Département d'Ingénierie des Systèmes

Les anciens l’avaient bien compris, les héros, tel Orion avec Sirius, ont besoin de leur fidèle compagnon. Les ingénieurs et physiciens de l’Irfu ainsi que leurs collaborateurs ne dérogent pas à la règle et viennent de terminer l’élaboration d’un Sirius moderne, élément clé du super séparateur spectromètre (S³) en cours de construction au Ganil. Les tests ayant été passés avec brio, le système a pu être déménagé au Ganil pour son installation définitive.

Dans la mythologie grecque, Sirius, le fidèle compagnon à quatre pattes d'Orion, chasseur hors pair, a été transformé en constellation et placé à ses côtés. Ce célèbre canidé a par ailleurs donné son nom à l’étoile la plus brillante du ciel nocturne. Les physiciens de l’Irfu viennent de lui rendre honneur à leur manière cette fois ci dans le monde des détecteurs.

Deux instruments de pointe, GLAD et COCOTIER, ont étés conçus et construits à l’Irfu dans les dernières années et sont maintenant opérationnels au sein de la salle expérimentale R3B de l’accélérateur d’ions lourds de GSI (Darmstadt, Allemagne). Les deux sont destinés à faire partie de l’équipement qui sera utilisé auprès de FAIR, la nouvelle machine en construction sur le site de GSI. GLAD est un spectromètre de grande acceptance destiné à l’analyse des réactions de faisceaux d’ions lourds radioactifs relativistes. Il a été installé sur site en 2015 et vu le faisceau pour la première fois à l’automne 2018. Dans certaines expériences, ces faisceaux auront interagi en amont sur la cible d’hydrogène liquide COCOTIER. Celle-ci, financé en partie par l’Agence Nationale de la Recherche, vient d’être utilisée pour la première fois dans une expérience en mars 2021. Ces deux équipements sont deux éléments clefs pour effectuer des mesures des propriétés des noyaux à la limite de la cohésion nucléaire et avec des structures inhabituelles, permettent de faire évoluer les modèles nucléaires actuels.

L’électroaimant supraconducteur quadripôle de grande ouverture (90 mm) pour le projet HL-LHC du Cern qui a été fabriqué et testé à 4,2 K par les équipes de l’Irfu, a atteint le 5 mars 2021 son gradient nominal de 120 T/m (défini pour 1,9 K). Ces très bons résultats viennent valider la conception et les procédures de fabrication proposées par l’Irfu qui font l’objet d’un transfert technologique vers les industriels membres du projet Européen QuaCo (QUAdrupoleCOrrector). Cet aimant a été réalisé dans le cadre du projet d’upgrade en luminosité progressive du LHC (HL-LHC) mis en place à de l’horizon 2025. Ces aimants en NbTi font partie des aimants d’insertion. Ils doivent être placés en amont et en aval des détecteurs comme Atlas et CMS au centre desquels les 2 faisceaux se croisent pour faire les collisions. Ils permettront d’assurer la compression des faisceaux avant les collisions et ainsi de contribuer à augmenter la luminosité intégrée du HL-LHC (c’est-à-dire le nombre total de collisions), jusqu’à la rendre dix fois supérieure à la valeur nominale initiale du LHC.

Une caméra à rayons X, destinée à équiper le satellite sino-français SVOM, vient d'être assemblée et livrée par les scientifiques et techniciens de l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (CEA/ Irfu). Ce prototype de haute technologie captera les photons de haute énergie (rayons X) émis lors de l’explosion d’étoiles massives ou la fusion d'astres denses. La caméra, particulièrement compacte et innovante, intègre dans un volume très limité, une chaîne de détection complète, un contrôle thermique actif et une roue à filtre. Elle va être placée au foyer d'un télescope de 1,15 m de longueur pour constituer le MXT (Microchannel X-ray Telescope). Avec un champ de vue de 1 degré carré, pour seulement 35 kg de masse, le télescope MXT, muni d'une optique originale "à facettes"inspirée des yeux de homard, va permettre de localiser, avec une précision meilleure que 2 arcmin, la position des plus puissantes explosions cosmiques de l’Univers. Après différents  essais, dont une campagne d’étalonnage en Allemagne, l'ensemble sera expédié en Chine en novembre 2021 pour être intégré au satellite SVOM dont le lancement est prévu fin 2022.

Voir : la vidéo du montage de la caméra MXT en salle blanche

Depuis que l’aimant principal de l’appareil IRM du projet Iseult a pris place dans son arche de Neuropsin en 2017, 4 ans ont été nécessaires pour le transformer en l’aimant le plus puissant, le plus autonome reposant sur un système de haute disponibilité lui permettant de fonctionner pendant 10 ans !

En 2018, pour son 1er refroidissement, il a fallu 14 semaines pour passer de la température ambiante à sa température nominale de 1,8K. Depuis mars 2019, l’aimant est à 1,8K sans interruption de service. L’autre record est sa montée en courant pour atteindre le champ magnétique nominal de 11,7 T : il ne faut plus que 5h comparé à plusieurs jours pour des aimants IRM des hôpitaux.

Ses records sont les fruits du travail de plusieurs années des équipes de l’Irfu en charge de l’aimant, de l’usine cryogénique et de la surveillance de tous les équipements nécessaires à son fonctionnement.

En juillet 2021, les experts de Siemens ont mis en service l’IRM et un premier signal a été obtenu prouvant la fonctionnalité de l’appareil IRM (aimant principal avec sa bobine de gradient). Il reste encore du travail pour les équipes de Siemens accompagnées de celles de l’Irfu et de Joliot pour obtenir la qualité d’image attendue, mais l’aimant principal au cœur de l’appareil IRM, avec une homogénéité spatiale (11,72 ± 0,00000293 teslas) et temporelle (24h/24h) est pleinement opérationnel.