Conception of a bolometric camera for radioastronomy in the millimetre wavelengths range with a large field of view.

Conception d'une caméra bolométrique pour la radioastronomie millimétrique à grand champ.

Samuel Leclercq (1)

1 CRTBT - Centre de Recherches sur les Très Basses Températures

The subject of this work is the conception of a low noise bolometric camera containing around a thousand detectors. Such a design is proposed for the next generation of instruments for use in astronomy in the millimetre wavelength range. The camera will aid the study of cosmology and galactic physics. The specifications of the optical system and the detectors are defined to match the 30 m IRAM radiotelescope. We investigate microfabrication processes for the realisation of bolometer arrays. An important part of the work is devoted to the electrical characterisation of NbSi thin film thermometers at very low temperatures (0.1 K). Finally, we studied the problems of signal multiplexing, which enables the measurement of a great number of detectors while avoiding the disadvantages linked to the cabling. We propose proximate electronics operating at very low temperatures.

Le sujet de ce travail est la conception d'une caméra bolométrique à bas niveau de bruit pouvant contenir jusqu'à un millier de pixels. Ce type d'architecture est proposé pour la réalisation d'une nouvelle génération d'instruments dédiés à l'astronomie millimétrique. La caméra offrira d'intéressantes perspectives pour la cosmologie et la physique galactique. Nous avons défini les spécifications de la chaîne optique et des détecteurs, pour une utilisation optimale du radiotélescope de 30m de l'IRAM. Nous avons ouvert la voie à la réalisation de matrices de bolomètres par des procédés de microfabrication. Une partie importante du travail est consacrée à la caractérisation électrique de couches minces thermométriques de NbSi à très basse température (0,1 K). Nous avons étudié le problème du multiplexage des signaux, afin de mesurer un grand nombre de détecteurs en évitant les inconvénients liés au câblage. Nous proposons une électronique de proximité fonctionnant à très basse température.

Mots clés: Bolometer; Matrix; Lithography; Cosmology; Millimetre wavelengths; Optics; Photometry; Resistive thermometry; Cryogenics; Very low temperatures; 3He-4He dilution; Electronics; Multiplexing

Mots clés: Bolomètre; Matrice; Niobium-Silicium; Microfabrication; Lithographie; Couches minces; Cosmologie; Ondes millimétriques; Optique; Photométrie; Thermométrie; Cryogénie; Tres basses temperatures; Dilution 3He-4He; Électronique; Multiplexage

Domaines: Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]; Matière Condensée [cond-mat]

Samuel Leclercq. Conception d'une caméra bolométrique pour la radioastronomie millimétrique à grand champ.. Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006692⟩