Les corrélations entre les degrés de liberté internes et externes des atomes neutres permettent d’atteindre une précision et une sensibilité de pointe dans les capteurs inertiels. Cette thèse présente les derniers développements réalisés sur le gravimètre absolu à atomes froids (CAG) du LTE, qui repose sur l’interférométrie d’états de moment via des transitions Raman dans un nuage d’atomes de ⁸⁷Rb en chute libre. Les inhomogénéités d’intensité ont été identifiées comme étant la principale source de perte de contraste dans le CAG, et le rôle des interactions non résonantes induites par la géométrie contre-propagative des faisceaux Raman ont été mise en évidence.

Après optimisation du dispositif optique, le contraste de l’interféromètre s’est amélioré de près de 10 %, et les structures locales liées au champ ont été éliminées. Par ailleurs, des phases de biais ont été identifiées qui proviennent des variations d’intensité laser, principalement pendant l’impulsion miroir. Nous introduisons une méthode dynamique pour évaluer ces déphasages a alors été introduite pour généraliser l’approximation adiabatique classique. Cette approche permet de distinguer les déphasages dus aux processus à deux photons de ceux ayant une autre origine. Elle relie notamment la population d’états de moment indésirables à l’accumulation de phases non linéaires aux sorties de l’interféromètre.

Un biais systématique a été relevé dans la mesure de g, de l’ordre de 5×10⁻⁹ g, attribué aux inhomogénéités d’intensité, et la sensibilité a été évaluée à 20×10⁻⁹ g Hz^−1/2.

interférométrie atomique, gravimètre, capteur inertiel, approximation adiabatique.

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ARRHENIUS K., BÜKER O., HULTMARK S., BACQUART T., AARHAUG T., PERSIJN S., WORKUM D., KAISER S., DUFOND M., BASSET E. et MAURY R., “Parameters affecting the reliability of sampling during the assessment of the purity of hydrogen used as a vehicle fuel”, Measurement: Sensors, 2024, 38, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101771.

BISSIG H., WRIGHT J., DOIHARA R., TSAI K.C., BATISTA E., ROMIEU K. et COURAGE F., “Comparison of primary standards for liquid flow - flow range (0.1 to 10) µL/min”, Metrologia, 2025, 62, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/62/1A/07015.

BISSIG H., WRIGHT J., ROMIEU K., BATISTA E., TSAI K.C. et DOIHARA R., “Comparison of primary standards for liquid flow in the range from 0.1 µL/min to 10 µL/min”, Measurement: Sensors, 2025, 38, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101560.

DAUGBJERG T., CROUZIER L., DELVALLEE A., OGHEARD F., PECNIK C., ROMIEU K., SARAIVA F. et BATISTA E., “Measurement of wettability and surface roughness for metrology and quality control in microfluidics”, International Journal of Metrology and Quality Engineering, 2025, 16, DOI: 10.1051/ijmqe/2024021.

DE HUU M., MAURY R., MACDONALD M. et VENSLOVAS E., “Comparison of gravimetric standards for hydrogen refuelling stations”, Measurement: Sensors, 2025, 38, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101563.

KAAL J., FELTIN N., LELONG M., YIN H., GLIDLE A., ROMIEU K. et BATISTA E., “Comparison of Measurement Protocols for Internal Channels of Transparent Microfluidic Devices”, Metrology, 2025, 5, DOI: 10.3390/metrology5010004.

KRISTOFFERSEN S.K., DEMEYER S., VINCENT P., RODRIGUES D., LE PICHON A., SCHWARDT M., FISCHER N. et LARSONNIER F., “Infrasound uncertainty propagation: Ensuring traceability from the laboratory to the field”, The Journal of the Acoustical Society of America, 2025, 157, 4, DOI: 10.1121/10.0036380.

LEFRANC B., SCHLEGEL C. et AVERLANT P., “Torque euramet supplementary comparison EURAMET.M.T-S4 (Euramet Project 1304) from 0.1 N·m to 5 N·m and from 5 N·m to 50 N·m”, Metrologia, 2025, 62, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/62/1A/07013.

NOVIANT S., DARTEVELLE C., SILVESTRI Z. et VISSIÈRE A., “Optical force balance for measurement in the nanonewton range”, Measurement, 2026, 259, DOI: 10.1016/j.measurement.2025.119746.

REZKI A., GUIANVARC'H C., SILVESTRI Z. et WALLERAND J.P., “Fabry-Perot refractometer for infrasound measurements”, IEEE Sensors Journal, 2025, 25, 5, DOI: 10.1109/JSEN.2025.3526868.

ROBERT C., KRUT S., COMPANY O., VISSIERE A., NOIRE P. et PIERROT F., “Spectral Identification of Inertial Parameters in Forced Sinusoidal Regimes”, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2026, 148, 4, DOI: 10.1115/1.4070775.

ROBINO M., FICI S., GUZZINI A., PELLEGRINI M., SACCANI C., MAURY R., SOUMARE H., MAZZOCCO L., KULAGA P., DUDEK A., GAJEC M., HOLEWA-RATAJ J., ENESCU D., SMORGON D., NOBAKHT R., CUCCARO R., GAIARDO A., VALT M., TESTI M. et BARTALI R., “Development of testing protocols for the measurement of pure and blended hydrogen in natural gas grids: An outlook from the THOTH2 project”, Measurement: Sensors, 2025, 38, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101610.

THOMAS M., ESPEL P., DOUGDAG K. et ZIANE D., “Mass measurement noise improvement of the LNE Kibble balance, from 2017 to 2024”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2025, 74, DOI: 10.1109/TIM.2025.3572156.

THOMAS M., ZIANE D., ESPEL P., DOUGDAG K., BEAUDOUX F., MERLET S., ADDI N., COUËDO F. et TAUPIN M., “Calibration of two mass standards with the LNE Kibble balance in 2024”, Metrologia, 2025, 62, 6, DOI: 10.1088/1681-7575/ae1dfc.

WINTHER J.H., SCHIAVI A., DIAS R.S., CANU A. et LICHT T.R., “ILC investigation and in-field traceability using a high sensitivity & high mass geophone set”, Measurement: Sensors, 2025, 38, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101759.

WONGTHEP P., OTAL P., RABAULT T. et SOYEZ O., “Final report of the supplementary comparison between NIMT and LNE on pressure standards in the range 50 MPa to 500 MPa of hydraulic gauge pressure”, Metrologia, 2025, 62, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/62/1A/07005.

BEAUDOUX F., “The dissemination of the mass unit in France…towards the end of standards?”, Présentation orale, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

BLANC B., “Gravimetric standard leak artefact calibration”, Présentation orale, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

DOUGDAG K., BEAUDOUX F. et ESPEL P., “First weighings with the LNE electrostatic balance of LNE”, Présentation orale, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

ROMIEU K., “Characterisation of microfluidic transfer standards: results and challenges”, Présentation orale, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

SEGALL D., “Improvements of the national standard for flows below 1 mg.s^-1 nitrogen or dry air (50 SCCM)”, Poster, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

SILVESTRI Z., “Development of two complementary methods for providing traceability of hydrogen leaks by flow measurement between 10^-9 and 10^-6 mol/s”, Poster, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

THOMAS M., ESPEL P., DOUGDAG K. et ZIANE D., “Improvement of the mass measurement noise of the LNE Kibble balance”, Présentation orale, International Metrology Congress CIM 2025, Lyon, France, 11-14 mars 2025.

ROGERS N., DANGEON-VASSAL L. et MAURY R., “Verifying the hydrogen flow of the future”, World Pipelines, 2025, https://www.worldpipelines.com/special-reports/13032025/verifying-the-hydrogen-flow-of-the-future/.

THOMAS M., ZIANE D., ESPEL P., DOUGDAG K. et BEAUDOUX F., “Mass metrology in the new SI at LNE”, 150th anniversary of the Metre Convention and the BIPM - Accepted Abstracts (poster online), 20 mai 2025, https://thebipm150.org/posters-online/.

SARRAF C., “Development of Primary Standards for High-Frequency Dynamic Pressure Calibration”, Présentation orale, ICME 2025 : International Conference on Measurements of Energy, Orléans, France, 23-25 juin 2025.

BATISTA E., SILVERIO V., ROMIEU K. et BÜKER O., “MFMET II A3.3.1 - Literature Survey on Requirements and Procedures with Regards to Burst Pressure”, Zenodo, 29 septembre 2025, DOI: 10.5281/zenodo.17224659.

DARTEVELLE C., NOVIANT S., PLIMMER M., SILVESTRI Z. et VISSIÈRE A., “Optical force balance for AFM cantilever stiffness calibration using passive magnetic levitation”, Poster, MacroScale Conference 2025, Buenos Aires, Argentine, 4-6 novembre 2025, https://cnam.hal.science/hal-05392432v1.

OGHEARD F., BATISTA E., BÜKER O., DAUGBJERG T.S., ROMIEU K. et SILVERIO V., “MFMET II A1.2.1 - Review of existing standardised methods for characterising pressure drop and flow resistance”, Zenodo, 28 novembre 2025, DOI: 10.5281/zenodo.18155039.

OGHEARD F., DAUGBJERG T.S., BATISTA E., SILVERIO V., YILDIRIM E., ROMIEU K. et KARTMANN S., “MFMET II A1.1.2 - Selection of Parameters for Particle-laden Flows Experiments and Simulations”, Zenodo, 28 novembre 2025, DOI: 10.5281/zenodo.18154963.

Cette thèse présente les derniers travaux réalisés sur le gravimètre absolu à atomes froids du LNE-SYRTE. Pour mesurer g, cet instrument, le CAG, réalise un interféromètre atomique à l’aide d’impulsions Raman sur un nuage d’atomes froids de rubidium 87 en chute libre. L’incertitude de mesure du CAG est limitée par le faisceau Raman, son profil de phase et d’intensité. Durant la thèse, l’instrument a été déménagé à l’Observatoire de Paris pour y apporter des améliorations afin de réduire ces effets et repousser les limites du CAG. Après une remise en route de l’instrument qui a permis d’atteindre des sensibilités similaires aux précédentes de 20×10⁻⁹·g Hz^−1/2, nous avons repris et poursuivi les études liées au faisceau Raman.

Le manuscrit détaille les travaux menés pour étudier la stabilité de puissance dans chacun des deux faisceaux Raman, ainsi que l’impact des inhomogénéités du profil d’intensité. Une étude du profil d’intensité, et en particulier de ses défauts, a permis d’étudier en détail le contraste. En effet, ces défauts sont une source d’inhomogénéité du déplacement lumineux sur le nuage d’atomes, causant une perte de contraste et pouvant amener à limiter la sensibilité. Ce phénomène entraine également un biais sur la mesure de g, de l’ordre de 5×10⁻⁹·g, qui n’est pas éliminé de l’algorithme de mesure et doit donc être pris en compte dans le bilan d’incertitude. Des premiers résultats sont également présentés sur le contrôle optimal de transitions Raman, par la mise au point d’une méthode expérimentale pour améliorer l’efficacité des transitions, et donc le contraste de l’interféromètre.

interférométrie atomique, gravimètre, capteur inertiel, atomes froids

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ARRHENIUS K., BACQUART T., AARHAUG T., PERSIJN S., BÜKER O., VAN WORKUM D., BALDAN A., KAISER S., DUFOND M., NOUVELOT Q. et MAURY R., “Hydrogen sampling systems adapted to heavy-duty refuelling stations' current and future specifications – A review”, Energy Reports, 2024, 12, DOI: 10.1016/j.egyr.2024.09.032.

BATISTA E., SILVERIO V., ROMIEU K., ALVES E SOUSA J. et DAUGBJERG T.S., “Development of measurement procedures for volume and flow related quantities in microfluidic devices”, Measurement: Sensors, 2024, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101551.

GUZZINI A., PELLEGRINI M., SACCANI C., DUDEK A., GAJEC M., KRÓL A., KULAGA P., GISLON P., CIGOLOTTI V., ROBINO M., ENESCU D., FERNICOLA V.C., SMORGON D., MAURY R., GAIARDO A., VALT M., POLAK D. et BISSIG H., “Hydrogen in natural gas grids: prospects and recommendations about gas flow meters”, International Journal of Hydrogen Energy, 2024, 86, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.08.344.

KLAUS L., SCHWARDT M., PILGER C., CANU A., LARSONNIER F., WINTHER J.H., TRANCHANT N. et HAVRELAND A., “Linking Seismic Measurements to the International System of Units”, Pure and Applied Geophysics, 2024, DOI: 10.1007/s00024-024-03493-1.

MALCHER F., FORD B., BARHAM R., ROBINSON S., WARD J., WANG L., BRIDGES A., YACOOT A., CHEONG S., RODRIGUES D. et BARRERA-FIGUEROA S., “A calculable pistonphone for the absolute calibration of hydrophones in the frequency range from 0.5 Hz to 250 Hz”, Metrologia, 2024, 61, 2, DOI: 10.1088/1681-7575/ad2d5a.

NOVIANT S., VISSIÈRE A. et SILVESTRI Z., “Development of an optical force balance for low mass at LNE-CNAM”, Measurement: Sensors, 2024, DOI: 10.1016/j.measen.2024.101362.

WENDEL T., BUSULADŽIC D.I., WINDENBERGER C., MICKAN D.B. et HUU D.M.D., “Euramet RMO supplementary comparison low pressure air flow between 25m³/h and 400 m³/h”, Metrologia, 2024, 61, 1A, DOI: https://doi.org/10.1088/0026-1394/61/1A/07004.

WUETHRICH C., GUZMAN J.T., GERMAK A., KIM M., AVERLANT P., JIANG J., CHESNUTWOOD K., HAYASHI T. et RÖSKE D., “Report on the key comparison, CCM.F-K23 in force at 200 N and 500 N”, Metrologia, 2024, 61, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/61/1A/07010.

THOMAS M., BEAUDOUX F., DOUGDAG K. et ESPEL P., “Determination of the capacitance gradient of the LNE electrostatic balance: weighings and direct measurements”, 2024 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, États-Unis, 8-12 juillet 2024, DOI: 10.1109/CPEM61406.2024.10646030.

THOMAS M., ESPEL P., DOUGDAG K. et ZIANE D., “Improvement of the dynamic phase measurement noise of the LNE Kibble balance by the implementation of a linear motor”, 2024 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, États-Unis, 8-12 juillet 2024, DOI: 10.1109/CPEM61406.2024.10646001.

BATISTA E., SILVÉRIO V., ROMIEU K., ALVES E SOUSA J. et DAUGBJERG T.S., “Development of measurement procedures for volume and flow related quantities in microfluidic devices”, IMEKO 2024 - XXIV World Congress, Hambourg, Allemagne, 26-29 août 2024.

BISSIG H., WRIGHT J., ROMIEU K., BATISTA E., TSAI K.C. et DOIHARA R., “Comparison of primary standards for liquid flow in the range from 0.1 µL/min to 10 µL/min”, IMEKO 2024 - XXIV World Congress, Hambourg, Allemagne, 26-29 août 2024.

NOVIANT S., VISSIÈRE A. et SILVESTRI Z., “Development of an optical force balance for low mass at LNE-CNAM”, IMEKO 2024 - XXIV World Congress, Hambourg, Allemagne, 26-29 août 2024.

RAMALINGAM A., QU Z., NWABOH J., SATURNO J., NOWAK A., STRNAD R., STRNADOVÁ (ŠINDELÁROVÁ) L., KNAZOVICKÁ L., VOLDÁN M., PETERSEN J.C., CHRISTENSEN J.B., SARRAF C., AMER E., MOBERG A.R., ARRHÉN F., DURGUT Y., HAMARAT A., GUGOLE F., PANMAN M., DEKKER P., SEYMOUR A., HÖGSTRÖM R., LAKKA A., HÄMÄLÄINEN J., SILLANPÄÄ T., TABANDEH S., PEDERSEN T.D., CORDTS R., WARMING-JESPERSEN M.G., FATEEV A., CLAUSEN S., BRÆSTRUP F., BALLESTEROS M., KOSTEREVA A., JUDD R., HANSEN C., PIRKER G., POSCH S., SAUPERL I., EILTS P., ÖSTER A., HYVÖNEN J. et BLEUANUS S., “MaritimeMET: Metrology for green maritime shipping - Emission control through traceable measurements and machine learning approaches”, IMEKO 2024 - XXIV World Congress, Hambourg, Allemagne, 26-29 août 2024.

BOINEAU F., « Mesure du vide », Techniques de l'ingénieur Mesures physiques, 2024, base documentaire : TIP672WEB, ref. article : r2050, DOI: 10.51257/a-v4-r2050.

BOBOVNIK G., MICKAN B., SAMBOL P., MAURY R. et KUTIN J., "Investigation of the discharge coefficient in the laminar boundary layer regime of critical flow Venturi nozzles calibrated with different gases including hydrogen", Measurement, 2023, 217, DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113134.

BOUDAOUD A.W., MCGRAW J.D., LOPEZ-LEON T. et OGHEARD F., "Traceability of the primary Nano-flow measurement System: Measuring the local inner diameter of a glass capillary", Measurement, 2023, 218, DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113141.

FORSSEN C., SILANDER I., ZAKRISSON J., AMER E., SZABO D., BOCK T., KUSSIKE A., RUBIN T., MARI D., PASQUALIN S., SILVESTRI Z., BENTOUATI D., AXNER O. et ZELAN M., "Demonstration of a Transportable Fabry-Pérot Refractometer by a Ring-Type Comparison of Dead-Weight Pressure Balances at Four European National Metrology Institutes", Sensors, 2024 (published: 19 Dec. 2023), 24, 1, 7, DOI: 10.3390/s24010007.

GAMBETTE P., GAVIOSO R.M., RIPA M., PLIMMER M.D., SPARASCI F. et PITRE L., "Toward the realization of a primary low-pressure standard using a superconducting microwave resonator", Rev. Sci. Instrum., 2023, 94, DOI: 10.1063/5.0136857.

JOUSTEN K., BECHSTEIN S., BERNIEN M., BOINEAU F., BUNDALESKI N., ILLGEN C., JENNINGER B., SETINA J., SILVA R.A.S., STÖLTZEL A., TEODORO O.M.N.D. et WÜEST M., "Evaluation and metrological performance of a novel ionisation vacuum gauge suitable as reference standard", Measurement, 2023, 210, DOI: 10.1016/j.measurement.2023.112552.

RODRIGUES D. et VINCENT P., "Toward a unified formulation of the acoustic transfer admittance of cylindrical cavities for reciprocity calibration of microphones", Metrologia, 2023, 60, DOI 10.1088/1681-7575/ace3c4.

RODRIGUES D., SANDERMANN OLSEN E., LLAMAS O., DOBROWOLSKA D., DEFILIPPO SOARES Z.M., CHO W.H., HOF C., THOMAS C., DICKINSON L., YAMADA K., TAKAHASHI H., NEL R., HANES P., SADIKOGLU E., KOLESOV S. et GOLOVIN D., "Final report on the key comparison CCAUV.A-K6", Metrologia, 2023, 60, DOI: 10.1088/0026-1394/60/1A/09001.

STOCK M., CONCEIÇÃO P., FANG H., BIELSA F., KISS A., NIELSEN L., BEAUDOUX F., ESPEL P., THOMAS M., ZIANE D., BAUMANN H., EICHENBERGER A., MARTI K., BAI Y., HU M., LI Z., LU Y., PENG C., WANG J., WANG Y., WU D., ABBOTT P., HADDAD D., KUBARYCH Z., MULHERN E., NEWELL D., SCHLAMMINGER S., FUJITA K., INABA H., KANO H., KURAMOTO N., MIZUSHIMA S., OKUBO S., OTA Y., ZHANG L., DAVIDSON S., GREEN R.G., LIARD J.O., MURNAGHAN N.F., WOOD B.M., BORYS M., EPPERS D., KNOPF D., KUHN E., HÄMPKE M., MÜLLER M., NICOLAUS A., SCHOLZ F., SPOORS M. et AHMEDOV H., “Final report on the CCM key comparison of kilogram realizations CCM.M-K8.2021”, Metrologia, 2023, 60, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/60/1A/07003.

WINTHER J.H., BRUNS TH., SCHIAVI A., BILGIC E., PRASIL M., HYNEK S., SIEJDA Z., RUIZ S., CANU A., ALSUBAEY F.N., HOF C. et ANDERSSON H., "Final report on the EURAMET key comparison EURAMET AUV.V-K5", Metrologia, 2023, 60, 1A, DOI: 10.1088/0026-1394/60/1A/09002.

BOINEAU F., "Metrological characterisation of a commercially available gas pycnometer", 21^e congrès international de Métrologie (CIM 2023), Lyon, France, 7-10 mars 2023.

NOVIANT S., VISSIERE A. et SILVESTRI Z., "Innovative optical force balance based on the diamagnetism of pyrolythic graphite", 21^e congrès international de Métrologie (CIM 2023), Lyon, France, 7-10 mars 2023, Prix du meilleur poster du congrès.

DOUGDAG K., BEAUDOUX F. et THOMAS M., "Toward a milligram electrostatic force balance at LNE. First measurements with a milligram electrostatic force balance at LNE", 21^e congrès international de Métrologie (CIM 2023), France, Lyon, 7-10 mars 2023.

RODRIGUES, D., VINCENT, P., BARHAM, R. et LARSONNIER, F., "A laser pistonphone designed for absolute calibration of infrasound sensors from 10 mHz up to 20 Hz", EGU General Assembly 2023, Vienne, Autriche, 24-28 avril 2023, EGU23-7953, 2023, Procedings DOI: 10.5194/egusphere-egu23-7953

THOMAS M., ESPEL P. et ZIANE D., "Beam Horizontality Determination in the LNE Kibble Balance Experiment", 2023 Conference - Sensor and Measurement Science International (SMSI 2023), Allemagne, Nuremberg, 11 mai 2023, Proceedings DOI: 10.5162/SMSI2023/B7.3.

THOMAS M., BEAUDOUX F. et DOUGDAG K., "Monolithic Guiding Mechanism and Adjustment Devices for an Electrostatic Force Balance at LNE", 2023 Conference - Sensor and Measurement Science International (SMSI  2023), Allemagne, Nuremberg, 11 mai 2023, Proceedings DOI: 10.5162/SMSI2023/B7.2.

RODRIGUES D., "Recent advancements in the development of acoustic transfer admittance calculation of couplers in achieving primary measurement standards for sound pressure", CCAUV Workshop, 24 octobre 2023, Proceedings DOI: 10.13140/RG.2.2.11356.97923.

THOMAS M., "Balances de Kibble pour la réalisation du kilogramme : nouvelles perspectives pour les masses et grandeurs apparentées", Les séances thématiques de l’Académie des technologies - Le Système international d’unités (SI) version 2018 - Quels impacts et quelles perspectives ?, Paris, France, 25 octobre 2023.

La traçabilité métrologique des mesures de débit liquide est assurée par une chaîne ininterrompue d’étalonnages par comparaisons à des étalons primaires et secondaires. Cependant, pour des débits inférieurs à quelques microlitres par minute, la traçabilité n’était pas assurée par manque de références nationales. Dans le cadre de cette thèse, qui fait partie du projet européen "Metrology for Drug Delivery II", nous avons développé un système primaire optique et non intrusif pour la mesure de nano-débits de liquides. Ce système est basé sur la mesure du déplacement d’une interface liquide/air à l’intérieur d’un tube capillaire, méthode que nous appelons "interface tracking". Afin d’assurer la traçabilité des mesures de débit, une procédure d’étalonnage de caméras et une méthode de mesure du diamètre interne des capillaires ont été établies. Pour chaque méthode développée un bilan détaillant les différentes sources d’incertitude a été réalisé. Ce système permet d’étalonner des générateurs de débit et débitmètres tels que les dispositifs médicaux, les capteurs de débit, les régulateurs de pression et les pousse-seringues. Ces appareils sont utilisés, par exemple, dans des applications médicales et microfluidiques. Le système développé permet également la mesure des fluctuations de débit, ce qui le rend adapté à l’évaluation de la stabilité et du temps de réponse d’un dispositif. Dans le cadre de la validation externe du système, le CETIAT a participé à une comparaison interlaboratoire qui a consisté en l’étalonnage de différents débitmètres et d’un pousse-seringue, de 5 nL/min à 1500 nL/min, c.à.d. à des débit 1000 fois plus faibles que la limite atteinte par l’étalon primaire précédent. Les résultats de la comparaison montrent des incertitudes relatives étendues allant de 12 % pour 10 nL/min à 0,15 % pour 1500 nl/min. Ces capacités de mesure et d’étalonnage (CMCs) ont été examinées et validées par le processus d’approbation du BIPM (Bureau International des Poids et Mesures).

Cette validation représente une reconnaissance internationale de notre système en tant qu’étalon national français pour les nano-débits de liquides.

interface tracking, nano-débit de liquide, étalon primaire

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BATISTA E., ÁLVARES M., MARTINS R.F., OGHEARD F., GERŠL J. and GODINHO I., “Measurement of internal diameters of capillaries and glass syringes using gravimetric and optical methods for microflow applications”, Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik, 2022, 68, 1, DOI: 10.1515/bmt-2022-0033.

HÖGSTRÖM R., SAXHOLM S., ASPIALA M., HÄMÄLÄINEN J., SALMINEN J., SARRAF C., WYNANDS R., QUABIS S., DURGUT Y., JÖNSSON G., AMER E., LIVERTS M., SUNDARAPANDIAN S. and ADOLFSE C., “Guideline on the development of dynamic pressure standards covering the pressure range from 0.1 MPa to 400 MPa with response times in the range of μs to ms”, PTB-Mitteilungen, 2022, 132, 4, DOI: 10.7795/310.20220499.

MILLS C., BATISTA E., BISSIG H., OGHEARD F., BOUDAOUD A.W., BÜKER O., STOLT K., MORGAN J., KARTMANN S., THIEMANN K., MIOTTO G., NIEMANN A., KLEIN S., RATERING G. and LÖTTERS J., “Calibration methods for flow rates down to 5 nL/min and validation methodology”, Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik, 2022, 68, 1, DOI: 10.1515/bmt-2022-0049.

OTAL P., « Étalons de pression », Techniques de l’Ingénieur, 2022, R 2 060v3 - 2, DOI: 10.51257/a-v2-r2030.

OTAL P., « Hautes pressions - Domaine de 50 MPa à 2 GPa », Techniques de l’Ingénieur, 2022, R 2 060v3 - 2,  DOI:10.51257/a-v3-r2060.

RODRIGUES D., VINCENT P., BARAHM R., LARSONNIER F. and DURAND S., “A laser pistonphone designed for absolute calibration of infrasound sensors from 10 mHz up to 20 Hz”, Metrologia, 2022, 60, DOI: 10.1088/1681-7575/aca0f3.

BATISTA E., VAN HEEREN H., OGHEARD F., SILVERIO V., KAAL J. and VERPLANCK N., “Influence of Microfluidic Standards on Organs-on-Chips”, EUROoCS 2022, Grenoble, France, 4-5 juillet 2022.

OGHEARD F., « Sécuriser l'administration des Médicaments par la Mesure », Workshop MEDDII, https://www.youtube.com/watch?v=r4CaBgN6oBQ, 15 septembre 2022.

BLANC B. and BEAUDOUX F., “Monte Carlo method applied to gravimetric leak calibration”, IMEKO 24th TC3, 14th TC5, 6th TC16 and 5th TC22 International Conference, Cavtat-Dubrovnik, Croatia, 11-13 octobre 2022.

BOINEAU F. and PLIMMER M.D., “A technique to improve low leak rate measurement with a constant-volume flowmeter”, IMEKO International Conference 2022, Cavtat-Dubrovnik, Croatia, DOI: 10.21014/tc16-2022.120, 11-13 octobre 2022.

REZKI A., Z SILVESTRI., WALLERAND J-P., GUIANVARC’H C. and HIMBERT M., “Low frequency acoustic pressure measurements based on Fabry-Perot refractometer”, Joint IMEKO TC3, T5, TC16 and TC22 International Conference, Cavtat-Dubrovnik, Croatia, DOI: 10.21014/tc16-2022.008, 11-13 octobre 2022.

RUBIN T., SILANDER I., FORSSEN C., ZAKRISSON J., AMER E., SZABO D., BOCK T., KUSSICKE A., GÜNZ C., MARI D., GAVIOSO R.M., PISANI M., MADONNA RIPA D., SILVESTRI Z., GAMBETTE P., BENTOUATI D., GARBEROGLIO G., LESIUK M., PRZYBYTEK M., JEZIORSKI B., SETINA J., ZELAN M. and AXNER O., “Quantum-based realizations of the pascal’ status and progress of the EMPIR-project: Quantumpascal”, Joint IMEKO TC3, T5, TC16 and TC22 International Conference, Cavtat-Dubrovnik, Croatia, DOI: 10.21014/tc16-2022.103, 11-13 octobre 2022.

BATISTA E. and al., " MFMET project - Establishing metrology standards in microfluidic devices", FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

BOBOVNIK G., SAMBOL P., MAURY R. and KUTIN J., “Flow coefficients of critical flow venturi nozzles calibrated with hydrogen and other gases”,  FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

DE HUU M.A. and MAURY R., “Design and calibration of critical flow Venturi nozzles for high-pressure hydrogen applications”, FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

DE HUU M.A., MAURY R., MACDONALD M., RONNEBERG S. and WIENER A., “Key comparison of gravimetric standards for hydrogen refuelling stations”, FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

MACDONALD M., GLEN N., DE HUU M.A., MAURY R., RONNEBERG S. and WIENER A., “Measurement uncertainty tool for HRS dispensers”, FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

MAURY R., DE HUU M.A., MACDONALD M., VENSLOVAS E. and WIENER A., “Secondary standard for hydrogen refuelling station verification: Method and requirements”, FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

SCHAKEL M.D., GUGOLE F., STANDIFORD D., J KUTIN., BOBOVNIK G., MOLE N., MAURY R., SCHUMANN D., KRAMER R., GUENZ C., BÖCKLER H.-B. and BÜKER O., “Establish traceability for liquefied hydrogen flow measurements”, FLOMEKO 2022, Chóngqìng, République populaire de Chine, 1-4 novembre 2022.

GABRIELSON T.B., MERCHANT B.J., RODRIGUES D. and SMITH C.M., "Measurement of infrasound sensor self-noise", Abstract in The Journal of the Acoustical Society of America, 152, A164, DOI: 10.1121/10.0015896, 183^rd meeting of the Acoustical Society of America, 28 novembre 2022.

Les travaux concernent le développement d’un nouvel étalon de pression absolue de gaz dans une gamme allant de 200 Pa à 20 kPa (soit 0,002 atm à 0, 2 atm). La méthode utilisée repose sur la mesure de l’indice de réfraction d’un gaz noble pur (hélium-4 ou argon) à l’aide d’un résonateur hyperfréquence. L’indice est déterminé par le rapport des fréquences de résonance à vide et sous pression mesurées à température constante. Connaissant la température thermodynamique du gaz et son indice de réfraction, on peut en calculer la pression. Ce principe est la réciproque de celui utilisé pour la thermométrie à gaz à indice de réfraction (RIGT) dans laquelle la température thermodynamique est déterminée à partir de la mesure de l’indice de réfraction du gaz et de sa pression maintenue constante. Le modèle de balayage de fréquence et les algorithmes d’ajustement tirent parti des travaux antérieurs du laboratoire sur la détermination de la constante de Boltzmann en vue de la redéfinition des unités du SI de 2019. Pour l’hélium-4, les mesures ont été effectuées à une température de 5,4 K à l’aide d’un résonateur quasi-sphérique en cuivre dont la cavité est recouverte d’une couche supraconductrice de niobium de 3 μm d’épaisseur. La supraconductivité permet d’améliorer le facteur de qualité Q du résonateur et par voie de conséquence la résolution en fréquence du système. La détermination de la pression bénéficie des très faibles incertitudes des coefficients du viriel des propriétés thermophysiques de l’hélium-4 obtenues par des calculs ab initio. Les mesures à l’argon ont été effectuées à une température de 90,4 K avec un résonateur en cuivre (sans traitement supraconducteur). À cette température, l’expérimentation est moins exigeante en matière de cryogénie et est donc plus simple à dupliquer.

étalon de pression, calculs ab initio, cavité hyperfréquence, supraconductivité, indice de réfraction, métrologie, manométrie, thermométrie, coefficient du viriel, hélium, argon

Consultez la thèse (EN) : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03652344

JOUSTEN K., BERNIEN M., BOINEAU F., BUNDALESKI N., ILLGEN C., JENNINGER B., JÖNSSON G., ŠETINA J., TEODORO O.M.N.D. et VICAR M., "Electrons on a straight path: A novel ionisation vacuum gauge suitable as reference standard", Vacuum, 2021, 189, DOI: 10.1016/j.vacuum.2021.110239.

LAMBERT M.A., MAURY R., LEHNASCH G., FOUCAULT E. et VALIERE J.-C., "Experimental investigations on cylindrical critical flow Venturi nozzles with roughness", Flow Measurement and Instrumentation, 2021, 81, DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2021.102002.

LEGRAS J.-C. et OTAL P., "Hautes pressions - Domaine de 50 MPa à 2 GPa", Techniques de l'ingénieur, novembre 2021, R2060V2.

MACDONALD M., DE HUU M., MAURY R. et BÜKER O., “Calibration of hydrogen Coriolis flow meters using nitrogen and air and investigation of the influence of temperature on measurement accuracy”, Flow Measurement and Instrumentation, 2021, 79, DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2021.101915.

PINOT P., SILVESTRI Z. et VISSIERE A., « Mesure de la puissance laser : Techniques de mesure basées sur la pression de radiation », Techniques de l’Ingénieur, Mesures - Analyses | Mesures mécaniques et dimensionnelles, R6739 V1, Janvier 2021.

SLUŠE J., MAURY R., OLSEN Å.A.F., GERŠL J. et KENBAR A., “Influence of upstream disturbances on performance of an LDV-based cryogenic flow meter standard - CFD modelling and preliminary measurements with air”, Flow Measurement and Instrumentation, 2021, 80, DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2021.101991.

PACHINGER D., BERTAŠIENĖ A., CARÉ I., GERŠL J., HAACK S., DE HUU M., KAMPE J. et SPAZZINI P.G., "Guidelines on the Calibration of Solid Anemometers - Part 2: Thermal Anemometers", EURAMET Calibration Guide, No. 25, Version 1.0, 02/2021.

BATISTA E., MARTINS R., ALVARES M., OGHEARD F., GERŠL J. et GODINHO I., "Measurement of internal diameters using gravimetric and optical methods for microflow applications", 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

BÖCKLER H.B., SCHMELTER S., BÜKER O., DE HUU M., R. MAURY et SCHAKEL M., "Metrology infrastructure for high-pressure gas and liquified hydrogen flows", 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

BOINEAU F., JÖNSSON G., BERNIEN M., BUNDALESKI N., GRUBER A., ILLGEN C., JOUSTEN K., JENNINGER B., SCUDERI F., SILVA J., TEODORO O.M.N.D., TRÜTZSCHLER A., VICAR M. et WÜEST M., "Metrological performance of a novel ionisation vacuum gauge with respect to that of the commercial gauges commonly used as reference standards", 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

BOUDAOUD A.W., "Development of primary system for the measurement of nano-flow rates of liquids",  20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

HÖGSTRÖM R., SAXHOLM S., FATEEV A., SUTTON G., JÖNSSON G., KOOPS R., NIEUWENKAMP G., SUNDARAPANDIAN S., LIVERTS M., SARRAF C., ADOLFSE C., QUABIS S., WYNANDS R., ÖSTER A. DURGUT et K., “Towards improved dynamic measurements of pressure and temperature”, 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

OGHEARD F., "Development and validation of a dynamic primary standard for unsteady liquid flow calibration", 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

OGHEARD F., BATISTA E., SILVERIO V., PECNIK C., BECKER H. ET GRAHAM E., "A new EURAMET EMPIR Project: establishing metrology standards in microfluidic devices", 20^e congrès international de Métrologie (CIM 2021), France, Lyon, 7-9 septembre 2021.

Cette thèse traite de la mise au point et des applications d’un fluxmètre gazeux à pression constante, instrument de référence primaire pour la mesure de très faibles débits gazeux, couramment utilisé par les Laboratoires nationaux de métrologie. Il intervient dans la traçabilité des basses pressions absolues, via la méthode d’expansion continue, et celle des fuites d’hélium, liées aux applications dans le domaine du vide. De plus, nous avons montré que le fluxmètre à pression constante du Laboratoire commun de métrologie (LCM) permettait le raccordement des mesures de micro-débits, sous-domaine de la débitmétrie. Outre les points clés de la conception et la caractérisation métrologique, ce mémoire décrit l’étude de l’expansion continue ainsi que les travaux de comparaison du fluxmètre gazeux à pression constante avec les méthodes de référence employées au LCM, en particulier la méthode de gravimétrie dynamique.

Consultez la thèse : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01542405