Interferometric and Ellipsometric Sensors : Application to Nanometrology and to the French Watt Balance.
Capteurs Interférométrique et Ellipsométrique : Application à la Nanométrologie et à la Balance du Watt Française
Résumé
The first part of this manuscript (Chapters 1 to 3) includes all of my work on the dimensional metrology at the nanoscale. After giving an overview of the interferometric instrumentation used in this field and showed their limitations, I present the realization of an interferometer and a laser wavemeter based on elllipsometry. The experimental results showed the possibility of achieving a resolution of 10 pm on a macroscopic range of displacements with the interferometer and a relative accuracy of 10 ⁻ ⁶ on the wavelength with our laser wavemeter for a displacement of the mobile mirror of only 4 μm instead of 150 mm for the conventional scheme. The second part of the manuscript (Chapters 4 to 6) includes all of my work on the mass metrology. After a description of the LNME Watt Balance project whose goal is a redefinition of the kilogram, I report the realization of a polarimetric sensor sensitive to the radial direction of the magnetic field of the permanent magnet component of the Watt Balance and an interferometric inclinometer for the materialization of the gravitational earth axis.
La première partie de ce manuscrit (chapitres 1 à 3) regroupe l'ensemble de mes travaux relatifs à la métrologie dimensionnelle à l'échelle du nanomètre. Après avoir donné une vue générale de l'instrumentation interférométrique utilisée dans ce domaine et montré leurs limites, je présente la réalisation d'un interféromètre elllipsométrique et d'un lambdamètre optique. Les résultats expérimentaux ont montré la possibilité d'atteindre une résolution de 10 pm sur une étendue de mesures macroscopique pour l'interféromètre et une exactitude de 10⁻⁶ en valeur relative sur la longueur d'onde avec notre lambdamètre pour un déplacement du miroir mobile de seulement 4 μm au lieu de 150 mm pour le schéma conventionnel. La seconde partie du manuscrit (chapitres 4 à 6) regroupe l'ensemble de mes travaux relatifs à la métrologie des masses. Après une description du projet national de la Balance du Watt dont l'objectif vise une redéfinition du Kilogramme, je reporte les travaux portant sur la réalisation d'un capteur polarimétrique sensible à la direction radiale du champ magnétique de l'aimant permanent composant la balance du watt du LNME et d'un inclinomètre interférométrique pour la matérialisation de l'axe gravitationnel terrestre.
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