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Réfroidisseur à dilution - 0,1 K-1,6 K  [ Retour vers  Equipements vol pour la réfrigération  ]

2 niveaux de refroidissement, pas de vibrations, pas de champs parasites

Ce réfrigérateur pour les très basses températures (100 mK), particulièrement stable et fonctionnant en continu, est idéal pour les instruments utilisant des détecteurs cryogéniques ultra-sensibles embarqués dans des satellites.

La sensibilité de détecteurs embarqués à bord des satellites scientifiques dépend d'une façon critique de leur température de fonctionnement. Pour des missions à très haut retour scientifique comme la cartographie thermique précise du rayonnement de fond de l'univers (mission Planck), ces détecteurs doivent fonctionner à une température stable de 0.1 K. Cette dernière peut être atteinte en utilisant une chaîne de refroidissement comprenant un refroidisseur à dilution comme ultime étage cryogénique.
Le refroidisseur à dilution fonctionne par le mélange cryogénique des isotopes 3He et 4He circulant dans des tubes de très petites dimensions qui rendent le système insensible à la gravité. La puissance frigorifique dépend du débit d’isotopes. Elle est produite non seulement au niveau du doigt froid, mais également de manière continue jusque 1.5 K environ, température à laquelle on trouve un 2ème étage cryogénique (obtenu par détente Joule-Thomson sur le mélange). Ce principe original de refroidissement continu sur plus d’une décade en température est particulièrement adapté pour l’optimisation d’un instrument cryogénique de haute sensibilité. Le gaz stocké se trouve en quantité suffisante pour assurer le fonctionnement d'une mission pendant la durée de vie requise.

Bénéfices clefs

  • Puissance et souplesse d’utilisation : ce réfrigérateur, avec les débits de Planck (2 ans d’autonomie) est capable de produire l’équivalent de 10µWatt à 0.1K et 500µW à 1.5K.
  • Fiabilité : l’absence de pièces en mouvement, le système de filtration ainsi que l’étanchéité des circuits garantissent un fonctionnement nominal pendant plusieurs années
  • Stabilité : le réfrigérateur à dilution est intrinsèquement très stable : les fluctuations de température sont limitées à quelques micro-kelvin
  • Fonctionnement en continu : à la différence d’autres types de réfrigérateur subKelvin, la dilution fonctionne en continu avec une puissance variable (obtenue en faisant varier les débits d’Hélium)
  • Aucune perturbation : la dilution fonctionne en ne générant aucune perturbation, que ce soit d’origine électro-magnétique ou d’origine mécanique (pas de vibration exportée)

Produits associés

Air Liquide a livré plusieurs équipements pour effectuer le remplissage des réservoirs d’Hélium à 300 bar au sol avec un très haut niveau de pureté. D’autre part, le système est livré avec une unité de contrôle pneumatique permettant de réguler les débits et pression d’Hélium en vol.

Références