Résumé de la thèse

Dans un contexte de besoin grandissant en précision dans la mesure des faibles courants pour les instituts nationaux de métrologie, l’industrie, les fabricants d’instruments et la physique fondamentale, l’étude des dispositifs à un électron (SET) capables de générer un courant continu directement proportionnel à une fréquence et la charge élémentaire, couplés à un amplificateur de courant très performant, le comparateur cryogénique de courant (CCC), devient pertinente pour réaliser un étalon quantique de courant. Dans ce contexte, les travaux ont été poursuivis au LNE sur l’étude de nouveaux dispositifs SET et le développement de nouveaux CCC. Durant cette thèse, un montage expérimental a été mis en place afin d’évaluer les performances d’un nouveau CCC, constitué d’une conception originale et de 30 000 tours. Les résultats expérimentaux obtenus sont satisfaisant par rapport aux objectifs fixés, que ce soit en termes de résolution en courant, d’erreurs, de stabilité des mesures et de reproductibilité. Le CCC développé durant la thèse peut donc être utilisé pour quantifier de manière métrologique les dispositifs à un électron. De plus, une modélisation réalisée à partir d’un schéma électrique équivalent a été mis en place afin de simuler le comportement réel du CCC en prenant en compte les aspects magnétiques et électriques mis en jeu. Cette simulation a permis la quantification de l’erreur due aux fuites de courant au travers des capacités parasites entourant les enroulements. Les résultats de la simulation indiquent que cette erreur atteint 10–10 à la fréquence de travail, ce qui est inférieur de deux ordres de grandeurs à l’erreur maximale tolérable : 10–8. Les résultats expérimentaux et ceux issus de modélisation fournissent de nouveaux éléments d’amélioration de la conception de CCC de grand gain. Enfin, la modélisation développée, une fois insérée dans une routine d’optimisation, pourra aussi être un outil de conception des CCC très utile.

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