Notre équipe développe des capteurs qui s'appuient sur la physique atomique pour obtenir une mesure du champ magnétique extrêmement bien résolue. Ces magnétomètres sont basés sur l'effet Zeeman d'atomes métastables d'hélium-4.

Ces capteurs sont appliqués à l'imagerie des signaux magnétiques cardiaques (MCG – magnétocardiographie) et cérébraux (MEG - magnétoencéphalographie) [1]. Ils ouvrent des nouvelles voies de compréhension et diagnostic pour des pathologies actuellement incurables telles que l'Alzheimer, l'épilepsie ou la mort subite cardiaque de l'adulte.

Un des éléments clefs pour améliorer la performance de ces capteurs est le plasma qui permet de peupler l'état métastable de l'hélium. Ce stage vise à revisiter les modes d'excitation de ce plasma pour obtenir une plus forte densité d'atomes métastables sans dégrader leur temps de vie. En effet les métastables d'hélium sont utilisés dans d'autres domaines (notamment des expériences d'atomes ultra-froids et l'hyperpolarisation de l'hélium-3), mais avec des méthodes d'excitation assez différentes des nôtres, et qui aboutissent à des plasmas présentant des caractéristiques spatiales et énergétiques assez dissemblables. Il n'existe pas actuellement pas de comparaison systématique et chiffrée entre ces différents procédés d'excitation et leurs atouts et inconvénients respectifs. Le but de ce stage est d'avancer sur cette comparaison raisonnée.

Pour cette étude l'étudiant/e disposera d'un banc dédié à l'étude des plasmas, qu'il pourra faire évoluer en s'appuyant sur les nombreux équipements dont dispose notre laboratoire. Il pourra également s'appuyer sur des modèles mathématiques que nous avons commencé à développer à partir de la littérature qu'il existe sur les plasmas d'hélium. A l'issue de cette étude des solutions particulièrement favorables pourraient être mise en œuvre sur un véritable capteur en collaboration avec un post-doc en cours.

[1] E. Labyt et al., IEEE Transactions on Medical Imaging (2019).