Caractérisation de magnétomètres à contre-réaction de flux
Laboratoire d'accueil :

LPP-Palaiseau, Ecole Polytechnique

Correspondant :

Olivier LeContel, Christophe Coillot, Thomas Schust

tel : 0169335844

Lieu du stage :

LPP-Palaiseau, Ecole Polytechnique, Route de Saclay, 91128 Palaiseau,
Station RER B - Massy-Palaiseau + bus 9106 arrêt laboratoires
ou Station RER B Lozère + escaliers (15 mn)

 

Un badge est nécessaire pour accéder au LPP, le jeudi matin
les étudiants peuvent téléphoner au numéro suivant : 0169335844

 

Contexte:
Une partie des chercheurs du LPP travaille à l'étude des ondes observées dans les plasmas naturels, plasmas de l'environnement terrestre, du vent solaire, etc… Ces ondes sont mesurées à l'aide d'antennes qui détectent soit le champ électrique, soit le champ magnétique des ondes. Ces capteurs sont embarqués à bord de satellites ou de sondes interplanétaires pour faire des mesures in situ des propriétés des ondes qui sont souvent complexes (la présence du plasma complique sérieusement les propriétés de propagation). Le CETP s'est fait une spécialité de la fabrication des capteurs magnétiques : les magnétomètres à contre-réaction de flux. Les magnétomètres fabriqués au CETP volent, ou ont volé, à bord de GEOS, Ulysse, Galileo, Cassini, Cluster, etc…


Principe de l'instrument :

Il s'agit simplement d'une bobine avec un noyau magnétique. Par les lois de l'induction, une telle bobine plongée dans un champ magnétique alternatif produit une tension proportionnelle à la variation du champ. La difficulté de réalisation provient du fait que les champs à mesurer sont extrêmement faibles (unité de mesure : le nanoTesla). Pour obtenir une sensibilité suffisante, il faut utiliser des matériaux magnétiques avec une susceptibilité magnétique m très élevée et bobiner un nombre de tours de fil très important autour du noyau. Une telle bobine présente une résonance en fréquence (elle se comporte comme un circuit RLC, la capacité parasite étant due au couplage entre les fils du bobinage et au câble qui mène au pré-amplificateur). Pour supprimer cette résonance, on ajoute une contre-réaction qui donne son nom à l'instrument. La contre-réaction est réalisée en envoyant la sortie du pré-ampli sur un bobinage secondaire qui entoure le bobinage principal. De cette façon, on obtient un magnétomètre alternatif dont la réponse en fréquence est constante sur presque trois décades et la sensibilité peut atteindre typiquement 3 10-5 nT Hz-1/2 à 100 Hz.

Projet de travail :

Nous proposons d'étudier quelques propriétés de l'instrument : mesure de la susceptibilité magnétique d'un barreau seul, tracé de la courbe de réponse de l'antenne en fonction de la fréquence, influence de la contre-réaction. Les expériences seront réalisées en utilisant d'abord du matériel électronique simple (générateur de fonctions, oscilloscope), puis en utilisant un analyseur de spectres.