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Auteur(s)
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Bernard HÉBRAL : Directeur de Recherche au CNRS, Centre de Recherches sur les très basses températures Laboratoire associé à l’Université Joseph Fourier de Grenoble
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Pour tenter de définir la cryogénie, examinons tout d’abord l’échelle de température thermodynamique (figure 1). Paradoxalement, si l’on connaît la limite ultime, et inaccessible, du domaine de la cryogénie – le zéro absolu (rubrique Thermodynamique dans le traité Sciences fondamentales) –, l’autre frontière, entre cryogénie et réfrigération, a toujours été essentiellement fluctuante dans le temps et l’espace.
La caractéristique sans doute principale des développements des basses températures est en fait l’affrontement constant et très fertile entre avancées technologiques et compréhension fondamentale de la nature.
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Structure de la rubrique3. Technologie de la cryogénie
Pour l’ingénieur, la cryogénie est avant tout un outil : le développement d’une application faisant appel à la cryogénie nécessite de refroidir l’appareillage concerné par des moyens simples (bain cryogénique) ou plus complexes (installation de réfrigération‐liquéfaction). Cet ensemble est placé dans une enceinte adaptée (le cryostat). Son fonctionnement autonome nécessite la présence de moyens de stockage de fluides cryogéniques ; on peut éventuellement mettre à profit les basses températures obtenues pour utiliser des techniques spécifiques (cryopompage, par exemple).
Naturellement, le travail dans des conditions de température très éloignées de celles rencontrées autour de l’ambiante va nécessiter une adaptation importante des connaissances de l’Ingénieur :
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au plan fondamental, une étude particulière de propriétés physiques bien différentes, voire spécifiques (supraconductivité, superfluidité, etc.) ;
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une familiarisation avec des ordres de grandeur nouveaux : citons entre autres les échanges thermiques avec des puissances comprises entre quelques microwatts à 10 mK et 20 kW à 4,5 K, les densités de courant de 10 9 A /m2 dans un supraconducteur, les pressions bien inférieures à 10 –2 Pa contribuant à l’isolation thermique ;
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une expérience nécessitant de rassembler un ensemble de techniques délicates : chaudronnerie fine, technique du vide, isolation thermique, instrumentation bas niveau, etc.
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