Thèse 3 ans – Thermomètre secondaire transportable en dessous de 2 K H/F

Le Laboratoire Commun de Métrologie LNE-Cnam

Le laboratoire commun de métrologie LNE-Cnam (LCM) (EA 2367) est un laboratoire commun au Cnam et au Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE). Les recherches appliquées du laboratoire visent à :

• préfigurer l'évolution scientifique des définitions des unités de mesure (notamment celles du mètre, du kelvin, du kilogramme et de la candela);
• mettre en place et valider par comparaisons internationales les références françaises à l’aide de dispositifs originaux les plus exacts possibles ;
• assurer la dissémination et la traçabilité des mesures de ces références vers l’industrie ;
• imaginer, développer et caractériser des méthodes instrumentales innovantes pour créer les unités du futur.

The French national measurement institute LNE-Cnam (LCM) (EA 2367) is a joint laboratory of Cnam and the Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE). The applied research of the laboratory aims to :

• prefiguring the scientific evolution of the definitions of units of measurement (notably those of the meter, the kelvin, the kilogram and the candela);
• to set up and validate by international comparisons the French references with the help of original devices as exact as possible;
• to ensure the dissemination and traceability of the measurements of these references to industry;
• imagine, develop and characterize innovative instrumental methods to create the units of the future.

Contexte et objectifs de la thèse

Le laboratoire commun de métrologie LNE-Cnam propose une thèse de doctorat ayant pour objectif principal l'étude métrologique et la comparaison de thermomètres primaires utilisés pour des températures inférieures à 2 K, qui permettent de mettre en œuvre la nouvelle définition du kelvin de 2019 basée sur la constante de Boltzmann.

Elle vise aussi à développer un thermomètre secondaire transportable en dessous de 2 K, destiné à disséminer cette nouvelle définition du kelvin vers le plus grand nombre possible d’applications scientifiques et industrielles. Au cours de l’étude, ce nouveau thermomètre secondaire devra être caractérisé et un budget d'incertitude devra être établi.

La recherche proposée implique deux volets de recherche. Le premier concerne une étude approfondie des méthodes de mesure actuelles et des équipements de thermométrie utilisés pour mesurer les températures en dessous de 2 K, comme les instruments pour la réalisation de l’échelle en très basse température EPBT-2000. De plus, des expériences seront menées pour comparer et évaluer les performances de différents thermomètres primaires, tels que le CMN et le thermomètre à bruit.

Le deuxième volet concernera le développement d’un thermomètre secondaire, qui permettra « de transférer » les étalons vers d’autres expériences, tout en assurant la traçabilité à la nouvelle définition du kelvin. Le budget d'incertitude du nouveau thermomètre sera déterminé en effectuant une analyse complète des sources d'incertitude potentielles. Cela impliquera la caractérisation complète de l'instrument et de ses performances, ainsi que l'évaluation des incertitudes liées aux processus de mesure, aux procédures d’étalonnage et aux conditions environnementales.

En résumé, cette thèse de doctorat contribuera à améliorer la métrologie des basses températures, en développant un nouveau thermomètre secondaire conforme à la nouvelle définition du kelvin. Elle fournira également des informations précieuses sur les performances et les sources d'incertitude des thermomètres primaires pour des températures inférieures à 2 K.

 

The French national measurement institute LNE-Cnam proposes a PhD thesis with the main objective of performing a metrological characterization and a comparison of primary thermometers used for temperatures below 2 K, which allow the implementation of the new definition of the kelvin of 2019 based on the Boltzmann constant.

It also aims to develop a secondary transportable thermometer below 2 K, intended to disseminate the new definition of the kelvin to as many scientific and industrial applications as possible. This new secondary thermometer will need to be metrologically characterized and an uncertainty budget established.

The proposed research consists of two research topics. The first involves an in-depth study of current measurement methods and thermometry equipment used to measure temperatures below 2 K, such as the instruments for the realization of the low temperature scale PLTS-2000. In addition, experiments will be conducted to compare and evaluate the performance of different primary thermometers, such as CMN and noise thermometer.

The second topic will focus on the development of a secondary thermometer, which will allow "transfer" of standards to other experiments, while ensuring traceability to the new definition of the kelvin. The uncertainty budget of the new thermometer will be determined by performing a comprehensive analysis of potential sources of uncertainty. This will include a complete characterization of the instrument and its performance, as well as an assessment of the uncertainties associated with the measurement processes, calibration procedures, and environmental conditions.

In summary, this PhD thesis will contribute to improving low temperature metrology by developing a new secondary thermometer that complies with the new definition of the kelvin. It will also provide valuable information on the performance and sources of uncertainty of primary thermometers for temperatures below 2 K.

Profil

Vous êtes tout d’abord passionné, vous avez le goût pour la mesure et l’instrumentation et vous appréciez le travail d’équipe.

Des connaissances en basses températures seraient un atout.

Vous êtes reconnu.e pour votre rigueur, votre dynamisme et votre créativité. Vous savez être force de propositions. Ces qualités vous permettront de mener à bien vos missions.

Une aptitude à la rédaction de rapport est fortement requise.

La maîtrise de l’anglais est requise (oral et écrit).

 

First of all you are passionate, you have a taste for measurement and instrumentation and you enjoy teamwork.

Knowledge of low temperatures would be an asset.

You are recognised for your rigour, your dynamism and your creativity. You know how to make proposals. These qualities will be usefull to achieve your assignments.

An aptitude for writing reports is strongly required.

Fluency in English is required (oral and written).

 

Pour candidater, envoyez votre CV à laurent.pitre@ cnam.fr en rappelant en objet du mail le titre de l’offre.

To apply, send your CV to laurent.pitre@ cnam.fr, quoting the job title in the subject line.