) sous un microscope interférentiel pour pouvoir calculer i et a .

 

La figure au dessus est un zoom sur la figure 10.pour calculer l’épaisseur on connaît la relation suivante :

épaisseur en Å = 1103 Å

Avec λ = 5840 Å est la longueur d’onde du doublet jaune du sodium.

Remarque : on trouve une valeur à 20% près de celle trouve a l’aide du quartz .