Cryostat de test d’échantillons

Conception et fabrication d’un cryostat destiné au test d’échantillons. Le choix entre un cryostat à dilution et un cryostat à désaimantation adiabatique est ouvert, tout comme sa forme. Un sas de chargement d’échantillons est facultatif. Le système peut fonctionner en continu ou par cycles.

Performances cryogéniques et espaces

Le refroidissement des échantillons et des composants micro-ondes doit atteindre une température inférieure ou égale à 50 mK. En fonctionnement cyclique, le système doit maintenir une température inférieure à 50 mK pendant au moins 5 heures. Le refroidissement de 300 K à moins de 50 mK doit prendre moins de 4 heures et le réchauffage de 50 mK à 300 K moins de 2 heures. Ces temps s’appliquent au contenu du sas si le cryostat en comporte un, sinon à l’ensemble du cryostat. Les procédures de refroidissement et de réchauffage sont entièrement automatisées.

• Zone de montage et de refroidissement de l’échantillon : au moins 50 mm de diamètre et 100 mm de hauteur.
• Étage intermédiaire à 4 K au minimum ; espace à moins de 50 mK d’au moins 160 mm de diamètre et 160 mm de hauteur pour circulateurs, filtres et atténuateurs.
• Espace pour amplificateur cryogénique à 4 K, avec au moins 60 mm entre la plaque à 4 K et celle à moins de 50 mK. Si un sas existe, les composants micro-ondes ne sont pas soumis aux cycles rapides de l’échantillon.

Câblage et mesures

Le cryostat comporte 12 paires de fils DC torsadés, en métal normal (phosphore-bronze ou équivalent) de 300 K à 4 K, puis supraconducteurs de 4 K à 20 mK. Le câblage DC entre 300 K et 4 K doit pouvoir alimenter au moins 2 amplificateurs micro-ondes cryogéniques HEMT.

• Au moins 6 lignes coaxiales d’envoi de signaux micro-ondes, de DC à 18 GHz, de la température ambiante à moins de 50 mK ; thermalisation aux étages intermédiaires disponibles, dont au minimum 4 K, et atténuateurs de 20 dB à 4 K et 30 dB à l’étage le plus froid.
• Au moins 2 lignes d’amplification des signaux provenant de l’échantillon, avec double circulateur à moins de 50 mK sur la bande 4–12 GHz et amplificateur HEMT à 4 K ; gain supérieur à 35 dB entre 4 et 16 GHz et température de bruit inférieure à 4 K.

Fabrication, essais et mise en service

La conception est soumise à validation du CEA avant le lancement de la fabrication et des approvisionnements. Les essais en usine vérifient la température des plaques expérimentales ainsi que les temps de refroidissement et de réchauffage ; les données justificatives et un procès-verbal sont remis. Les essais contradictoires ont lieu en présence d’un représentant du CEA, après un préavis de 15 jours ouvrés, et donnent lieu à un procès-verbal signé.

La prestation comprend l’emballage, le transport, la livraison, la manutention, l’installation, les raccordements électriques et fluides, la fourniture des canalisations vers le système de traitement des gaz, les réglages, la mise en service et les essais sur site. Un rapport détaillé des essais sur site, établi conjointement avec le CEA, consigne les résultats et les éventuelles réserves ; la réception dépend de leur satisfaction et de l’acceptation de l’équipement et de sa documentation.

Documentation, formation et accompagnement

Sont notamment remis les plans de l’équipement et du système de manipulation des gaz avec leurs dimensions, le manuel d’utilisation, les documents d’exploitation, d’entretien et de maintenance, les informations de raccordement et les documents techniques des composants. Les livrables sont soumis à validation du CEA ; le titulaire les corrige sans frais supplémentaires, dans un délai maximal de 10 jours ouvrés après remarques. Le CEA dispose de 10 jours ouvrés pour faire part de son accord ou de ses remarques.

Une formation détaillée à l’utilisation de l’équipement et de ses logiciels ainsi qu’à sa maintenance est prévue pour 3 utilisateurs. Le support technique de garantie prévoit une réponse sous 1 jour ouvré au plus et, si nécessaire, une intervention sur site sous 5 jours ouvrés au plus. Chaque intervention donne lieu à un rapport ; les rapports sont transmis dans les 7 jours ouvrés suivant la fin de l’intervention. Des rapports d’avancement sont transmis au moins mensuellement et des réunions peuvent être organisées à la demande du CEA.