DC/AC magnetic fields measurements in natural plasmas : design and building of a wide bandwidth searchcoil magnetometer.
Mesure des champs magnétiques alternatifs et continus dans les plasmas naturels : développement d'un magnétomètre searchcoil à bande étendue.
Résumé
Since many years, the CETP has been producing magnetometers to measure alternative magnetic fileds in space (natural plasmas and magnetosphere). Those magnetometers, called searchcoils, are constituted by a ferromagnetic core on which a copper coil is wound. Recently, improvements have been made on the shape of the core to achieve lighter magnetometers, all things being equal. Such magnetometers will be onboard the NASA/THEMIS satellites for example. Due to its physical principle, the searchcoil is not able to measure DC magnetic fields and in scientific space missions, those fields are measured by fluxgates. Magnetic field sensors are widely used in microelectronics but those sensors are far less sensitive than fluxgates (by three orders of magnitude at least). Let us cite Hall effect devices and magnetoresistive sensors. The aim of this work has been to add a DC magnetic sensor, from microelectronics, to the searchcoil and to use the ferromagnetic core of the searchcoil to improve the sensitivity of the DC sensor. The new instrument could provide redundancy on the measurement of the DC magnetic field onboard scientific spacecraft, without any significant increase in mass on the searchcoil.
Le CETP a une expertise reconnue depuis de nombreuses années dans le domaine des capteurs de champs magnétiques alternatifs en environnement spatial (plasmas naturels et magnétosphère). Ces magnétomètres nommés searchcoils, sont constitués d'un noyau en matériau ferromagnétique sur lequel est bobiné un fil de cuivre. De récentes améliorations ont été apportées aux searchcoils en travaillant sur la forme de leur noyau magnétique : des instruments plus petits et plus légers, à sensibilité égale, ont pu être réalisés pour la mission multisatellite THEMIS par exemple. Par principe, le searchcoil ne permet pas de mesurer les champs magnétiques continus. Dans les expériences spatiales, cette mesure est confiée au magnétomètre fluxgate. Les capteurs de champs magnétiques issus des technologies employées pour la microélectronique (dépôts en couches minces, semi-conducteurs), tels que les capteurs à effet Hall ou les magnétorésistances, n'ont pas des sensibilités comparables à celles des fluuxgates, et ce, à au moins trois ordres de grandeur près ! Le point de départ de notre travail est d'ajoindre au searchcoil un capteur de champ magnétique continu issu de la microélectronique en utilisant le noyau magnétique pour améliorer sa sensibilité et tenter d'atteindre les performances des fluxgates. Ce nouvel instrument aurait pour intérêt de proposer une mesure redondante sur le champ magnétique continu, en utilisant une technologie différente du fluxgate, sans augmentation de l'encombrement puisque le searchcoil est peu modifié par l'introduction du microcapteur.
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