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Sujet : Comportement des surfaces métalliques et supraconductrices sous bombardement électronique à très basse température : implications pour les accélérateurs de particules
Les accélérateurs de particules modernes, tels que le Large Hadron Collider (LHC) au CERN, utilisent des technologies cryogéniques pour améliorer leurs performances. Cependant, le bombardement électronique des surfaces métalliques peut entraîner des phénomènes complexes, tels que l'émission secondaire d'électrons, la désorption de gaz, et des modifications de la structure de surface, qui demeurent mal connues à très basse température. Ces effets peuvent influencer de manière significative les performances et la durée de vie des composants des accélérateurs.
Par ailleurs, les matériaux supraconducteurs tels que le niobium (Nb) et le nitrure de niobium (NbN) jouent un rôle clé dans de nombreuses applications technologiques, en particulier dans les cavités accélératrices supraconductrices. L'interaction des électrons avec ces matériaux, en particulier via l'émission d'électrons secondaires, constitue un phénomène critique qui peut affecter les performances des dispositifs. Comprendre comment ces émissions varient en fonction de la température est essentiel pour optimiser l'utilisation des matériaux supraconducteurs dans des conditions variées.
Cette étude portera donc sur l'analyse des propriétés microstructurales et physiques de ces matériaux, avec un accent particulier sur leur comportement sous bombardement électronique à différentes températures.
Objectifs de la thèse :
1. Étudier expérimentalement le comportement des surfaces métalliques et supraconductrices (par exemple, cuivre, niobium, couches minces de nitrure de niobium ou de FeSe) sous bombardement électronique à température ambiante et températures cryogéniques (10 K).
2. Caractériser l'émission d'électrons secondaires en fonction de la température et de l'énergie des électrons incidents.
3. Analyser les modifications de la structure de surface et de la composition chimique résultant du bombardement électronique en fonction de la température.
Méthodologie :
- Utilisation d'un bâti multitechnique sous ultra-vide équipé d’un canon à électrons couplé à l’analyse XPS ;
- Mesure de l'émission d'électrons secondaires ;
- Caractérisation des surfaces par microscopie électronique à balayage (MEB) et spectroscopie de photoélectrons X (XPS).
Contexte de travail
Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique des deux infinis sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris, né en 2020 de la fusion des cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT). Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement.
La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération et des techniques de la biologie. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur. Enfin, environ 90 ITA des services administratifs et support travaillent aux côtés des scientifiques et ingénieurs.
Le doctorant travaillera sous la direction du Pr. Gaël Sattonnay au sein de l’équipe MAVERICS du pôle Physique des Accélérateurs de IJClab, avec accès aux équipements de la plateforme Vide&Surfaces du laboratoire.
IJCLAB fonde sa politique de recrutement sur la promotion de l'égalité, de la diversité et de l'inclusion. Valeurs essentielles, elles permettent le développement professionnel des agents, véritables acteurs d'une réussite collective, mais également le développement du laboratoire lui-même.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
La thèse sera rattachée à l’école doctorale PHENIICS
De courts déplacements en France et à l'étranger sont à prévoir.