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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (23/01/1996), Nacher, Pierre-Jean (Dir.)
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Etude des propriétés de mouillage de l'hélium sur des métaux alcalins
Benoit Demolder1

Cette thèse présente une étude expérimentale de la transition de mouillage de l'hélium liquide sur la surface du césium métallique et une détermination de la ligne de prémouillage de ce liquide sur la surface du rubidium. On rappelle tout d'abord le critère établi par Cheng et al. pour le mouillage à température nulle d'une surface par l'hélium liquide, ainsi que son extension à température non-nulle pour déterminer la température de mouillage et la ligne de prémouillage. Une amélioration de ce modèle est présentée, qui prend en compte la variation avec la température de différents paramètres. Les méthodes expérimentales utilisées sont originales sur deux points: le mouillage d'une surface est détecté par une mesure de conductivité thermique, tirant parti du lien existant entre la superfluidité du film d'hélium à basse température et son épaisseur; Les surfaces étudiées sont celles du métal massif conservées dans des cellules scellées. La transition de mouillage a été observée sur le césium. Elle a été trouvée continue et hystérétique. La mise au point d'une technique de désaturation des films en cellule scellée a permis d'observer la transition de prémouillage à différentes températures sur une même surface de rubidium. La ligne de prémouillage a été déterminée expérimentalement entre 1 et 1.7 kelvins. Elle suggère que la surface du rubidium est faiblement mouillée à température nulle. Enfin, il a été montré que l'oxydation limitée d'une surface de rubidium la rendait moins mouillable par l'hélium. Pour la première fois, nous avons observé une surface de rubidium sèche à saturation, ainsi que la transition de démouillage sur cette surface.
1:  LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel

This thesis presents an experimental study of the wetting transition of liquid helium on the surface of metallic cesium and a determination of the prewetting line of this liquid on rubidium surface. First, we recall Cheng's et al. criterion for the wetting of a surface by liquid helium at zero temperature and also its extension for non zero temperatures which determines the wetting temperature and the prewetting line. An improvement of this model is proposed which takes into account the temperature dependence of various parameters. The experimental methods are original on two points: the wetting of a surface is monitored through thermal conductivity of the sample making use of the relation between the superfluidity of the film at low temperature and its thickness; the studied surfaces are those of bulk metal kept in sealed cells. The wetting transition on cesium was observed. It was found to be continuous and hysteretic. A desaturation technique has been developped which allows to observe the prewetting transition on the same rubidium surface at various temperatures. The prewetting line is determined experimentally between 1 and 1.7 kelvins. It suggests that rubidium is only slightly wetted at zero temperature. Finally, it is shown that a limited oxidization of a rubidium surface makes it less wettable by helium. For the first time, we have observed a dry rubidium surface at saturation and along with a dewetting transition onto this surface.