Pôle Technique

Batiste JANVIER et Olivier SPIGA

• Electronique analogique basse fréquence (AOP, transistors)
• Electronique numérique (Microcontrôleurs ATMEL, MICROCHIP)
• Mise en œuvre de capteurs de température (PT100, Thermocouples, circuits numériques)
• Génération de signaux (DDS, MAX038, DAC)
• Systèmes régulés PID
• Banc automatique (calibration en température et détermination coefficients PID)
• Afficheurs (LCD, TFT tactile, OLED) et Interfaçage (USB, RS232, SPI, I2C, UDP)
• Conception de cartes multicouches
• Développement logiciel (LabVIEW)
• Imagerie (IMAQ)
• Sérigraphie (Galva)
• Intégration (mise en plan SOLIDWORKS, Câblages composants et filaire)
• Conception optique et de senseurs d’alignement – Alignement automatique

Martial NICOLAS et Christophe BISSONAUTH

• Conception de pièces mécaniques (CAO – SOLIDWORKS – CATIA)
• Mise en plan normée (CAO – SOLIDWORKS – CATIA)
• Conception d’assemblages complexes (CAO – SOLIDWORKS – CATIA)
• Conception de pièces pour impression 3D plastique et métal (CAO – SOLIDWORKS – STL)
• Conception de moule par injection plastique (CAO – SOLIDWORKS)
• Usinage Aluminium, INOX, Acier, Cuivre, Laiton, Téflon, PVC, etc.
• Usinage conventionnel (fraisage, tournage)
• Usinage sur machines numériques via un centre d’usinage HURCO VM5i et une imprimante 3D (FAO – Conversationnel – GCODE)

Le Pôle technique à eu en charge de définir, de concevoir et de réaliser l’architecture opto-mécanique et électronique d’un set up expérimental afin de réaliser du comptage de photons et de l’imagerie en réalisant des séquences synchronisées sur des pilotes LASER. Ce développement doit permettre la détection d’ions dans un piège à 2 espèces via imagerie de fluorescence et photomultiplicateur.

Figure 1 : Développements dans le cadre du projet “Piégeage d’ions à deux espèces”

Nous avons pris en charge la conception d’un PCB (Print Circuit Board) permettant le couplage thermique d’un échantillon à bounder, d’une sonde PT100 en mode 4 fils et d’une cellule de chauffage miniature dite HEATER.
Ce PCB (technologie RO4350) permet le chauffage des éléments cités jusqu’à 280°C et il doit être encapsulé dans une mécanique d’écrantage munie de 20 connecteurs de type BNC et HIROSE.
Ce développement a permis à l’équipe TELEM d’effectuer des mesures thermoélectriques de jonctions moléculaires gravées sur échantillons. Les mesures obtenues ont permis de gagner en exactitude d’un facteur appréciable.

Figure 2 : Développement électronique et mécanique projet “PCB Haute tenue en Température”

Le but de ce développement est d’automatiser le bombardement et le recuit sous ultravide d’échantillons sur une plaquette pour microscope STM (VT-Moke). L’ensemble instrumental composé de l’électronique de mesure et de pilotage, de la mécanique et le software de pilotage a été conçu et réalisé au sein du Pôle Technique.

Figure 3 : Développement électronique, mécanique et software dans le cadre du projet “Automate Bombardement et de recuit”

Diverses régulations étant utilisées au sein du laboratoire, le Pôle Technique a initié le développement d’un automate qui permet réguler divers systèmes (Régulation sur Heater, cryostat, climatisation d’expérience et vitesse moteur continu). Cette automate s’inscrit dans un projet plus général consistant à développer un système de mesure et d’acquisition permettant de définir et de piloter une régulation P, PI, PD, PID, P/PID (détermination des coefficients Kp, Ki et Kd en boucle ouverte et fermée via méthode ZIEGLER/NICHOLS). La version α a été développée dans le cadre d’un stage GEII Cachan par Mehdi CHELOUAH et son encadrant.

Figure 4 : Banc de calibration des coefficients PID / Régulations de HEATER meilleures que la précision PT100 autour de 0°C (±0.15°C)

Beaucoup de mesures de température sont effectuées dans le cadre des recherches des équipes du laboratoire.
Ces mesures pour être précises en absolues doivent être effectuées via des contrôleurs calibrés. Le Pôle Technique développe des automates qui permettent de mesurer différents capteurs de température tels que thermocouple type K ou PT100/PT1000. Afin de calibrer ces capteurs couplés à leur électronique de mesure, un projet de banc de calibration automatique a été initié. Ce projet a été développé par un stagiaire en licence pro TECHMECS, Kheireddinne ZAÏEL et son encadrant.

Figure 5 : Banc de calibration et de caractérisation de capteurs de température associés à leur électronique de lecture

Il a été demandé au Pôle Technique de prendre en charge la conception et réalisation d’un instrument permettant l’alimentation U/I et la régulation en température d’une cellule d’évaporation de type KNUDSEN.
Ce projet a permis de réutiliser le travail du banc de détermination automatique des coefficients Kp, Ki et Kd dans le cadre d’une régulation de type P, PI, PD, PID ou P/PID. Cet automate a également été calibré en température sur ces deux voies de lecture de thermocouple type K grâce au banc de calibration en température cité précédemment.

Figure 6 : Développement instrumental dans le cadre du projet “Alimentation U/I et régulation en température d’une cellule de KNUDSEN”

Afin de transporter les échantillons dans un environnement propre, une valise de transfert en ultravide a été conçue et fabriquée. Le but de ce développement était de modifier le porte échantillon afin que cette valise permette le transport de plusieurs échantillons (trois) afin de réaliser tous les essais dans les temps.
Pour cela, il a fallu donc concevoir un stockage type tiroir à trois niveaux. Un système de maintien à lamelles souples a été développé afin que les échantillons ne sortent pas de leur logement lors du déplacement de la valise de transfert.

Figure 7 : Conception, réalisation d’un support multi-échantillons compatible ultra-vide

L’équipe QITE a eu pour objectif de réaliser un nouveau banc d’essais optiques dans lequel se trouvera un four strontium devant fonctionner à de basses pressions (P<10-7 mbar).
Le Pôle Technique a eu la charge de la conception, de la réalisation et de la mise en vide de l’ensemble de l’enceinte.

Figure 8 : Conception, réalisatio, montage et mise en vide et essais enceinte four strontium

Il a été aussi demandé au pôle technique de prendre en charge la conception et la réalisation d’un nouveau dispositif expérimental pour l’équipe TELEM. Il s’agissait de pouvoir effectuer des mesures électriques, combinant les basses fréquences jusqu’aux fréquences micro-ondes, sur des nano-circuits fabriqués en salle blanche, le tout sous champ magnétique applicable dans une direction arbitraire.
Pour ce faire, le pôle technique a suivi la conception des PCB étagés et a prodigué du conseil en fabrication de cartes électroniques. Nous avons pris en charge la conception et la réalisation des portes-échantillons adaptés, et le système de positionnement et de rotation motorisée de l’ensemble dans l’entre-fer d’une bobine de champ.
Ce développement a permis à l’équipe TELEM de démarrer une nouvelle activité sur l’excitation et la détection d’ondes de spins dans les hétéro-structures de matériaux bidimensionnelles dites de van der Waals.

Figure 9 : Suivi de conception et conseil en fabrication PCB, conception, réalisation et montage du set up expérimental FMR

Dans le cadre d’expériences d’optomécanique en milieu liquide pour la détection de mouvements de cellules à haute fréquence, le Pôle Technique a eu en charge la conception et la réalisation de deux porte-fibres selon une géométrie dite “en trompe d’éléphant” pour l’immersion des fibres optiques d’injection et de collection dans un récipient de liquide ainsi que des deux blocs supports qui viennent s’adapter à la platine déjà présente dans l’expérience d’optomécanique.

La phase de réalisation mécanique a consisté à fabriquer par impression 3D les pièces pour validation avant usinage des « trompes d’éléphants » sur machine outils numériques.

Figure 10 : Set up mécanique – projet CELL POOL