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44 results on '"E. Bréelle"'

1. Thermally controlled optical resonator for vacuum squeezed states separation

Author: C. Nguyen, E. Bréelle, M. Barsuglia, E. Capocasa, M. De Laurentis, V. Sequino, F. Sorrentino, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), and ANR-18-IDEX-0001,Université de Paris,Université de Paris(2018)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Optical resonator, Fabry-Perot etalon, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], quantum noise, squeezing, Electrical and Electronic Engineering, Engineering (miscellaneous), Atomic and Molecular Physics, and Optics, Gravitational waves, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM]
Abstract: Future gravitational-wave detectors will use frequency-dependent squeezed vacuum states to obtain broadband reduction of quantum noise. Quantum noise is one of the major limitations to the sensitivity of these detectors. Advanced LIGO+, Advanced Virgo+, and KAGRA plan to generate frequency-dependent squeezed states by coupling a frequency-independent squeezed light state with a filter cavity. An alternative technique is under consideration, based on conditional squeezing with quantum entanglement: Einstein–Podolsky–Rosen (EPR) squeezing. In the EPR scheme, two vacuum entangled states, the signal field at ω 0 and the idler field at ω 0 + Δ , must be spatially separated with an optical resonator and sent to two separate homodyne detectors. In this framework, we have designed and tested a solid Fabry–Perot etalon, to be used in an EPR table-top experiment prototype, thermally controlled without the use of a control probe optical beam. This device can also be used in optical experiments where the use of a bright beam to control an optical resonator is not possible, or where a simpler optical device is preferred.
Published: 2022

2. Thick silicon microstrip detectors simulation for PACT: Pair and Compton Telescope

Author: Vincent Tatischeff, Francois Lebrun, Y. Dolgorouky, P. Laurent, Mohamad Khalil, E. Bréelle, W. Bertoli, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM AN), and Université Paris-Saclay-Univ. Paris-Sud-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Subjects: Silicon, Nuclear and High Energy Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Compton telescope, chemistry.chemical_element, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Capacitance, Gamma-ray, law.invention, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Telescope, Optics, law, 0103 physical sciences, DSSD, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation, [PHYS]Physics [physics], Physics, Calorimeter (particle physics), 010308 nuclear & particles physics, business.industry, Detector, Gamma ray, Silvaco, Detection, Semiconductor, Semiconductors, chemistry, Physics::Accelerator Physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], business
Abstract: International audience; PACT is a space borne Pair and Compton Telescope that aims to make a sensitive survey of the gamma-ray sky between 100 keV and 100 MeV. It is based upon two main components: a silicon-based gamma-ray tracker and a crystal-based calorimeter. In this paper we will explain the imaging technique of PACT as a Multi-layered Compton telescope (0.1–10 MeV) and its major improvements over its predecessor COMPTEL. Then we will present a simulation study to optimize the silicon tracker of PACT. This tracker is formed of thousands of identical silicon double sided strip detectors (DSSDs). We have developed a simulation model (using SILVACO) to simulate the DSSD performance while varying its thickness, impurity concentration of the bulk material, electrode pitch, and electrode width. We will present a comprehensive overview of the impact of each varied parameter on the DSSD performance, in view of the application to PACT. The considered DSSD parameters are its depletion voltage, capacitance, and leakage current. After the selection of the PACT DSSD, we will present a simulation of the performance of the PACT telescope in the 0.1–10 MeV range.
Published: 2016

3. Simulations and performance of the QUBIC optical beam combiner

Author: Emory F. Bunn, M.-A. Bigot-Sazy, Y. Giraud-Héraud, A. Zullo, Alessandro Buzzelli, M. Gómez Berisso, M. Giard, F. Voisin, J. Aumont, L. Mele, N. Bleurvacq, L. Dumoulin, L. Grandsire, Nicola Vittorio, Giuseppe D'Alessandro, P. Ringegni, F. Piacentini, Peter T. Timbie, P. Chanial, D. Viganò, M. C. Medina, Alessandro Schillaci, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, G. Polenta, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, P. Battaglia, L. Montier, X. Garrido, J.-P. Thermeau, Massimo Gervasi, V. Truongcanh, Rocco D'Agostino, M. Gaspard, R. Puddu, J. Bonaparte, Luca Lamagna, S. Spinelli, C. Chapron, G. de Gasperis, Victor Haynes, A. Etchegoyen, S. Loucatos, Gregory S. Tucker, L. M. Mundo, Marco Bersanelli, A. Lowitz, G. Bordier, E. Guerrard, Mario Zannoni, A. Pelosi, G. Amico, Vladimir V. Luković, D. Buzi, E. Olivieri, R. Luterstein, S. Scully, D. Prêle, H. Pastoriza, A. Mattei, J. Kaplan, F. Columbro, A. Gault, A. Passerini, F. Pajot, D. Harari, Silvia Masi, A. Di Donato, B. Watson, M. Stolpovskiy, Gustavo E. Romero, E. Bréelle, R. Charlassier, J. Bonis, Elia S. Battistelli, D. Gayer, M. De Leo, A. Tartari, Peter A. R. Ade, J. D. Murphy, B. Bélier, S. Banfi, Alessandro Paiella, P. de Bernardis, S. Vanneste, Andrew May, M. De Petris, G. Barbarán, Giampaolo Pisano, Francesco Cavaliere, Cristian Franceschet, D. T. Hoang, Matthieu Tristram, D. Burke, F. Incardona, F. Suarez, J. A. Murphy, C. Kristukat, Marcin Gradziel, F. Couchot, Bruce Rafael Mellado Garcia, A. Mennella, Alessandro Coppolecchia, M. M. Gamboa Lerena, Andrei Korotkov, A. Fasciszewski, D. Bennett, Damien Rambaud, M. González, Bruno Maffei, F. Wicek, Mark McCulloch, S. Marnieros, O. Perdereau, Maria Salatino, D. Auguste, J.-Ch. Hamilton, C. Perbost, C. Scóccola, Carole Tucker, Federico Pezzotta, M. Piat, E. Jules, Lucio Piccirillo, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, Simon J. Melhuish, A. Baù, J.-Ph. Bernard, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Zullo, A, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristram, M, Torchinsky, S, Timbie, P, Thermeau, J, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piat, M, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Melhuish, S, Medina, M, Mele, L, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Harari, D, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chapron, C, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bennett, D, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Ade, P, Hamilton, J, Zannoni, M, Mennella, A, De Leo, M, De Petris, M, Scully, S, Guerrard, E, Gayer, D, Burke, D, and O'Sullivan, C
Subjects: cosmological model, higher-order, QUBIC, Cosmic microwave background, CMB, Interference (wave propagation), 01 natural sciences, 7. Clean energy, Cosmology, B-mode: primordial, law.invention, law, B-modes, Anisotropy, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Physics, Applied Mathematics, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, bolometric interferometry, Condensed Matter Physics, Physical optics, physical optics, Interferometry, Horn antenna, detector: performance, polarization: anisotropy, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, interferometer, interference, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, model: optical, programming, 010309 optics, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, 0103 physical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background, Polarization, business.industry, Bolometer, gravitational radiation: primordial, optics, detector: sensitivity, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Electronic, Optical and Magnetic Materials, cosmic background radiation: anisotropy
Abstract: QUBIC, the Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel ground-based instrument that aims to measure the extremely faint B-mode polarisation anisotropy of the cosmic microwave background at intermediate angular scales (multipoles of = 30 − 200). Primordial B-modes are a key prediction of Inflation as they can only be produced by gravitational waves in the very early universe. To achieve this goal, QUBIC will use bolometric interferometry, a technique that combines the sensitivity of an imager with the immunity to systematic effects of an interferometer. It will directly observe the sky through an array of back-to-back entry horns whose beams will be superimposed using a cooled quasioptical beam combiner. Images of the resulting interference fringes will be formed on two focal planes, each tiled with transition-edge sensors, cooled down to 320 mK. A dichroic filter placed between the optical combiner and the focal planes will select two frequency bands (centred at 150 GHz and 220 GHz), one frequency per focal plane. Polarization modulation will be achieved using a cold stepped half-wave plate (HWP) and polariser in front of the sky-facing horns. The full QUBIC instrument is described elsewhere1,2,3,4; in this paper we will concentrate in particular on simulations of the optical combiner (an off-axis Gregorian imager) and the feedhorn array. We model the optical performance of both the QUBIC full module and a scaled-down technological demonstrator which will be used to validate the full instrument design. Optical modelling is carried out using full vector physical optics with a combination of commercial and in-house software. In the high-frequency channel we must be careful to consider the higher-order modes that can be transmitted by the horn array. The instrument window function is used as a measure of performance and we investigate the effect of, for example, alignment and manufacturing tolerances, truncation by optical components and off-axis aberrations. We also report on laboratory tests carried on the QUBIC technological demonstrator in advance of deployment to the observing site in Argentina.
Published: 2018

4. Performance of NbSi transition-edge sensors readout with a 128 MUX factor for the QUBIC experiment

Author: L. M. Mundo, M. Gómez Berisso, M. Giard, A. Tartari, Nicola Vittorio, A. Mattei, F. Columbro, R. Charlassier, L. Grandsire, A. Mennella, A. Pelosi, M. M. Gamboa Lerena, D. Bennett, Andrei Korotkov, M. González, F. Piacentini, D. Burke, C. Perbost, J. A. Murphy, P. Chanial, E. Olivieri, Damien Rambaud, B. Watson, Giampaolo Pisano, N. Bleurvacq, Maria Salatino, D. Auguste, H. Pastoriza, D. Harari, G. Barbarán, Bruno Maffei, F. Wicek, F. Couchot, L. Dumoulin, Peter A. R. Ade, J. Bonaparte, Giuseppe D'Alessandro, S. Loucatos, A. Gault, A. Lowitz, P. Battaglia, Mark McCulloch, S. Marnieros, P. Ringegni, A. Zullo, G. Amico, D. Viganò, S. Banfi, C. Scóccola, Carole Tucker, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, Andrew May, D. Buzi, M. C. Medina, L. Mele, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, M. Piat, Emory F. Bunn, M.-A. Bigot-Sazy, F. Voisin, Bruce Rafael Mellado Garcia, C. Kristukat, O. Perdereau, S. Maestre, Y. Giraud-Héraud, J. D. Murphy, F. Incardona, Alessandro Coppolecchia, F. Suarez, Peter T. Timbie, C. Chapron, Alessandro Schillaci, Alessandro Paiella, W. Marty, G. Polenta, E. Bréelle, A. Fasciszewski, J. Aumont, R. Puddu, S. Spinelli, L. Montier, D. T. Hoang, Massimo Gervasi, Federico Pezzotta, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Simon J. Melhuish, V. Truongcanh, A. Baù, M. Gaspard, J.-P. Thermeau, Luca Lamagna, A. Etchegoyen, Marcin Gradziel, A. Buzzelli, Francesco Cavaliere, Lucio Piccirillo, Marco Bersanelli, J. Kaplan, Mario Zannoni, D. Prêle, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, A. Passerini, G. De Gasperis, B. Bélier, S. Scully, S. Vanneste, Victor Haynes, Gregory S. Tucker, M. De Leo, R. Luterstein, M. De Petris, Gustavo E. Romero, P. de Bernardis, J.-Ch. Hamilton, Rocco D'Agostino, E. Jules, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, Silvia Masi, A. Di Donato, X. Garrido, E. Guerrard, Vladimir V. Luković, G. Bordier, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, J. Bonis, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Salatino, M, Suarez, F, Bennett, D, Murphy, J, Ade, P, Thermeau, J, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristam, M, Timbie, P, Tartari, A, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scully, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Romero, G, Ringegni, P, Puddu, R, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, O'Sullivan, C, Mundo, L, Mennella, A, Melhuish, S, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Haynes, V, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Burke, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Voisin, F, Henrot-Versillé, S, Torchinsky, S, Rambaud, D, Prêle, D, Piat, M, Montier, L, Marty, W, Marnieros, S, Maestre, S, Hoang, D, Chapron, C, Bélier, B, Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Subjects: the QUBIC experiment, Time-Domain Multiplexing, Integrated circuit, SiGe Application-Specific Integrated Circuit, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Multiplexing, Multiplexer, law.invention, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, law, Transition-Edge Sensor, 0103 physical sciences, Cosmic Microwave Background, Astronomical interferometer, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, business.industry, Bolometric Interferometry, Detector, Bolometer, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background, CMB instrumentation, SiGe ApplicationSpecific Integrated Circuit, Superconducting QUantum Interference Device, TimeDomain Multiplexing, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Electrical and Electronic Engineering, Interferometry, Superconducting QUantum Interference Devices, Transition edge sensor, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: International audience; QUBIC (the Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology) is a ground-based experiment which seeks to improve the current constraints on the amplitude of primordial gravitational waves. It exploits the unique technique, among Cosmic Microwave Background experiments, of bolometric interferometry, combining together the sensitivity of bolometric detectors with the control of systematic effects typical of interferometers. QUBIC will perform sky observations in polarization, in two frequency bands centered at 150 and 220 GHz, with two kilo-pixel focal plane arrays of NbSi Transition-Edge Sensors (TES) cooled down to 350 mK. A subset of the QUBIC instrument, the so called QUBIC Technological Demonstrator (TD), with a reduced number of detectors with respect to the full instrument, will be deployed and commissioned before the end of 2018. The voltage-biased TES are read out with Time Domain Multiplexing and an unprecedented multiplexing (MUX) factor equal to 128. This MUX factor is reached with two-stage multiplexing: a traditional one exploiting Superconducting QUantum Interference Devices (SQUIDs) at 1K and a novel SiGe Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) at 60 K. The former provides a MUX factor of 32, while the latter provides a further 4. Each TES array is composed of 256 detectors and read out with four modules of 32 SQUIDs and two ASICs. A custom software synchronizes and manages the readout and detector operation, while the TES are sampled at 780 Hz (100kHz/128 MUX rate). In this work we present the experimental characterization of the QUBIC TES arrays and their multiplexing readout chain, including time constant, critical temperature, and noise properties.
Published: 2018

5. QUBIC: the Q and U bolometric interferometer for cosmology

Author: Y. Giraud-Héraud, E. Bréelle, P. A. R. Ade, A. Zullo, P. Ringegni, A. Mennella, M. M. Gamboa Lerena, D. Bennett, M. González, Emory F. Bunn, Francesco Cavaliere, R. Puddu, M. De Leo, L. Montier, M. Stolpovskiy, M. Gómez Berisso, M. Giard, C. Perbost, L. Grandsire, Peter T. Timbie, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, Gustavo E. Romero, E. Jules, Simon J. Melhuish, S. Spinelli, A. Baù, G. de Gasperis, J.-Ph. Bernard, G. Bordier, G. Polenta, M. De Petris, P. de Bernardis, A. Lowitz, Nicola Vittorio, E. Guerrard, P. Battaglia, M. Piat, Rocco D'Agostino, O. Perdereau, Lucio Piccirillo, Vladimir V. Luković, Bruce Rafael Mellado Garcia, F. Piacentini, J. Aumont, Massimo Gervasi, D. Prêle, Thibaut Louis, Alessandro Coppolecchia, Sophie Henrot-Versille, S. Loucatos, R. Charlassier, L. M. Mundo, L. Dumoulin, J. Kaplan, P. Chanial, J. D. Murphy, A. Fasciszewski, J. Bonaparte, C. Kristukat, S. Vanneste, Alessandro Paiella, Gabriele Coppi, Silvia Masi, A. Di Donato, Federico Pezzotta, L. Mele, B. Bélier, Steve Torchinsky, D. Viganò, Maria Salatino, D. Auguste, E. Olivieri, A. Mattei, J.-Ch. Hamilton, H. Pastoriza, D. Harari, F. Columbro, G. Amico, M.-A. Bigot-Sazy, A. Passerini, D. Buzi, C. Scóccola, Carole Tucker, G. Barbarán, C. Chapron, N. Bleurvacq, J. Bonis, F. Couchot, Andrei Korotkov, R. Luterstein, A. Tartari, V. Truongcanh, M. Gaspard, F. Voisin, F. Incardona, Damien Rambaud, A. Etchegoyen, B. Watson, Giampaolo Pisano, Marco Bersanelli, Bruno Maffei, Alessandro Schillaci, F. Wicek, Mario Zannoni, A. Pelosi, F. Suarez, A. Gault, Mark McCulloch, S. Marnieros, S. Scully, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, S. Banfi, D. Burke, J. A. Murphy, D. T. Hoang, Marcin Gradziel, Alessandro Buzzelli, J.-P. Thermeau, Victor Haynes, X. Garrido, Gregory S. Tucker, Giuseppe D'Alessandro, M. C. Medina, F. Pajot, Elia S. Battistelli, Luca Lamagna, D. Gayer, Andrew May, Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Zmuidzinas J.,Gao J.-R., Ade, P, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristram, M, Torchinsky, S, Timbie, P, Thermeau, J, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scully, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piat, M, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Mennella, A, Melhuish, S, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Bennett, D, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chapron, C, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Burke, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, O'Sullivan, C, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: B-modes, bolometric interferometry, CMB, QUBIC, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Electrical and Electronic Engineering, cosmic microwave background, Cosmic microwave background, Interference (wave propagation), 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, 010309 optics, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, law, 0103 physical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background, Polarization, Physics, millimetre-wave, Gravitational wave, business.industry, Detector, Bolometer, Polarizer, interferometry, Interferometry, Dichroic filter, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: QUBIC, the Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel ground-based instrument that has been designed to measure the extremely faint B-mode polarisation anisotropy of the cosmic microwave background at intermediate angular scales (multipoles of 𝑙 = 30 − 200). Primordial B-modes are a key prediction of Inflation as they can only be produced by gravitational waves in the very early universe. To achieve this goal, QUBIC will use bolometric interferometry, a technique that combines the sensitivity of an imager with the systematic error control of an interferometer. It will directly observe the sky through an array of 400 back-to-back entry horns whose signals will be superimposed using a quasi-optical beam combiner. The resulting interference fringes will be imaged at 150 and 220 GHz on two focal planes, each tiled with NbSi Transition Edge Sensors, cooled to 320 mK and read out with time-domain multiplexing. A dichroic filter placed between the optical combiner and the focal planes will select the two frequency bands. A very large receiver cryostat will cool the optical and detector stages to 40 K, 4 K, 1 K and 320 mK using two pulse tube coolers, a novel 4He sorption cooler and a double-stage 3He/4He sorption cooler. Polarisation modulation and selection will be achieved using a cold stepped half-wave plate (HWP) and polariser, respectively, in front of the sky-facing horns. A key feature of QUBIC’s ability to control systematic effects is its ‘self-calibration’ mode where fringe patterns from individual equivalent baselines can be compared. When observing, however, all the horns will be open simultaneously and we will recover a synthetic image of the sky in the I, Q and U Stokes’ parameters. The synthesised beam pattern has a central peak of approximately 0.5 degrees in width, with secondary peaks further out that are damped by the 13-degree primary beam of the horns. This is Module 1 of QUBIC which will be installed in Argentina, near the city of San Antonio de los Cobres, at the Alto Chorrillos site (4869 m a.s.l.), Salta Province. Simulations have shown that this first module could constrain the tensor-to-scalar ratio down to σ(r) = 0.01 after a two-year survey. We aim to add further modules in the future to increase the angular sensitivity and resolution of the instrument. The QUBIC project is proceeding through a sequence of steps. After an initial successful characterisation of the detection chain, a technological demonstrator is being assembled to validate the full instrument design and to test it electrically, thermally and optically. The technical demonstrator is a scaled-down version of Module 1 in terms of the number of detectors, input horns and pulse tubes and a reduction in the diameter of the combiner mirrors and filters, but is otherwise similar. The demonstrator will be upgraded to the full module in 2019. In this paper we give an overview of the QUBIC project and instrument.
Published: 2018

6. Optical modelling and analysis of the Q and U bolometric interferometer for cosmology

Author: Mikhail Stolpovskiy, Emory F. Bunn, Federico Pezzotta, O. Rigaut, M.-A. Bigot-Sazy, A.-A. Drilien, J.D. Murphy, Simon J. Melhuish, Martin Gamboa, Laurence P. Sadwick, Alessandro Schillaci, A. Baù, N. Holtzer, Nathanaël Bleurvac, A. Mennella, F. Voisin, Beatriz García, X. Garrido, E. Guerrard, Giuseppe D' Alessandro, Vladimir V. Luković, R. Luterstein, D. Burke, D. Prêle, D. Bennett, Alberto Etchegoyen, C. Kristukat, Delphine Néel, Paolo de Bernardis, J. Bonaparte, Massimo Gervasi, Alessandro Paiella, L. Montier, M. González, P. Battaglia, Y. Giraud-Héraud, A. Zullo, Giampaolo Pisano, Maria Salatino, D. Auguste, E. Jules, M. Gaspard, Olivier Perdereau, D. Viganò, P. Ringegni, A. Gault, M. Gómez Berisso, F. Piacentini, Jean-Philippe Bernard, J. Kaplan, F. Incardona, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, D. T. Hoang, Lucio Piccirillo, Jonathan Aumont, François Couchot, B. Bélier, F. Suarez, E. Olivieri, P. Chanial, C. Scóccola, S. Banfi, Carole Tucker, Sophie Henrot-Versille, G. Amico, H. Pastoriza, Robert A. Watson, G. de Gasperis, Marcin Gradziel, Nicola Vittorio, D. Harari, D. Buzi, G. Bordier, G. Barbarán, J.-P. Thermeau, Victor Haynes, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, T. Louis, J. Bonis, V. Truongcanh, L. Grandsire, Marco De Petris, Peter T. Timbie, Andrei Korotkov, Marco Bersanelli, G. Polenta, Mario Zannoni, Damien Rambaud, Gustavo E. Romero, A. Pelosi, F. Wicek, Mark McCulloch, S. Scully, M. De Leo, L. Dumoulin, Francesco Cavaliere, Alessandro Buzzelli, A. Lowitz, C. Perbost, Alessandro Coppolecchia, François Pajot, A. Fasciszewski, Bruno Maffei, Martin Giard, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Tianxin Yang, Gregory S. Tucker, M. C. Medina, A. Passerini, Jean Christophe Hamilton, A. Tartari, L. M. Mundo, Michel Piat, S. Marnieros, Eimante Kalinauskaite, A. Mattei, J. Lande, F. Columbro, R. Puddu, S. Spinelli, Andrew May, Luca Lamagna, E. Bréelle, J. Anthony Murphy, Rocco D'Agostino, S. Loucatos, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, Silvia Masi, A. Di Donato, C. Chapron, R. Charlassier, L. Mele, Sadwick L.P.,Yang T., Burke, D, Gayer, D, Kalinauskaite, E, O'Sullivan, C, Murphy, J, Scully, S, De Petris, M, De Leo, M, Mennella, A, Torchinsky, S, Zannoni, M, Amico, G, Auguste, D, Aumont, J, Banfi, S, Barbaran, G, Battaglia, P, Battistelli, E, Bau, A, Belier, B, Bennett, D, Berge, L, Bernard, J, Bersanelli, M, Bigot-Sazy, M, Bleurvac, N, Bonaparte, J, Bonis, J, Bordier, G, Breelle, E, Bunn, E, Buzi, D, Buzzelli, A, Cavaliere, F, Chanial, P, Chapron, C, Charlassier, R, Columbro, F, Coppi, G, Coppolecchia, A, Couchot, F, D'Alessandro, G, D'Agostino, R, De Bernardis, P, De Gasperis, G, Di Donato, A, Drilien, A, Dumoulin, L, Etchegoyen, A, Fasciszewski, A, Franceschet, C, Gamboa-Lerena, M, Garcia, B, Garrido, X, Gaspard, M, Gault, A, Gervasi, M, Giard, M, Giraud-Heraud, Y, Gomez Berisso, M, Gonzalez, M, Gradziel, M, Grandsire, L, Guerrard, E, Hamilton, J, Harari, D, Haynes, V, Henrot-Versille, S, Hoang, D, Holtzer, N, Incardona, F, Jules, E, Kaplan, J, Korotkov, A, Kristukat, C, Lamagna, L, Lande, J, Loucatos, S, Louis, T, Lowitz, A, Lukovic, V, Luterstein, R, Maffei, B, Marnieros, S, Masi, S, Mattei, A, May, A, Mcculloch, M, Medina, M, Mele, L, Melhuish, S, Mundo, L, Montier, L, Neel, D, Olivieri, E, Paiella, A, Pajot, F, Passerini, A, Pastoriza, H, Pelosi, A, Perbost, C, Perdereau, O, Pezzotta, F, Piacentini, F, Piat, M, Piccirillo, L, Pisano, G, Polenta, G, Prele, D, Puddu, R, Rambaud, D, Rigaut, O, Ringegni, P, Romero, G, Salatino, M, Schillaci, A, Scoccola, C, Spinelli, S, Stolpovskiy, M, Suarez, F, Tartari, A, Thermeau, J, Timbie, P, Tristram, M, Truongcanh, V, Tucker, G, Tucker, C, Vigano, D, Vittorio, N, Voisin, F, Watson, B, Wicek, F, Zullo, A, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Subjects: Cosmic microwave background, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, CMB, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Radio spectrum, law.invention, Optics, law, 0103 physical sciences, B-modes, Electronic, Optical Modelling, Black-body radiation, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Optical and Magnetic Materials, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Polarisation, Physics, business.industry, Applied Mathematics, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, bolometric interferometry, Cosmology, Simulation, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Image plane, Redshift, Interferometry, B-mode, Millimeter, business
Abstract: International audience; Remnant radiation from the early universe, known as the Cosmic Microwave Background (CMB), has been redshifted and cooled, and today has a blackbody spectrum peaking at millimetre wavelengths. The QUBIC (Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology) instrument is designed to map the very faint polaristion structure in the CMB. QUBIC is based on the novel concept of bolometric interferometry in conjunction with synthetic imaging. It will have a large array of input feedhorns, which creates a large number of interferometric baselines. The beam from each feedhorn is passed through an optical combiner, with an off-axis compensated Gregorian design, to allow the generation of the synthetic image. The optical-combiner will operate in two frequency bands (150 and 220 GHz with 25% and 18.2 % bandwidth respectively) while cryogenically cooled TES bolometers provide the sensitivity required at the image plane. The QUBIC Technical Demonstrator (TD), a proof of technology instrument that contains 64 input feed-horns, is currently being built and will be installed in the Alto Chorrillos region of Argentina. The plan is then for the full QUBIC instrument (400 feed-horns) to be deployed in Argentina and obtain cosmologically significant results. In this paper we will examine the output of the manufactered feed-horns in comparison to the nominal design. We will show the results of optical modelling that has been performed in anticipation of alignment and calibration of the TD in Paris, in particular testing the validity of real laboratory environments. We show the output of large calibrator sources (50 ° full width haf max Gaussian beams) and the importance of accurate mirror definitions when modelling large beams. Finally we describe the tolerance on errors of the position and orientation of mirrors in the optical combiner.
Published: 2018

7. Thermal architecture for the QUBIC cryogenic receiver

Author: R. Charlassier, G. de Gasperis, J. Kaplan, M. Piat, X. Garrido, J. Bonaparte, M.-A. Bigot-Sazy, B. Bélier, P. Battaglia, F. Piacentini, Alessandro Buzzelli, D. Burke, N. Bleurvacq, Andrei Korotkov, R. Puddu, F. Voisin, C. Perbost, E. Guerrard, J. A. Murphy, S. Loucatos, S. Spinelli, S. Vanneste, Damien Rambaud, Peter A. R. Ade, Gustavo E. Romero, P. Chanial, Peter T. Timbie, G. Polenta, A. Lowitz, Vladimir V. Luković, Andrew May, J.-Ch. Hamilton, B. Watson, Bruno Maffei, F. Wicek, Bruce Rafael Mellado Garcia, P. de Bernardis, F. Couchot, A. Gault, E. Olivieri, H. Pastoriza, D. Harari, L. Dumoulin, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, Alessandro Coppolecchia, Mark McCulloch, S. Marnieros, A. Mennella, F. Incardona, G. Barbarán, Francesco Cavaliere, M. M. Gamboa Lerena, D. Viganò, F. Suarez, S. Banfi, E. Bréelle, A. Fasciszewski, G. Bordier, L. M. Mundo, D. Bennett, Y. Giraud-Héraud, Federico Pezzotta, A. Passerini, M. González, J. Bonis, J. Aumont, J.-P. Thermeau, Alessandro Schillaci, A. Tartari, A. Mattei, M. Gómez Berisso, E. Jules, L. Mele, M. Giard, L. Grandsire, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, F. Columbro, O. Perdereau, P. Ringegni, Simon J. Melhuish, Massimo Gervasi, A. Baù, Nicola Vittorio, Rocco D'Agostino, M. De Leo, Lucio Piccirillo, Thibaut Louis, D. Prêle, Sophie Henrot-Versille, Maria Salatino, D. Auguste, M. De Petris, R. Luterstein, C. Scóccola, Carole Tucker, Silvia Masi, A. Di Donato, Giampaolo Pisano, G. Amico, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, D. Buzi, Emory F. Bunn, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, V. Truongcanh, M. Gaspard, A. Etchegoyen, Marco Bersanelli, Mario Zannoni, A. Pelosi, S. Scully, J. D. Murphy, Alessandro Paiella, C. Kristukat, A. Zullo, Gregory S. Tucker, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Giuseppe D'Alessandro, M. C. Medina, C. Chapron, D. T. Hoang, Marcin Gradziel, Luca Lamagna, Victor Haynes, L. Montier, Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Tristram, M, Passerini, A, Franceschet, C, Scully, S, Ade, P, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Torchinsky, S, Timbie, P, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scóccola, C, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, O'Sullivan, C, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Mennella, A, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, Mattei, A, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Bennett, D, Burke, D, Columbro, F, Charlassier, R, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Thermeau, J, Schillaci, A, Piccirillo, L, Piat, M, Melhuish, S, Masi, S, de Bernardis, P, D'Alessandro, G, Coppi, G, Chapron, C, May, A, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Cryostat, Physics - Instrumentation and Detectors, Cryogenics, Bolometric interferometry, QUBIC, interferometer, Cosmic microwave background, bolometric interferometry, cryogenics, experimental cosmology, heat switch, sorption cooler, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Electrical and Electronic Engineering, FOS: Physical sciences, cosmic background radiation: polarization, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, bolometer, law, 0103 physical sciences, Thermal, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Sorption cooler, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Physics, Heat switch, business.industry, Bolometer, Detector, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), Polarization (waves), Experimental cosmology, Interferometry, cryogenics: design, B-mode, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cryogenics, Cosmic Microwave Background, business, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: International audience; QUBIC, the QU Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel forthcoming instrument to measure the B-mode polarization anisotropy of the Cosmic Microwave Background. The detection of the B-mode signal will be extremely challenging; QUBIC has been designed to address this with a novel approach, namely bolometric interferometry. The receiver cryostat is exceptionally large and cools complex optical and detector stages to 40 K, 4 K, 1 K and 350 mK using two pulse tube coolers, a novel 4He sorption cooler and a double-stage 3He/4He sorption cooler. We discuss the thermal and mechanical design of the cryostat, modelling and thermal analysis, and laboratory cryogenic testing.
Published: 2018

8. WPOL, a future space Compton wide field polarimeter: Optimization for polarimetry

Author: Mohamad Khalil, W. Bertoli, Y. Dolgorouky, O. Limousin, Francois Lebrun, P. Laurent, and E. Bréelle
Subjects: Physics, Nuclear and High Energy Physics, business.industry, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Compton telescope, Detector, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Polarimetry, Astronomy, Polarimeter, Polarization (waves), Wide field, Galaxy, Supernova, Optics, business, Instrumentation
Abstract: Polarimetry in the hard X-ray/soft gamma-ray domain (20–1000 keV) is a new area of astrophysics that started to unveil in the past few years, mainly with the ESA/INTEGRAL mission results. Following these pioneering observations, it is appropriate to prepare a new concept which will allow the astronomers to map the X-ray/gamma-ray polarized sources in our Galaxy. WPOL is a wide field polarimeter which aims at monitoring the X-ray and gamma-ray sources and measuring their polarimetric properties. This camera will be used in space to map our Galaxy and also to alert a main instrument in case of transient events such as gamma-ray bursts, black hole binaries state transition, supernovae. It will be proposed, as an accompanying instrument, within the context of the next medium mission ESA call (M4) in January 2015. This concept is based upon coded mask imaging, with a detector unit composed of two layers of Silicon Double Sided Strip Detectors (DSSD) and a tungsten mask. In this article, we will present the key scientific drivers and the instrumental concept for WPOL (imaging technique, energy reconstitution and polarimetric measurements). Then, we will present an optimization of the thickness of the first detection layer performed through MEGALIB Monte-Carlo simulations. Finally, we will present a MEGALIB simulation of WPOL׳s observation of a source at 100 keV to compute the minimum detectable polarization reached by the instrument.
Published: 2015

9. Status of the LISA On Table experiment: a electro-optical simulator for LISA

Author: M. Laporte, P. Prat, Pierre Gruning, Hubert Halloin, C. Buy, E. Bréelle, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: History, LISA, noise, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Computer science, Gravitational wave, Noise reduction, gravitational radiation, White noise, 01 natural sciences, gravitational radiation detector, Computer Science Applications, Education, Noise, Interferometry, 0103 physical sciences, [PHYS.GRQC]Physics [physics]/General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc], Table (database), [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010303 astronomy & astrophysics, Simulation, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; The LISA project is a space mission that aim at detecting gravitational waves in space. An electro-optical simulator called LISA On Table (LOT) is being developed at APC in order to test noise reduction techniques (such as Timed Delayed Interferometry) and instruments that will be used. This document presents its latest results: TimeDelayed Interferometry of 1(st) generation works in the case of a simulated white noise with static, unequal arms. Future and ongoing developments of the experiment are also addressed.
Published: 2016

10. Intensity and polarization of the atmospheric emission at millimetric wavelengths at Dome Concordia

Author: F. Piacentini, Giampaolo Pisano, Maria Salatino, M. Maiello, A. Cruciani, R. Charlassier, E. Bréelle, Bruno Maffei, G. Amico, A. Baù, Y. Giraud-Héraud, M. Giard, L. Dumoulin, L. Bergé, A. Passerini, P. de Bernardis, Elia S. Battistelli, Alessandro Schillaci, M. Piat, Andrea Tartari, Roberto Sordini, Massimo Gervasi, C. Giordano, C. Dufour, Jean-Christophe Hamilton, L. Guglielmi, Lucio Piccirillo, Silvia Masi, C. Rosset, S. Spinelli, S. Marnieros, J. Landé, Sophie Collin, Mario Zannoni, and Gianluca Polenta
Subjects: Physics, Linear polarization, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics, Polarization (waves), 01 natural sciences, 010309 optics, Atmosphere, Dome (geology), Wavelength, 13. Climate action, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Radiative transfer, 010303 astronomy & astrophysics, Optical depth, Circular polarization
Abstract: Atmospheric emission is a dominant source of disturbance in ground-based astronomy at mm wavelengths. The Antarctic plateau is recognized to be an ideal site for mm and sub-mm observations, and the French/Italian base of Dome C is among the best sites on Earth for these observations. In this paper we present measurements, performed using the BRAIN-pathfinder experiment, at Dome C of the atmospheric emission in intensity and polarization at 150GHz, one of the best observational frequencies for CMB observations when considering cosmic signal intensity, atmospheric transmission, detectors sensitivity, and foreground removal. Careful characterization of the air-mass synchronous emission has been performed, acquiring more that 380 elevation scans (i.e. "skydip") during the third BRAIN-pathfinder summer campaign in December 2009/January 2010. The extremely high transparency of the Antarctic atmosphere over Dome Concordia is proven by the very low measured optical depth: =0.050 \pm 0.003 \pm 0.011 where the first error is statistical and the second is systematic error. Mid term stability, over the summer campaign, of the atmosphere emission has also been studied. Adapting the radiative transfer atmosphere emission model "am" to the particular conditions found at Dome C, we also infer the level of the PWV content of the atmosphere, notoriously the main source of disturbance in millimetric astronomy ( =0.77 +/- 0.06 + 0.15 - 0.12 mm). Upper limits on the air-mass correlated polarized signal are also placed for the first time. The degree of circular polarization of atmospheric emission is found to be lower than 0.2% (95%CL), while the degree of linear polarization is found to be lower than 0.1% (95%CL). These limits include signal-correlated instrumental spurious polarization.
Published: 2012

11. W-Band Superconducting Planar Orthogonal Mode Transducer Characterisation

Author: A. Baù, G. Bordier, E. Bréelle, B. Bélier, F. Gadot, Michel Piat, N. Bleurvacq, Massimo Gervasi, A. Ghribi, Mario Zannoni, Andrea Tartari, Bordier, G, Ghribi, A, Zannoni, M, Tartari, A, Bélier, B, Bau', A, Bleurvacq, N, Bréelle, E, Gadot, F, Gervasi, M, and Piat, M
Subjects: RF switch, Cosmic microwave background, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, law.invention, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, Planar, Microwave circuit, W band, law, Calibration, Cryogenic measurements, General Materials Science, Passive device, Physics, business.industry, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, transmission line, Orthomode transducer, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Interferometry, Transducer, business
Abstract: The next generation of Cosmic Microwave Background (CMB) instruments is dedicated to the detection of CMB B-modes. Instruments like QUBIC (QU Bolometric Interferometer for Cosmology) need components with state of the art properties at high frequency (> 90 GHz) to minimise instrumental systematic effects. The Orthogonal Mode Transducer (OMT) is a critical front end component as it allows the discrimination of the polarisation mode of light. Superconducting planar technology seems very promising to improve its properties and miniaturisation. We present a planar superconducting OMT operating in the W band (75-110 GHz). Design and simulations have been performed using CST Studio Suite. Laboratory characterisations were obtained with two different cryogenic setups. We will present these two cryogenic setups, the calibration procedure and preliminary results for two OMT samples.
Published: 2012

12. Development of Superconducting NbSi TES Array and Associated Readout With SQUIDs and Integrated Circuit Operating at 2 K

Author: F. Pajot, Gerard Sou, Y. Atik, L. Dumoulin, S. Marnieros, C. Evesque, Benoit Belier, E. Bréelle, Geoffroy Klisnick, F. Voisin, D. Prêle, M. Redon, M. Piat, M. Pairat, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire d'Electronique et Electromagnétisme (L2E), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), R&T CNES DCMB, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Subjects: noise, time division multiplexing, Physics::Instrumentation and Detectors, Integrated circuit, SiGe BiCMOS analog integrated circuits, 01 natural sciences, Multiplexer, Multiplexing, 010305 fluids & plasmas, law.invention, cryogenic electronics, Sensor array, law, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Physics, business.industry, Amplifier, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Bolometers, Condensed Matter Physics, Low-noise amplifier, Electronic, Optical and Magnetic Materials, SQUID, Optoelectronics, SQUIDs, business
Abstract: International audience; To further increase the sensitivity of future telescope projects dedicated to photometric astronomy observation at millimeter and sub-millimeter wavelengths, large number of bolometer is currently developed. In this context, The DCMB (Dévelopement Concerté de Matrice de Bolomètre) French collaboration makes an R&D effort to develop large bolometer arrays. This paper concentrates on a first demonstration of NbSi TES (Transition-Edge Sensors) array development: a 23 NbSi superconducting thermometer array. Firstly, the NbSi thin film alloy is described then the 23 TES array topology is presented. The readout of large TES arrays requires ultra low noise amplification and multiplexing electronics. The use of a first stage transducer such as a SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) allows ultimate performances in terms of noise. However, the linearization of the SQUID characteristic requires a Low Noise Amplifier (LNA) to generate a Flux Lock Loop (FLL). We implement this component in a cryogenic SiGe Integrated Circuit (IC) that could also contains the control of the multiplexing. Using this readout chain, a one-pixel operation using NbSi thermometer readout by SQUID and a cryogenicLNAis demonstrated. Finally, the development of a specific cryogenic IC including amplifiers, addressing and switching current sources needed for a 24 to 1 time domain SQUID multiplexer is presented
Published: 2009

13. Very Low Noise Multiplexing with SQUIDs and SiGe Heterojunction Bipolar Transistors for Readout of Large Superconducting Bolometer Arrays

Author: F. Voisin, Geoffroy Klisnick, M. Redon, Gerard Sou, D. Prêle, M. Piat, and E. Bréelle
Subjects: Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, business.industry, Amplifier, Bipolar junction transistor, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, BiCMOS, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Low-noise amplifier, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Cryoelectronics, law.invention, 010309 optics, SQUID, law, 0103 physical sciences, Optoelectronics, General Materials Science, 010306 general physics, business, Electronic circuit
Abstract: This paper presents an ultra low noise instrumentation based on a standard BiCMOS SiGe 0.35 μm ASIC operating at cryogenic temperatures. The main functions of the electronic circuit are the readout and the multiplexing of SQUIDs/TES. We report the cryogenic operation of the ASIC dedicated to the readout of a 2×4 pixel demonstrator array. We particularly emphasize on the development and the test phases of an ultra low noise ( \(0.2~\mbox{nV/}\sqrt{\mathrm{Hz}}\) ) cryogenic amplifier designed with two multiplexed inputs. The cryogenic SiGe amplifier coupled to a SQUID in a FLL operating at 4.2 K is also presented.
Published: 2008

14. Large Bolometer Arrays with Superconducting NbSi Sensors for Future Space Experiments

Author: M. Giard, L. Bergé, F. Pajot, B. Leriche, J. P. Torre, S. Lefranc, L. Dumoulin, E. Bréelle, Y. Atik, M. Piat, D. Santos, N. Marsot, Benoit Belier, Alain Benoit, C. Evesque, C. Hoffmann, D. Prêle, Yun Jin, Philippe Camus, T. Durand, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Cryogénie (Cryo), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de photonique et de nanostructures (LPN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cryogénie (NEEL - Cryo), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), HELFA - Hélium : du fondamental aux applications, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Cryo - Cryogénie, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Physics::Instrumentation and Detectors, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Multiplexing, law.invention, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Optics, law, 0103 physical sciences, Microelectronics, General Materials Science, Sensitivity (control systems), [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Superconductivity, Physics, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], business.industry, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Cardinal point, Optoelectronics, Millimeter, Transition edge sensor, business
Abstract: International audience; New techniques in microelectronics allow to build large arrays of bolometers filling the focal plane of submillimeter and millimeter telescopes. The expected sensitivity increase is the key for the next generation of space experiments in this wavelength range. Superconducting bolometers offer currently the best prospects in terms of sensitivity and multiplexed readout. We present here the developments led in France based on NbSi alloy thermometers. The manufacturing process of a 23 pixel array and the test setup are described.
Published: 2008

15. The Gamma Cube: a new way to explore the gamma-ray sky

Author: Jean-Pierre Baronick, Regis Terrier, Alexis Noury, Dominique Ginhac, R. Chipaux, Philippe Laurent, Francois Lebrun, Damien Prêle, Christian Olivetto, Denis Pellion, E. Bréelle, Christelle Buy, AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire Electronique, Informatique et Image ( Le2i ), Université de Bourgogne ( UB ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département d'Electronique, des Détecteurs et d'Informatique (ex SEDI) ( DEDI ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire Electronique, Informatique et Image [UMR6306] (Le2i), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Département d'Electronique, des Détecteurs et d'Informatique (ex SEDI) (DEDI), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ginhac, Dominique, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bourgogne (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département d'Electronique, des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (ex SEDI) (DEDIP), Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Subjects: Physics, Scintillation, business.industry, Compton telescope, media_common.quotation_subject, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Gamma ray, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Scintillator, Tracking (particle physics), 7. Clean energy, 01 natural sciences, Charged particle, law.invention, 010309 optics, Telescope, Optics, law, Sky, 0103 physical sciences, business, 010303 astronomy & astrophysics, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, media_common, [SPI.SIGNAL] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract: International audience; We propose a new concept to allow the tracking of electrons in a gamma-ray telescope operating in the 5–100 MeV band. The idea of this experiment is to image the ionizing tracks that charged particles produce in a scintillator. It is a pair creation telescope at high energy and a Compton telescope with electron tracking at low energy. The telescope features a large scintillator transparent to the scintillation light, an ad-hoc optical system and a high resolution and highly sensitive imager. The performance perspectives and the advantages of such a system are outstanding but the technical difficulties are serious. A few years of research and development within the scientific community are required to reach the TRL level appropriate to propose the Gamma Cube in response to a flight opportunity.
Published: 2015

16. Use of nuclear microanalysis to study the oxygenation mechanism of Y1Ba2Cu3O7−x thin films: estimation of the oxygen diffusion coefficients

Author: E. Bréelle, J. García López, Y. Lemaitre, J. C. Mage, B. Marcilhac, J. Siejka, and Miguel Ángel Respaldiza
Subjects: Elastic scattering, Nuclear and High Energy Physics, Crystallography, Materials science, Sputtering, Analytical chemistry, Resonance, Crystallite, Thin film, Instrumentation, Single crystal, Microanalysis, Stoichiometry
Abstract: Superconducting Y1Ba2Cu3O7−x (YBCO) c-axis oriented thin films are grown “in situ” by cathodic sputtering of stoichiometric Y1Ba2Cu3O7−x polycrystalline target on MgO single crystal substrates. The films are formed at 720 °C at pO2≈pAr≈3.5×10−4 bar and subsequently cooled down “in situ” to the room temperature under different conditions. All measurements are performed “ex situ”. The oxygen content and its distribution within the films are determined respectively by the nuclear reaction 16 O ( 3 He , α ) 15 O at 2.45 MeV and by the elastic scattering resonance 16 O ( α , α ) 16 O at 3.045 MeV. The analysis of experimental results strongly suggests that the oxygen content of YBCO thin films during the high temperature in situ growth is near 7. By fitting the oxygen content and its distribution within the films, the oxygen diffusion coefficient in YBCO films was evaluated and compared to the literature data. A good agreement is found. The physical and applied aspects of these finding will be discussed.
Published: 2002

17. The Gamma Cube: a novel concept of gamma-ray telescope

Author: Jean-Pierre Baronick, Regis Terrier, C. Olivetto, Philippe Laurent, Francois Lebrun, A. Noury, C. Buy, R. Chipaux, E. Bréelle, and D. Prêle
Subjects: Physics, Scintillation, business.industry, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Compton telescope, Astronomy, Scintillator, Tracking (particle physics), Charged particle, law.invention, Telescope, Silicon photomultiplier, Optics, law, business, Fermi Gamma-ray Space Telescope
Abstract: There is a large gap in between the Integral and Fermi spectral domains that is unobserved since the end of the CGRO mission and its Comptel experiment. There were many attempts to fill this gap but no proposal succeeded yet to convince a space agency to plan a mission. There are many reasons contributing to this situation but the most important one is that neither mirrors nor present particle tracking devices are effective at these energies. We propose here a novel design allowing particle tracking for a gamma-ray telescope in the 5–100 MeV band. The idea of this experiment is to image the ionizing tracks of charged particles using the light produced in a scintillator. The experiment operates as a pair creation telescope at high energy and as a Compton telescope with electron tracking at low energy. The telescope features a large scintillator transparent to the produced scintillation light, an ad-hoc optical system and a high resolution and highly sensitive imager. We review the requirements for each of these sub-systems and propose an experiment design taking into account the space constraints. We emphasize the numerous conceptual advantages of such a system as well as the identified difficulties.
Published: 2014

18. PACT: a sensitive 100 keV-10 MeV all sky Pairs and Compton Telescope

Author: Vincent Tatischeff, N. de Séréville, Y. Dolgorouky, A. Gostojic, O. Limousin, C. Hamadache, W. Bertoli, E. Bréelle, J. Kiener, Ph. Laurent, Mohamad Khalil, CSNSM AN, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre AZM pour la Recherche en Biotechnologie et ses Applications, Université Libanaise, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], POLARIZATION, Physics::Instrumentation and Detectors, Compton telescope, media_common.quotation_subject, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Detector, Astronomy, Astrophysics, PULSAR, Scintillator, 7. Clean energy, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Supernova, Pulsar, Sky, NEBULA, Blazar, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], media_common, Fermi Gamma-ray Space Telescope
Abstract: International audience; PACT is a Pair And Compton Telescope that aims to make a sensitive survey of the gamma-ray sky between 100 keV and 100 MeV. It will be devoted to the detection of radioactivity lines from present and past supernova explosions, the observation of thousands of new blazars, and the study of polarized radiations from gamma-ray bursts, pulsars and accreting black holes. It will reach a sensitivity of one to two orders of magnitude lower than COMPTEL/CGRO (e.g. about 50 times lower for the broad-band, survey sensitivity at 1 MeV after 5 years). The concept of PACT will be proposed for the AstroMeV mission in the framework of the M4 ESA Call. It is based upon three main components: a silicon-based gamma-ray tracker, a crystal-based calorimeter (e.g. CeBr3:Sr), and an anticoincidence detector made of plastic scintillator panels. Prototypes of these detector planes are currently tested in the laboratories.
Published: 2014

19. Modeling of Planck-high frequency instrument bolometers using non-linear effects in the thermometers

Author: Adam Woodcraft, J. P. Torre, E. Bréelle, M. Piat, Alain Coulais, Warren Holmes, R. V. Sudiwala, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Service d'aéronomie (SA), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PLANCK, PLANCK-HFI, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Subjects: Nuclear and High Energy Physics, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Electrical field effect, Cosmic microwave background, Spider web bolometer, Field effect, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astrophysics, 01 natural sciences, law.invention, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], 010309 optics, symbols.namesake, Optics, law, Planck HFI, 0103 physical sciences, Electron-phonon decoupling effect, Planck, 010306 general physics, Instrumentation, [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Physics, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], business.industry, Bolometer, Detector, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Decoupling (cosmology), Non-linear effects, 95.55.Jz, Thermometer, symbols, Electron–phonon decoupling effect, business
Abstract: Proceedings of the 11th International Workshop on Low Temperature Detectors - LTD-11; International audience; The Planck satellite, which is planned to be launched in 2007, is dedicated to surveying the Cosmic Microwave Background (CMB) to a high precision. Aboard this mission, the High-Frequency Instrument (HFI) will use 52 NTD Ge spiderweb bolometers made by Caltech-JPL and cooled to 100 mK by a dilution cooler. In this paper, we present a model of these detectors that includes non-linear effects seen in NTD Ge thermometers: electron-phonon decoupling and electrical field effect. We show that this model leads to consider only electrical field effect. Furthermore, the optical characterization of the HFI bolometers clearly shows a non-ideal behavior that is explained by non-linear effects in the thermometer. We finally show that these effects have to be taken into account for optimized CMB observations and to fully understand the physics of semi-conducting bolometers.
Published: 2006

20. QUBIC: the Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology

Author: Massimo Gervasi, C. Giordano, A. Passerini, Andrei Korotkov, E. Bréelle, Jean Christophe Hamilton, A. Ghribi, L. Vibert, Gregory S. Tucker, Emory F. Bunn, Angelo Cruciani, B. Maffei, P. de Bernardis, Michel Piat, J. Martino, G. Curran, A. Bounab, L. Guglielmi, F. Voisin, Elia S. Battistelli, Alessandro Schillaci, Roberto Sordini, R. Charlassier, F. Piacentini, Andrea Tartari, A. Baù, Lucio Piccirillo, G. Bordier, Y. Giraud-Heraud, Maria Salatino, M. Maiello, Martino Calvo, D. Bennett, S. Peterzen, L. Dumoulin, Peter Timbie, Silvia Masi, J. Kaplan, D. Prêle, S. Malu, Victor Haynes, Giampaolo Pisano, Martin Giard, M.-A. Bigot-Sazy, David Romano, J. Lande, Sophie Collin, Mario Zannoni, Federico Nati, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, Robert A. Watson, Marcin Gradziel, Gianluca Polenta, François Pajot, L. A. Montier, C. Parisel, A. Gault, S. Spinelli, C. Rosset, Anna Murphy, S. Marnieros, J.-P. Bernard, G. Sironi, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), QUBIC, Piat, M, Battistelli, E, Bau', A, Bennett, D, Berge, L, Bernard, J, de Bernardis, P, Bigot Sazy, M, Bordier, G, Bounab, A, Breelle, E, Bunn, E, Calvo, M, Charlassier, R, Collin, S, Cruciani, A, Curran, G, Dumoulin, L, Gault, A, Gervasi, M, Ghribi, A, Giard, M, Giordano, C, Giraud Heraud, Y, Gradziel, M, Guglielmi, L, Hamilton, J, Haynes, V, Kaplan, J, Korotkov, A, Lande, J, Maffei, B, Maiello, M, Malu, S, Marnieros, S, Martino, J, Masi, S, Montier, L, Murphy, A, Nati, F, O'Sullivan, C, Pajot, F, Parisel, C, Passerini, A, Peterzen, S, Piacentini, F, Piccirillo, L, Pisano, G, Polenta, G, Prele, D, Romano, D, Rosset, C, Salatino, M, Schillaci, A, Sironi, G, Sordini, R, Spinelli, S, Tartari, A, Timbie, P, Tucker, G, Vibert, L, Voisin, F, Watson, R, Zannoni, M, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CSNSM INSTR, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), CSNSM PS1, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), APC - Cosmologie, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome], Dipartimento di Fisica 'Giuseppe Occhialini' = Department of Physics 'Giuseppe Occhialini' [Milano-Bicocca], Università degli Studi di Milano-Bicocca [Milano] (UNIMIB), Department of Experimental Physics, National University of Ireland Maynooth (Maynooth University), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), CNRS/Université de Toulouse, Physics Department, University of Richmond, Richmond, Department of Physics [Madison], University of Wisconsin-Madison, University of Manchester [Manchester], Brown University, Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Raman Research Institute, ASI Science Data Center, Bergé, L, A., B, Bréelle, E, Coppolecchia, A, Giraud Héraud, Y, Landé, J, O’Sullivan, C, de Petris, M, and Prêle, D
Subjects: Bolometric interferometry, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, Astrophysics, 01 natural sciences, Cosmology, law.invention, Gravitational wave background, law, bolometer, cosmic microwave background, polarisation, interferometer, Cosmic Microwave Background, General Materials Science, Interferometer, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation, Polarisation, media_common, Physics, instrumentation, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, bolometric interferometry, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Interferometry, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], media_common.quotation_subject, Bolometer, FOS: Physical sciences, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Cosmology, Cosmic Microwave Background, Inflation, Instrumentation, Bolometric interferometry, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Materials Science(all), 0103 physical sciences, inflation, 010306 general physics, cosmology, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Inflation (cosmology), 010308 nuclear & particles physics, Gravitational wave, Astronomy, Astronomy and Astrophysics, Inflation, Universe, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM]
Abstract: One of the major challenges of modern cosmology is the detection of B-mode polarization anisotropies in the CMB. These originate from tensor fluctuations of the metric produced during the inflationary phase. Their detection would therefore constitute a major step towards understanding the primordial Universe. The expected level of these anisotropies is however so small that it requires a new generation of instruments with high sensitivity and extremely good control of systematic effects. We propose the QUBIC instrument based on the novel concept of bolometric interferometry, bringing together the sensitivity advantages of bolometric detectors with the systematics effects advantages of interferometry. Methods: The instrument will directly observe the sky through an array of entry horns whose signals will be combined together using an optical combiner. The whole set-up is located inside a cryostat. Polarization modulation will be achieved using a rotating half-wave plate and interference fringes will be imaged on two focal planes (separated by a polarizing grid) tiled with bolometers. We show that QUBIC can be considered as a synthetic imager, exactly similar to a usual imager but with a synthesized beam formed by the array of entry horns. Scanning the sky provides an additional modulation of the signal and improve the sky coverage shape. The usual techniques of map-making and power spectrum estimation can then be applied. We show that the sensitivity of such an instrument is comparable with that of an imager with the same number of horns. We anticipate a low level of beam-related systematics thanks to the fact that the synthesized beam is determined by the location of the primary horns. Other systematics should be under good control thanks to an autocalibration technique, specific to our concept, that will permit the accurate determination of most of the systematics parameters., Comment: 12 pages, 10 figures, submitted to Astronomy and Astrophysics
Published: 2012

21. Cryogenic Integrated Offset Compensation for Time Domaine SQUID Multiplexing

Author: F. Voisin, D. Prêle, J. Martino, M. Piat, E. Bréelle, G. Bordier, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), APC - Cosmologie, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Offset (computer science), Physics::Instrumentation and Detectors, Physics::Medical Physics, Offset-compensation, Integrated circuit, 01 natural sciences, Multiplexing, Multiplexer, law.invention, law, Condensed Matter::Superconductivity, 0103 physical sciences, Electronic engineering, General Materials Science, Time domain, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, [PHYS]Physics [physics], Dynamic range, Amplifier, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, SQUID, Flux locked loop, Cryogenic integrated circuit, Time domain SQUID multiplexing, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: Superconducting QUantum Interference Device (SQUID) multiplexing is a common technique in the use of large arrays of Transition Edge Sensors (TES). A Time Domain Multiplexer (TDM) combines input TES signals into one output signal using several SQUIDs. Different TES, SQUID and amplifier characteristics induce unavoidable different offsets on the multiplexed signal. Additionally, given the periodicity of the SQUID characteristic, the Flux Locked Loop (FLL) operating point is only defined modulo Φ 0. This can lead to a large output offset. In multiplexed mode, the difference between offsets associated with different pixels can induce a parasitic signal which is often larger than that of the TES. These offset signals drastically constrain the readout dynamic range and thus the maximum gain allowed. They also limit the signal-to-noise ratio, the FLL stability and the multiplexing frequency. Offsets in SQUID readout are discussed and offset compensation for TDM is presented. The dynamic calibration and compensation on a simplified 4:1 TDM are demonstrated in simulation. Dynamic offset compensation is being implemented on a cryogenic SiGe integrated circuit operated at 4 K for 128:1 TDM.
Published: 2012

22. SIMS study of rapid thermal nitridation of silicon dioxide thick films in ammonia ambient

Author: E. Bréelle, S. Rigo, John A. Kilner, and J.-J. Ganem
Subjects: Atmospheric pressure, Silicon dioxide, Diffusion, Analytical chemistry, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, Surfaces and Interfaces, General Chemistry, Condensed Matter Physics, Thermal diffusivity, Nitrogen, Surfaces, Coatings and Films, Ammonia, chemistry.chemical_compound, chemistry, Reactivity (chemistry), Nitriding
Abstract: Thick silicon dioxide layers (1.5 μm) have been nitrided in a lamp-heated furnace in an ammonia ambient. Temperatures of 700–1100°C were used for the nitridation for times of 5 to 300 s at atmospheric pressure. The distribution of the nitrogen in the nitrided samples was obtained using SIMS. The exponential shapes of the nitrogen profiles have been interpreted by a mechanism involving diffusion of the nitriding groups (NH3) with a reaction with the network. We obtained the values of the effective diffusivity D ∗ = D NH 3 C 0 N i and of the reactivity k ∗ = k cn C 0 N i correlated by the length of exchange x 0 = ( D ∗ k ∗ ) 1 2 . It appears that the increase of k∗ with the temperature is larger than the increase of D∗. This finding implies a shorter length of exchange at high temperature than at low temperature.
Published: 1994

23. SIMS study of rapid nitridation of silicon dioxide thick films in an ammonia ambient

Author: J.-J. Ganem, John A. Kilner, S. Rigo, and E. Bréelle
Subjects: Materials science, Atmospheric pressure, Silicon dioxide, Radical, Imine, General Engineering, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, Nitrogen, chemistry.chemical_compound, Ammonia, chemistry, Effective diffusion coefficient, Nitriding
Abstract: Thick silicon dioxide films of 1.5 μm thickness have been nitrided at temperatures of 700°C and 800°C for 30, 60 and 300 s in a lamp-heated furnace at atmospheric pressure using ammonia. A mechanism of interstitial diffusion of ammonia, together with its reaction with silica, is suggested to explain the exponential shape of the nitrogen profiles in the nitrided 1.5 μm silica films. From this analysis we have extracted the values of the effective reaction coefficient k ★ and of the effective diffusion coefficient D ★ , both correlated by x o , the exchange length for the exchange of oxygen atoms by imine radicals.
Published: 1994

24. Nondissipative Addressing for Time-Division SQUID Multiplexing

Author: D. Prêle, F. Voisin, E. Bréelle, J. Martino, M. Piat, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, R&T CNES, QUBIC, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Subjects: 01 natural sciences, Multiplexing, Power budget, law.invention, law, Time-division multiplexing, Condensed Matter::Superconductivity, 0103 physical sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Transformer, Crosstalk, 010302 applied physics, Physics, business.industry, Superconducting bolometer, Bolometer, Electrical engineering, Biasing, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Capacitor, Time division multiplexing, Resistor, business, SQUIDs
Abstract: International audience; Recent and future astronomical instruments are based on a focal plane mapped by a large array of superconducting bolometers. Cryogenic analog multiplexing readout techniques, based on superconducting quantum interference devices (SQUIDs), are currently developed to achieve the readout of large arrays of this kind of low noise background-limited detectors. To effectively reduce the number of cryogenic wires (particularly, SQUID biasing), line/column addressing is currently used in time-division multiplexing, i.e., same biasing is applied to a few SQUIDs (on a line) of different columns. This technique should dramatically increase power consumption if parallel biasing is applied via resistors to isolate each column; the power budget is particularly limited on this kind of front-end cryogenic readout. A design with one transformer per SQUID is also used to read out SQUID biased in series with no excess of consumption and crosstalk. We propose here a new biasing technique using simple surface-mounted capacitors, which is easier to implement. These capacitors are used to parallel bias SQUIDs without additional Joule effect while minimizing crosstalk. However, capacitors do not allow dc biasing and need a current mean value equal to zero to avoid biasing source saturation. We have then tested square current biasing through capacitors on a commercial SQUID. This measurement shows that capacitors are able to proper bias SQUID and then to perform a nondissipative addressing for time-division SQUID multiplexing.
Published: 2011

25. NbSi TES Array and Readout: Development and Characterization

Author: S. Marnieros, F. Pajot, F Gadot, B. Leriche, G. Bordier, L. Dumoulin, Benoit Belier, C. Evesque, J. Q. Zhong, Laurent Bergé, M. Piat, E. Bréelle, Sheng-Cai Shi, Y. Atik, D. Prêle, F. Voisin, J. Martino, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
Subjects: Materials science, Physics::Instrumentation and Detectors, Slot antenna, Integrated circuit, Cryogenics, BiCMOS, 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, cryogenic electronics, Sensor array, law, 0103 physical sciences, transition edge sensors, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Antenna coupling, 010303 astronomy & astrophysics, business.industry, Amplifier, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Transition edge sensor, SiGe analog integrated circuits, business, bolometers
Abstract: We are developing a detection system based on a NbSi Transition Edge Sensor (TES) bolometer array. A thermo-mechanical architecture accomodates the array and the cryogenic stage of the readout. We model the coupling of the TES bolometer to the radiation by means of twin slot antenna. We present the latest design of the cryogenic readout which includes a BiCMOS SiGe integrated circuit at 4 K controlling a Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) amplifier.
Published: 2011

26. Large submillimeter and millimeter detector arrays for astronomy: development of NbSi superconducting bolometers

Author: F. Pajot, L. Dumoulin, J. Martino, G. Bordier, B. Leriche, D. Prêle, J. Zhong, Y. Atik, E. Bréelle, Sheng-Cai Shi, C. Evesque, S. Marnieros, F. Voisin, Laurent Bergé, Benoit Belier, M. Piat, and F. Gadot
Subjects: Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, business.industry, Detector, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Radiation, Multiplexer, law.invention, Telescope, Cardinal point, Optics, law, Optoelectronics, Millimeter, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Antenna (radio), business, Astrophysics::Galaxy Astrophysics
Abstract: The achievement of the Planck and Herschel space missions in the submillimeter and millimeter range was made possible by a continuous effort on detector developments. Now limited by the intrinsic fluctuations of the radiation coming from the astronomical sources themselves, the sensitivity improvement requires the development of large arrays of detectors filling the focal plane of the telescopes. We present here the development of a TES array using NbSi sensors on SiN membranes. The readout electronics is based on SQUIDs and a cooled SiGe ASIC multiplexer. The detector is coupled with the input radiation by means of antenna. The present goal performance is adapted for the realisation of a ground based millimeter camera.
Published: 2010

27. Planck pre-launch status: The HFI instrument, from specification to actual performance

Author: Peter A. R. Ade, V. Yurchenko, F. Piacentini, R. Pons, M. Nexon, G. Recouvreur, Christopher G. Paine, C. Dumesnil, Philippe Camus, J. Pahn, O. Perdereau, M. Tristram, Sarah E. Church, M.-A. Miville-Deschênes, A. Coulais, J. J. Bock, F.-X. Désert, J. Lande, G. Serra, J. F. Macías-Pérez, F. Pajot, J.-L. Beney, F. Bouchet, Simon Prunet, J.-P. Torre, C. Leroy, N. Ponthieu, Bruno Maffei, E. Bréelle, M. Giard, B. P. Crill, J.-L. Puget, L. Vibert, W. A. Holmes, T. C. Koch, E. Hivon, J. Haissinski, R. V. Sudiwala, B. Mansoux, L. Montier, K. Dassas, C. Renault, C. Evesque, R. S. Bhatia, Alain Benoit, J. Charra, Sophie Henrot-Versille, W. C. Jones, Y. Blanc, P. de Bernardis, A. Arondel, F. Couchot, C. Rosset, Martin Crook, C. Marty, Stéphane Plaszczynski, B. Leriche, Etienne Pointecouteau, D. Rambaud, D. Santos, J.-F. Sygnet, M. Charra, Tom Bradshaw, J.-M. Delouis, I. Ristorcelli, P. Eng, Jan Tauber, Thierry Maciaszek, Karim Benabed, H. Lagardère, D. Yvon, A. Moneti, J. Narbonne, Giorgio Savini, Andrew E. Lange, X. Dupac, Y. Longval, A. Catalano, R. Gispert, P. de Marcillac, P. Lami, George Efstathiou, C. Mercier, Silvia Masi, Jacques Delabrouille, J. A. Murphy, Ken Ganga, J.-Ph. Bernard, M. Piat, Adam Woodcraft, J.-M. Lamarre, G. Guyot, L. Guglielmi, P. Stassi, J.-J. Fourmond, Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cryogénie (NEEL - Cryo), APC - Gravitation (APC-Gravitation), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Max-Planck-Gesellschaft-Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), APC - Cosmologie, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, PLANCK, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Cryogénie (Cryo), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), HELFA - Hélium : du fondamental aux applications, Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Cryo - Cryogénie, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: cosmic microwave background, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], Point source, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, Cosmic background radiation, Context (language use), Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Radio spectrum, law.invention, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], symbols.namesake, techniques: photometric, Optics, law, space vehicles: instruments, submillimeter: general, techniques: polarimetric, 0103 physical sciences, Calibration, Planck, 010303 astronomy & astrophysics, QB, Physics, 010308 nuclear & particles physics, business.industry, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astronomy and Astrophysics, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], Space and Planetary Science, symbols, business
Abstract: Context. The High Frequency Instrument (HFI) is one of the two focal instruments of the Planck mission. It will observe the whole sky in six bands in the 100 GHz–1 THz range.\ud \ud Aims. The HFI instrument is designed to measure the cosmic microwave background (CMB) with a sensitivity limited only by fundamental sources: the photon noise of the CMB itself and the residuals left after the removal of foregrounds. The two high frequency bands will provide full maps of the submillimetre sky, featuring mainly extended and point source foregrounds. Systematic effects must be kept at negligible levels or accurately monitored so that the signal can be corrected. This paper describes the HFI design and its characteristics deduced from ground tests and calibration.\ud \ud Methods. The HFI instrumental concept and architecture are feasible only by pushing new techniques to their extreme capabilities, mainly: (i) bolometers working at 100 mK and absorbing the radiation in grids; (ii) a dilution cooler providing 100 mK in microgravity conditions; (iii) a new type of AC biased readout electronics and (iv) optical channels using devices inspired from radio and infrared techniques.\ud \ud Results. The Planck-HFI instrument performance exceeds requirements for sensitivity and control of systematic effects. During ground-based calibration and tests, it was measured at instrument and system levels to be close to or better than the goal specification.
Published: 2010

28. Planck pre-launch status: HFI ground calibration

Author: L. Montier, Y. Giraud-Héraud, C. Mercier, C. Rosset, D. Yvon, Michel Lefebvre, J. P. Torre, Etienne Pointecouteau, Andrew E. Lange, J.-J. Fourmond, V. Hervier, P. Eng, D. Broszkiewicz, M. Charra, C. Nicolas, L. Guglielmi, G. Guyot, J.-L. Beney, O. Perdereau, K. Dassas, F. Piacentini, M. Piat, A. Chardin, C. Evesque, B. Leriche, Bruno Maffei, M. Veneziani, Peter A. R. Ade, F. Couchot, F. Pajot, R. V. Sudiwala, P. Duret, S. François, C. Marty, Sophie Henrot-Versille, J. Charra, Thierry Maciaszek, R. Pons, J. Haissinski, I. Ristorcelli, J.-M. Lamarre, A. Mahendran, W. C. Jones, Jean-Loup Puget, C. Rioux, W. A. Holmes, D. Vallée, Giorgio Savini, A. Catalano, Matthieu Tristram, Stéphane Plaszczynski, P. de Marcillac, C. Carabétian, Philippe Camus, B. Mansoux, N. Ponthieu, F. Noviello, M. Giard, B. P. Crill, P. Lami, J. C. Renault, Marc-Antoine Miville-Deschenes, Claude Leroy, J. F. Macías-Pérez, A. Coulais, Silvia Masi, E. Bréelle, F.-X. Désert, P. de Bernardis, J. Daubin, D. Rambaud, J.-M. Delouis, C. Renault, R. Cizeron, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cryogénie (NEEL - Cryo), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, PLANCK, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Cryogénie (Cryo), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Cryo - Cryogénie, Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: cosmic microwave background, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, Astrophysics, 01 natural sciences, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], symbols.namesake, 0103 physical sciences, Calibration, space vehicles: instruments, Planck, 010303 astronomy & astrophysics, space vehicles : instruments, QB, Physics, 010308 nuclear & particles physics, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astronomy and Astrophysics, submillimeter: general, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], On board, Cardinal point, Space and Planetary Science, symbols, Vacuum chamber
Abstract: Context. The Planck satellite was successfully launched on May 14th 2009. We have completed the pre-launch calibration measurements of the High Frequency Instrument (HFI) on board Planck and their processing.\ud \ud Aims. We present the results ot the pre-launch calibration of HFI in which we have multiple objectives. First, we determine instrumental parameters that cannot be measured in-flight and predict parameters that can. Second, we take the opportunity to operate and understand the instrument under a wide range of anticipated operating conditions. Finally, we estimate the performance of the instrument built.\ud \ud Methods. We obtained our pre-launch calibration results by characterising the component and subsystems, then by calibrating the focal plane at IAS (Orsay) in the Saturne simulator, and later from the tests at the satellite level carried out in the CSL (Liège) cryogenic vacuum chamber. We developed models to estimate the instrument pre-launch parameters when no measurement could be performed.\ud \ud Results. We reliably measure the Planck-HFI instrument characteristics and behaviour, and determine the flight nominal setting of all parameters. The expected in-flight performance exceeds the requirements and is close or superior to the goal specifications.
Published: 2010

29. Experimental Study of an Adding Interferometer at Millimeter Waves

Author: E. Bréelle, S. Spinelli, Andrea Tartari, Jean-Christophe Hamilton, A. Ghribi, Michel Piat, Mario Zannoni, Massimo Gervasi, Silvia Galli, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, QUBIC, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Ghribi, A, Tartari, L, Bréelle, E, Hamilton, J, Galli, S, Gervasi, M, Piat, M, Spinelli, S, Zannoni, M, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Subjects: Millimeter wave: interferometry, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], 01 natural sciences, Transfer function, 010305 fluids & plasmas, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Optics, 0103 physical sciences, Wide band, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Spurious relationship, Instrumentation, Physics, Radiation, business.industry, Detector, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Millimeter wave: Interferometry - measurements- technology, Condensed Matter Physics, Power (physics), [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], Interferometry, technology, Millimeter, Astronomy: instrumentation, measurements, business
Abstract: In order to study an original detection architecture for future cosmology experiments based on wide band adding interferometry, we have tested a single baseline bench instrument based on commercial components. The instrument has been characterized in the laboratory with a wide band power detection setup. A method which allows us to reconstruct the complete transfer function of the interferometer has been developed and validated with measurements. This scheme is useful to propagate the spurious effects of each component till the output of the detector. © Springer Science + Business Media, LLC 2009.
Published: 2010

30. Development of NbSi TES bolometer arrays for submillimeter astronomy

Author: F. Pajot, D. Prêle, Y. Atik, M. Piat, S. Marnieros, C. Evesque, F. Voisin, Stéphane Collin, L. Dumoulin, B. Leriche, Benoit Belier, Laurent Bergé, and E. Bréelle
Subjects: Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, business.industry, Terahertz radiation, Bolometer, Detector, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Readout electronics, Submillimetre astronomy, law.invention, law, Optoelectronics, Millimeter, Space astronomy, business, Ultra sensitive
Abstract: Future ground and space astronomy experiments will require large arrays of sensitive detectors in the submillimeter and millimeter ranges. Superconducting Transition Edge Sensors (TES) are currently under development in many institutes to be used as ultra sensitive bolometers. We are investigating co-evaporated NbSi thin films TES arrays. We present here the characterisation and laboratory performances of an array and its readout electronics.
Published: 2009

31. SiGe Integrated Circuit / SQUID Hybrid Cryogenic Multiplexing for Superconducting Bolometer Array

Author: D. Pre^le, F. Voisin, R. Oger, C. Chapron, E. Bréelle, M. Piat, Betty Young, Blas Cabrera, Aaron Miller, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), APC - Cosmologie, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Subjects: SiGe, Integrated circuit, Hardware_PERFORMANCEANDRELIABILITY, BiCMOS, SQUID, 01 natural sciences, Multiplexer, Noise (electronics), law.invention, law, 0103 physical sciences, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, 010302 applied physics, Physics, business.industry, Bolometer, Electrical engineering, Transition Edge Sensor (TES), Low-noise amplifier, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Transition edge sensor, business, Time Domain Multiplexer (TDM)
Abstract: International audience; The development of large superconducting bolometer (Transition Edge Sensor: TES) arrays requires ultra low noise amplification and multiplexing electronics. The use of a first transducer stage such as a SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) allows ultimate performance in terms of noise. However, the linearization of the SQUID characteristic requires low noise amplification. Furthermore, to realize a time domain multiplexer with SQUIDs, switched biasing is also needed. We have designed an Integrated Circuit (IC) in standard BiCMOS SiGe technology for the readout and the control of a SQUID multiplexer. It includes a low noise amplifier with multiplexed inputs, switched current sources for SQUIDs, and digital circuit for the addressing with only one room temperature clock signal. We have successfully tested this integrated circuit down to 2 K. To validate the operation of a SQUID multiplexer controlled by this SiGe cryogenic IC, we have developed a 2×2 SQUID hybrid demonstrator. It consists of four commercial SQUIDs connected to a SiGe IC.
Published: 2009

32. Superconducting Planar Devices for Cosmology

Author: A. Ghribi, B. Bélier, F. Boussaha, E. Bréelle, M. Piat, S. Spinelli, A. Tartari, M. Zannoni, Betty Young, Blas Cabrera, Aaron Miller, Ghribi, A, Bélier, B, Boussaha, F, Bréelle, E, Piat, M, Spinelli, S, Tartari, A, and Zannoni, M
Subjects: Physics, cosmology, SQUIDs, cryogenics, business.industry, Cosmic microwave background, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Cryogenics, Polarization (waves), Microstrip, law.invention, Orthomode transducer, Interferometry, Planar, law, Electronic engineering, Optoelectronics, business
Abstract: To enhance systematics cleaness of a new advanced detection architecture for B‐modes detection of the Cosmic Microwave Background polarization and in the framework of the ground based instrument QUBIC (Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology), we study planar superconducting devices. Waveguide to microstrip transition, orthomode transducer and phase switches are therefore investigated as well as their cryogenic characterization at millimeter waves. We also show design and nanotechnology fabrication process of these devices.
Published: 2009

33. An efficient phase-shifting scheme for bolometric additive interferometry

Author: R. Charlassier, A. Ghribi, Y. Giraud-Héraud, M. Piat, J. Kaplan, D. Prêle, J.-Ch. Hamilton, E. Bréelle, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Subjects: [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, FOS: Physical sciences, Astrophysics, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], symbols.namesake, Optics, law, 0103 physical sciences, Stokes parameters, Linear combination, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, business.industry, Gravitational wave, Astrophysics (astro-ph), Bolometer, Detector, Astronomy and Astrophysics, Polarization (waves), Interferometry, Space and Planetary Science, symbols, business
Abstract: Context: Most upcoming CMB polarization experiments will use direct imaging to search for the primordial gravitational waves through the B-modes. Bolometric interferometry is an appealing alternative to direct imaging that combines the advantages of interferometry in terms of systematic effects handling and those of bolometric detectors in terms of sensitivity. Aims: We calculate the signal from a bolometric interferometer in order to investigate its sensitivity to the Stokes parameters paying particular attention to the choice of the phase-shifting scheme applied to the input channels in order to modulate the signal. Methods: The signal is expressed as a linear combination of the Stokes parameter visibilities whose coefficients are functions of the phase-shifts. Results: We show that the signal to noise ratio on the reconstructed visibilities can be maximized provided the fact that the phase-shifting scheme is chosen in a particular way called coherent summation of equivalent baselines. As a result, a bolometric interferometer is competitive with an imager having the same number of horns, but only if the coherent summation of equivalent baselines is performed. We confirm our calculations using a Monte-Carlo simulation. We also discuss the impact of the uncertainties on the relative calibration between bolometers and propose a way to avoid this systematic effect., Comment: 8 pages, 6 figures, submitted to A&A
Published: 2009

34. Cryogenic operation of a SiGe integrated circuit for control time domain SQUID multiplexing

Author: E. Bréelle, M. Piat, F. Voisin, D. Prêle, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Squid, biology, business.industry, General Engineering, Electrical engineering, Astronomy and Astrophysics, Hardware_PERFORMANCEANDRELIABILITY, Integrated circuit, BiCMOS, Multiplexer, Multiplexing, law.invention, Application-specific integrated circuit, Space and Planetary Science, law, biology.animal, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, Time domain, Instrumentation (computer programming), business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Hardware_LOGICDESIGN
Abstract: International audience; This paper presents an ultra low noise instrumentation based on cryogenic electronic integrated circuit. We have designed an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) in standard BiCMOS SiGe 0.35 mum AMS technology. The main functions of this circuit, the readout and the control of a 24 to 1 SQUID multiplexer, is presented. We also report the cryogenic operation of each part of this ASIC.
Published: 2008

35. Characterization of NbSi films for TES bolometers

Author: C. Evesque, M. Piat, E. Bréelle, D. Prêle, B. Leriche, L. Dumoulin, Benoit Belier, Y. Atik, Laurent Bergé, F. Voisin, and F. Pajot
Subjects: Cryostat, Resistive touchscreen, Materials science, Fabrication, business.industry, Bolometer, Niobium, chemistry.chemical_element, Particle detector, law.invention, SQUID, chemistry, law, Optoelectronics, Thin film, business
Abstract: Future space experiments will require large arrays of sensitive detectors in the submillimeter and millimeter range. Superconducting transition-edge sensors (TESs) are currently under heavy development to be used as ultra sensitive bolometers. In addition to good performance, the choice of material depends on long term stability (both physical and chemical) along with a good reproducibility and uniformity in fabrication. For this purpose we are investigating the properties of co-evaporated NbSi thin films. NbSi is a well-known alloy for use in resistive thermometers. We present a full low temperature characterization of superconductive NbSi films. In order to tune the critical temperature of the NbSi thermometers down to the desired range, we have to adjust the concentration of niobium in the NbSi alloy. Tests are made using 4He-cooled cryostats, 300mK 3He mini-fridges, Resistance Bridges and commercial SQUID. Measured parameters are the critical temperature, the sharpness of the transition. Noise measurements are on-going.
Published: 2008

36. Characterization of NbSi TES on a 23-Pixel Array

Author: F. Pajot, M. Piat, Laurent Bergé, F. Voisin, Y. Atik, C. Evesque, D. Prêle, L. Dumoulin, E. Bréelle, B. Leriche, Benoit Belier, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Subjects: Wheatstone bridge, Materials science, Niobium, chemistry.chemical_element, 01 natural sciences, Temperature measurement, law.invention, 010309 optics, law, 0103 physical sciences, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Resistive touchscreen, business.industry, NbSi, Bolometer, transition edge sensor, Array, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, SQUID, [PHYS.COND.CM-S]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Superconductivity [cond-mat.supr-con], chemistry, Thermometer, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Transition edge sensor, business, bolometers
Abstract: International audience; Instrumental progress allowed the development of bolometric detectors adapted to submillimeter and millimeter wavelengths. Superconducting transition-edge sensors (TESs) are currently under heavy development to be used as ultra sensitive bolometers. In addition to good performance, the choice of material depends on long term stability (both physical and chemical) along with a good reproducibility and uniformity in fabrication. For this purpose we are investigating the properties of NbSi thin films and have already developed arrays of NbSi TES. NbSi is a well-known alloy for use in resistive thermometers. We present a low temperature characterization of the NbSi films on a 23-pixel array. In order to tune the critical temperature of the NbSi thermometers down to the desired range, we have to adjust the concentration of Niobium in the NbSi alloy. In this experiment, we set for a Niobium concentration of 15 percent, to be able to run tests at a convenient temperature larger than 300 miliKelvin. Tests are made using Helium4-cooled cryostats, 300 miliKelvin Helium3 mini-fridges, resistance bridge and a commercial SQUID with its readout circuit. Parameters being measured are: critical temperature, resistance, sharpness of the transition given by the alpha parameter and noise measurements. The multiplexing is also developed to prepare the final chain for noise measurements on 23 pixel bolometers array.
Published: 2008

37. Bolometer arrays development in the DCMB French collaboration

Author: Yun Jin, Y. Atik, C. Hoffmann, Alain Benoit, L. Dumoulin, Hervé Geoffray, L. Bergé, Geoffroy Klisnick, B. Bélier, Stéphane Collin, Alessandro Monfardini, M. Piat, S. Marnieros, F. Voisin, C. Evesque, Ph. Camus, M. Redon, F. Pajot, A. Bounab, D. Stanescu, Gerard Sou, F.-X. Désert, D. Prêle, M. Giard, D. Santos, E. Bréelle, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), HELFA - Hélium : du fondamental aux applications, Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Cryo - Cryogénie, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CSNSM PS1, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cryogénie (NEEL - Cryo), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Cryogénie (Cryo), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, business.industry, Cosmic microwave background, Bolometer, Detector, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Multiplexing, Engineering physics, Particle detector, law.invention, 010309 optics, Photon noise, Optics, law, 0103 physical sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 0210 nano-technology, business
Abstract: June 2008, Marseille, France; International audience; Bolometers cooled to very low temperature are currently the most sensitive detectors for low spectral resolution detection of millimetre and sub-millimetre wavelengths. The best performances of the state-of-the-art bolometers allow to reach sensitivities below the photon noise of the Cosmic Microwave Background for example. Since 2003, a french R&D effort called DCMB ("Developpement Concerte de Matrices de Bolometres") has been organised between different laboratories to develop large bolometers arrays for astrophysics observations. Funded by CNES and CNRS, it is intended to get a coherent set of competences and equipments to develop very cold bolometers arrays by microfabrication. Two parallel developments have been made in this collaboration based on the NbSi alloy either semi-conductive or superconducting depending on the proportion of Nb. Multiplexing schemes have been developed and demonstrated for these two options. I will present the latest developments made in the DCMB collaboration and future prospects.
Published: 2008

38. Very-low-noise multiplexing with SQUIDs and SiGe HBTs for readout of large superconducting bolometer arrays

Author: Geoffroy Klisnick, M. Redon, Damien Prêle, E. Bréelle, Gerard Sou, M. Piat, F. Voisin, Laboratoire des Instruments et Systèmes d'Ile de France (LISIF), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), APC - Cosmologie, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Subjects: Nuclear and High Energy Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Instrumentation, BiCMOS, 01 natural sciences, Multiplexing, law.invention, 010309 optics, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Application-specific integrated circuit, law, 0103 physical sciences, Cryo-electronic, 010306 general physics, Electronic circuit, Physics, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], business.industry, Amplifier, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, SQUID, SQUID array, Optoelectronics, SiGe BiCMOS technology, Time multiplexing, business
Abstract: We present an ultra-low-noise instrumentation based on a standard BiCMOS SiGe 0.35 μm ASIC operating at cryogenic temperatures. The main functions of the electronic circuit are the readout and the multiplexing of SQUIDs/TES arrays. We report the cryogenic operation of the ASIC dedicated to the readout of a 2×4 pixel demonstrator array. We particularly emphasise on the development, and the test phases of an ultra-low-noise (0.2 nV/√Hz) cryogenic amplifier designed with two multiplexed input. The cryogenic SiGe amplifier coupled to a SQUID in a FLL operating at 4.2 K is also presented.
Published: 2007

39. DSSD detectors development PACT, a new space Compton telescope at the horizon 2025

Author: Y. Dolgorouki, Mohamad Khalil, E. Bréelle, R. Oger, Philippe Laurent, and W. Bertoli
Subjects: Physics, Physics::Instrumentation and Detectors, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Compton telescope, media_common.quotation_subject, Detector, Astronomy, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astrophysics, Scintillator, law.invention, Telescope, Supernova, Pulsar, Sky, law, Blazar, Instrumentation, Mathematical Physics, media_common
Abstract: PACT is a Pair and Compton telescope that aims to make a sensitive survey of the gamma-ray sky between 100 keV and 100 MeV . It will be devoted to the detection of radioactivity lines from present and past supernova explosions, the observation of thousands of new blazars, and the study of polarized radiations from gamma-ray bursts, pulsars and accreting black holes. It will reach a sensitivity of one to two orders of magnitude lower than COMPTEL/CGRO (e.g. about 50 times lower for the broad-band, survey sensitivity at 1 MeV after 5 years). The PACT telescope is based upon three main components: a silicon-based gamma-ray tracker, a crystal-based calorimeter (e.g. CeBr3), and an anticoincidence detector made of plastic scintillator panels. Prototypes of the Silicon detector planes have been optimized and are currently tested in the APC laboratory.
Published: 2015

40. The BRAIN CMB polarization experiment

Author: R. Pons, Mario Zannoni, M. Giard, S. Peterzen, G. Sironi, Silvia Masi, J. Bartlett, E. Bréelle, Peter A. R. Ade, F. Piacentini, M. Piat, M. Veneziani, Federico Nati, P. de Bernardis, Y. Giraud-Héraud, Giampaolo Pisano, Massimo Gervasi, C. Giordano, Giorgio Savini, C. Rosset, Bruno Maffei, G. Polenta, Lucio Piccirillo, C. Dufour, Luca Conversi, Angiola Orlando, Andrea Tartari, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Paolo de Bernardis, Marco De Petris, Luca Lamagna, Roberto Maoli, Silvia Masi and Alessandro Melchiorri, BRAIN, Polenta, G, Ade, P, Bartlett, J, Bréelle, E, Conversi, L, de Bernardis, P, Dufour, C, Gervasi, M, Giard, M, Giordano, C, Giraud Heraud, Y, Maffei, B, Masi, S, Nati, F, Orlando, A, Peterzen, S, Piacentini, F, Piat, M, Piccirillo, L, Pisano, G, Pons, R, Rosset, C, Savini, G, Sironi, G, Tartari, A, Veneziani, M, Zannoni, M, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, Polarimetry, Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 98.80.−k, 95.75.Hi, 95.75.Kk, 98.70.Vc, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], symbols.namesake, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, law, 0103 physical sciences, Astronomical interferometer, Stokes parameters, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010308 nuclear & particles physics, Bolometer, background radiation, cosmology, interferometry, polarimetry, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astronomy, Astronomy and Astrophysics, Cryocooler, Polarization (waves), Cosmology, Interferometry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Background radiation, symbols
Abstract: International audience; In the standard cosmological scenario tensor perturbations of the metric produce a rotational component in the Cosmic Microwave Background polarization, called B-modes. The expected signal is of the order of not, vert, similar0.1 μK, well beyond the sensitivity of current experiments. In this paper, we introduce the BRAIN experiment, a bolometric interferometer devoted to measure the B-modes polarization of the CMB from Concordia station in Antarctica. This experiment will take advantage of both high sensitivity of bolometer arrays and low level of systematic effects of interferometers. We report the results obtained during the first campaign we carried out this austral summer at Dome-C. Using a pathfinder experiment, we demonstrated that a cryocooler based cryogenic system can work in such environmental conditions. We also carried out preliminary observations of the atmospheric emission at 145 GHz from Dome-C, and during the next campaign we'll extend the measurements to all the Stokes parameters I, Q, U, V all over the winter.
Published: 2006

41. Superconducting NbSi thermometers for use in TES devices

Author: M. Piat, S. Lefranc, B. Leriche, L. Bergé, L. Dumoulin, J.-P. Torre, C. Evesque, F. Pajot, E. Bréelle, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service d'aéronomie (SA), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Masataka Ohkubo, Kazuhisa Mitsuda and Hiroyuki Takahashi, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Subjects: Superconductivity, Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Nuclear and High Energy Physics, Resistive touchscreen, Condensed matter physics, business.industry, Bolometer, NbSi, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, law.invention, law, Superconducting, 0103 physical sciences, Optoelectronics, 95.55.Rg, 010306 general physics, 0210 nano-technology, business, Instrumentation
Abstract: We present here preliminary results for superconducting NbSi thermometers to be used in TES devices. These thermometers are being made by the CSNSM/IN2P3 in Orsay, France, in parallel to resistive NbSi thermometers, a more common use for this alloy. The critical temperature of these devices is easily tuneable. We present here devices operated and tested at 300 mK using a 3He fridge.
Published: 2006

42. The brain experiment

Author: Massimo Gervasi, C. Giordano, Andrea Tartari, Silvia Galli, G. Sironi, Giorgio Savini, Silvia Masi, C. Dufour, P. de Bernardis, E. Bréelle, Mario Zannoni, L. Dumoulin, K. Ganga, M. Giard, Y. Giraud-Héraud, A. Juillard, L. Nati, L. Bergé, F. Piacentini, Bruno Maffei, A. Iacoangeli, F. Pajot, L. Guglielmi, C. Marini-Bettolo, Giampaolo Pisano, Federico Nati, M. Piat, J. C. Hamilton, C. Rosset, Roberto Sordini, Luca Conversi, Martino Calvo, A. Ghribi, G. Polenta, Angiola Orlando, Lucio Piccirillo, S. Peterzen, J. Landé, M. Maiello, J. Brossard, S. Spinelli, S. Marnieros, Peter A. R. Ade, M. Veneziani, Jean Kaplan, James G. Bartlett, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, CSNSM INSTR, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), CSNSM PS1, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Hagen Kleinert (Freie Universität Berlin, Germany), Robert T Jantzen (Villanova University, USA), BRAIN, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Gravitational wave, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic microwave background, Bolometric detector, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Bolometric interferometer, Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Polarization (waves), [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Interferometry, Amplitude, Pathfinder, B-Mode polarization, 13. Climate action, Astronomical interferometer, Inflationary epoch
Abstract: International audience; The rotational component of the CMB polarization, the so-called B-modes, is one of the major topic for next generation CMB experiments. This signal traces the effect on the CMB due to primordial gravitational waves produced during the inflationary epoch, probing the physics of the very early universe at GUT energy scales. This is a challenge, being the expected amplitude of B-mode polarization ~ 0.1μK. In this paper we describe the BRAIN experiment, a bolometric interferometer which combines high sensitivity bolometric detectors with the excellent control of systematic effects proper of interferometers. Being a ground based experiment, we identified Dome Charlie in Antarctica as the best site for such measurements. In order to validate the goodness of the site, as well as some of the implemented technical solutions, we built a pathfinder experiment which has been successfully operated during last Antarctic summer, and we report about preliminary results obtained.

43. Status of the LISA On Table experiment: a electro-optical simulator for LISA.

Author: M Laporte, H Halloin, E Bréelle, C Buy, P Grüning, and P Prat
Published: 2017
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44. Thermally controlled optical resonator for vacuum squeezed states separation.

Author: Nguyen C, Bréelle E, Barsuglia M, Capocasa E, De Laurentis M, Sequino V, and Sorrentino F
Abstract: Future gravitational-wave detectors will use frequency-dependent squeezed vacuum states to obtain broadband reduction of quantum noise. Quantum noise is one of the major limitations to the sensitivity of these detectors. Advanced LIGO+, Advanced Virgo+, and KAGRA plan to generate frequency-dependent squeezed states by coupling a frequency-independent squeezed light state with a filter cavity. An alternative technique is under consideration, based on conditional squeezing with quantum entanglement: Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) squeezing. In the EPR scheme, two vacuum entangled states, the signal field at ω 0 and the idler field at ω 0 + Δ , must be spatially separated with an optical resonator and sent to two separate homodyne detectors. In this framework, we have designed and tested a solid Fabry-Perot etalon, to be used in an EPR table-top experiment prototype, thermally controlled without the use of a control probe optical beam. This device can also be used in optical experiments where the use of a bright beam to control an optical resonator is not possible, or where a simpler optical device is preferred.
Published: 2022
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