Un élément très important du point de vue expérimental, est l'application, dans la cellule à césium, du champ électrique qui assiste par effet Stark la transition 6S-7S. En effet, dans le cas du verre, les propriétés électriques des parois au contact d'une vapeur atomique de Césium, chimiquement très aggressif, impose d'appliquer ce champ avec des électrodes internes à la cellule. Cette prouesse technique a été réalisée, et a permis un travail considérable, en particulier l'étude de la détection des anisotropies atomiques du niveau 7S par émission stimulée sur la transition 6P 3/2 , la mise en place de méthodes de polarimétrie atomique en pulsé, et une étude des effets systématiques dans l'expérience PV en champ longitudinal. Les cellules en verre présentent cependant un certains nombre de défauts qui nous ont amenés à investiguer les possibilités offertes par d'autres types de matériaux, en particulier des cellules en saphir. Nous présentons dans la suite les grandes lignes des raisons de ce choix, sa réalisation et les résultats obtenus et les voies ouvertes grâce à ces cellules.Voies ouvertes par les cellules en saphir
1- Le champ électrique E peut être
créé avec des électrodes externes avec la grandeur attendue.
2- Les fenêtres ne présentent pas de perte de transparence.
3- La destruction des dimères par thermodisscociation est efficace.
4- La suppression du faisceau réfléchi sur la fenêtre de sortie, obtenue par accord en température, est efficace et utile pour une meilleure définition et stabilité des signaux atomiques.
5- L'irradiation des fenêtres en saphir par le faisceau vert intense est, plus que le verre, à l'origine d'une émission d'électrons, préjudiciable à l'observation du signal PV dans la configuration actuelle.
6- Une limitation maintenant surmontée:
photoémission d'électrons assistée par un champ électrique:
Nous avons montré que les électrons primaires sont émis
par la fenêtres portée au potentiel négatif, de manière
concommitante à l'arrivée de l'impulsion lumineuse d'excitation.
Ils sont accélérés dans le champ longitudinal et se
multiplient par émission secondaire lors de collisions sur les parois
du tube. Le bombardement électronique ainsi causé sur la fenêtre
opposé est très probablement à l'origine de la création
d'états "pièges"[8] très propices à l'émission
électronique survenant lors de l'échange de polarité
appliquées aux deux fenêtres. Pour lutter sur ce plan nous
avons cherché à réduire l'efficacité de l'émission
secondaire du tube et vérifié qu'il s'en suit une réduction
du flux d'électrons collectés telle que nous l'attendons[1].
7- Une possibilité ouverte par les cellules
en saphir : étudier une configuration de champ électrique transverse
On peut engendrer
un champ électrique transverse et homogène dans une cellule
cylindrique en saphir en la plaçant simplement au milieu d'un condensateur
plan. Dans la mesure où des électrodes externes sont utilisables,
il suffit de prolonger les plaques du condensateur au delà du tube
saphir pour rendre négligeables les effets de bords. Le principe du
montage reste le même qu'en champ longitudinal ( four en titane ). Un calcul numérique de
la carte du champ nous à permis de déterminer une géométrie
convenable, et de prédire la valeur du champ électrique pour
un potentiel donné, en tenant compte des constantes diélectrique
des pièces de céramique ainsi que du saphir. Les tensions
extrêmes appliquées pour produire le même champ électrique
sont divisées par un facteur de l'ordre de 5, et une éventuelle
augmentation de la longueur de la colonne de césium, dans cette configuration,
se fait sans avoir à changer la valeur des potentiel appliqué.
Ce montage est actuellement sur l'expérience, et des premières mesures d'amplification du faisceau sonde confirment l'application du champ électrique transverse avec la valeur attendue.
[2 ]
"
Implementation of a sapphire cell with external electrodes for laser excitation
of a forbidden atomic transition in a pulsed E-field "
E. Jahier, J. Guena, Ph. Jacquier,
M. Lintz, A.V. Papoyan, and M.A. Bouchiat. Eur. Phys. J. D 13
, 221-229 (2001).
[3 ]
"
Temperature tunable sapphire windows for reflection loss-free operation of
vapor cells "
E. Jahier, J. Guena, Ph. Jacquier,
M. Lintz, A.V. Papoyan, and M.A. Bouchiat, 2000 App. Phys. B
71, 1-5 (2000).
[4 ] " Violation
de la Parité dans le césium, progrès expérimentaux
grâce à des cellules en saphir "
E. Jahier, M.A. Bouchiat, J. Guéna, Ph.
Jacquier, M. Lintz et M.A. Bouchiat,
J. Phys. IV France 10 (2000). EDP Sciences, Les
Ulis.
[5] " Observation of the diffraction of a Helium-Neon laser beam on the monoatomic steps of a vicinal sapphire surface "
M. Lintz and M.A. Bouchiat, Surface Science Letters 511, 319-324 (2002).[6] " Thermionic emission and photoemission of electrons from dielectric and metal surfaces in Cs vapor cells "
A.V. Papoyan, J. Guéna, M. Lintz and M.A. Bouchiat, Eur. Phys. J. AP 19, 15-24 (2002).[7] J. Cazaux : Ultramicroscopy 60, 411 (1995), Ionaization of Solids by Heavy Particles, Ed. R.A Baragiola, NATO ASI Ser. B. 306 , 325 (1993); J. Cazaux and P. Lehued : J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 59, 49 (1992).
[8] L. OSter, V. Yaskolo and J. Haddad : Phys. Stat. Sol (a) 174, 431 (1999).