Post-doc en instrumentation pour l'astrophysique spatiale H/F

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2022-21950  

Description de la Direction

Au sein de la Direction de la recherche fondamentale, l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (IRFU) conduit des recherches pour étudier les interactions fondamentales de la physique et développe les instruments et les dispositifs expérimentaux associés. Près de 1000 physiciens, ingénieurs et techniciens s'engagent quotidiennement dans des projets internationaux de recherche en physique des particules, astrophysique et physique nucléaire sur des plateformes aussi variées que des accélérateurs de particules, des satellites scientifiques ou des télescopes au sol.

Description de l'unité

Le département d'astrophysique (DAP) a pour mission de conduire des recherches en astrophysique et d'assurer, en liaison avec les agences spatiales et les observatoires au sol, la maîtrise d'œuvre des instruments spatiaux et le développement des centres d'analyse de données.
Il intervient dans les domaines de la cosmologie, de la structuration de l'univers, de la formation et de l'évolution des étoiles et des planètes et de leurs interactions, des phénomènes cosmiques de haute énergie et des plasmas astrophysiques. Il analyse les données des expériences, développe des modèles théoriques et des simulations numériques et produit des publications scientifiques.
Il développe et met en œuvre les instruments embarqués, les technologies instrumentales et les méthodes de traitement du signal, de simulation numérique et d'analyses de données, destinés aux missions spatiales et aux observatoires au sol.
Il dispose d'infrastructures technologiques et d'équipements pour mener à bien ses recherches technologiques, ses réalisations et leurs caractérisations.

Description du poste

Domaine

Instrumentation, métrologie et contrôle

Contrat

CDD

Intitulé de l'offre

Post-doc en instrumentation pour l'astrophysique spatiale H/F

Statut du poste

Cadre

Durée du contrat (en mois)

24 mois

Description de l'offre

Le laboratoire Spectro-Imageurs pour le Spatial recherche un CDD en instrumentation pour l’astrophysique spatiale : conception et mise en œuvre d'un démonstrateur innovant de spectro-imagerie X à très basse température.

En astrophysique, la réalisation de spectro-imageurs X constitués de grandes matrices de microcalorimètres laissent espérer simultanément des capacités temporelles, d’imagerie et spectrales exceptionnelles (de l’ordre de 2 eV pour le projet ESA/ATHENA). Elle se heurte frontalement à la très forte limite de puissance offerte par les cryo-générateurs spatiaux (< 1 µW à 50 mK !).

Ainsi l’expérience X-IFU, embarquée à bord du futur observatoire spatial ATHENA (prochaine pierre angulaire du programme de l’ESA), aura un champ de vue limité à 5 arcmin par le petit nombre de pixels envisageable dans le budget thermique (< 4000), alors que le télescope offrira, lui, un champ de vue plus de 64 fois plus grand ! Cela limitera terriblement le bénéfice scientifique, d’autant plus que les objets les plus intéressants en rayons X sont les amas de galaxies et les restes de supernovæ, qui sont tous deux étendus et possèdent en spectro-imagerie des variations d’une richesse qu’aucun autre objet céleste n’avoisine.
Comment permettre à ces prochains observatoires spatiaux de disposer de ces qualités exceptionnelles, dans un si petit budget thermique ? C'est aujourd'hui le goulot d'étranglement principal à l'avènement de ces technologies !

Nous développons en réponse une approche radicalement novatrice basée -1- sur un nouveau type de détecteur, le thermomètre à transition supraconductrice haute résistivité (HR-TES), -2- équipé d’une électronique innovante, à contre-réaction active et multiplexage sans SQUID, et -3- une architecture des pixels transformée. Cette architecture exploite la nouvelle technologie multicouche que nous avons mise au point et qui permet des liaisons à la fois supraconductrices et thermiquement super-isolantes.

Les volets 1 et 2 de cette approche sont actuellement en cours de développement, et donnent déjà des résultats très prometteurs. Nous entamons donc ici le troisième volet de ce développement, visant à transformer l’architecture des pixels, en partant d’une technologie que nous avons développée initialement pour interconnecter ensemble des circuits cryogéniques fonctionnant à des températures différentes (par exemple des qubits et leur électronique : projet en cours), et que nous utiliserons cette fois-ci à l’intérieur même des pixels de la matrice. Pour cela nous voulons réaliser un démonstrateur qui permettra d’évaluer les choix techniques et de prédire le comportement et les budgets électriques et thermiques d'une grande matrice de microcalorimètres en rayons X.

L’architecture est basée sur une membrane suspendue par des poutrelles de quelques µm², très délicate à réaliser. La notre s’affranchira des fabrications les plus délicates des matrices actuelles pour les liens thermiques et le routage des signaux.

 

Profil du candidat

Ce démonstrateur sera le fruit d’un travail commun entre notre laboratoire à Saclay (CEA/IRFU/DAp&DEDIP), et le CNRS/IN2P3/IJCLab à Orsay, avec lequel nous collaborons déjà étroitement depuis 2009. Les détecteurs pixélisés (absorbeurs et thermomètres) seront réalisés à Orsay, la partie réseau d'interconnexion et hybridation à Grenoble sur la plateforme silicium de la PTA, et les mesures à froid ainsi que le couplage à l'électronique seront faits à Saclay. Le travail du(de la) post-doctorant(e) sera donc partagé entre nos deux laboratoires voisins (quelques km) d’Orsay et de Saclay, et celui-ci sera également amené à se rendre à la PTA (CEA Grenoble) pour des réunions régulières d’avancement.

Ce projet permettra d'aborder à la fois la conception, la réalisation, la mise en œuvre et les mesures d'un démonstrateur en vraie grandeur. Il s'appuie sur de la cryogénie, de la réalisation sur tantale et silicium, de la mise en œuvre mécanique et sur de l'électronique, soit beaucoup d’aspects différents de la physique expérimentale. A cela, s'ajoutera aussi l'analyse de données et calibration à froid des détecteurs. Le(la) post-doctorant(e) recevra de la part des équipes toute l’aide et l'encadrement scientifique et technique requis. Il aura en outre un rôle primordial de coordination et de suivi du travail des équipes.

Le meilleur profil du(de la) candidat(e) serait un(e) expérimentateur(trice) en détecteurs cryogéniques sub-K, ayant une bonne expérience de mise en œuvre électronique et mécanique de dispositifs expérimentaux. Selon ses qualifications, le travail pourra être redistribué de manière à s'adapter au mieux aux différentes compétences des équipes participant à ce projet.

Le(la) candidat(e) sera titulaire d'un doctorat en instrumentation pour la recherche en physique, en détection à ultra-basse température, ou en technologies de fabrication silicium. Une expérience en cryogénie est souhaitable.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

SACLAY

Critères candidat

Langues

Anglais (Courant)

Formation recommandée

Doctorat en instrumentation

Demandeur

Disponibilité du poste

01/09/2022