Brevet FR2294562A1 — publié le 19760709

Le maser à hydrogène atomique, étalon de fréquence et de temps de très haute précision, est équipé d'un ballon de stockages sphérique ou cylindrique, généralement en verre de quartz, et qui est placé à l'intérieur de la cavité résonnante. Le ballon de stockage sert à augmenter la durée d'interaction entre le jet d'hydrogène atomique enrichi en atomes du niveau supérieur de la transition quantique hyperfine utilisée (F = 1, m r O ~ F = O, m = O) et le champ électromagnétique haute fréquence de ladite cavité. L'intérieur du ballon de stockage est revetu d'un matériau approprié. Les propriétés du maser à hydrogène atomique sont étroitement liées aux propriétés du revêtement du ballon de stockage. Pour obtenir de bonnes conditions d'oscillation, c'est-à-dire une grande fiabilité de l'étalon, une longue durée de fonctionne- ment, un rapport signal/bruit et un système d'raccord automatique de la cavité optimaux, les temps de relaxation de la couche doivent être aussi longs que possible. Cela implique que les revente ments doivent être compacts, de grande pureté chimique et inertes par rapport à l'hydrogène atomique.D'autre part, les collisions" sur la paroi produisent un léger dRplacement de la fréquence d'oscillation, qui dépend des forces d'interactions lors des collisions. Pour obtenir une fréquence reproductible des masers à hydrogène atomique, la densité, la composition et la structure des couches doivent également être suffiseament reproductiblesd'uxi ballon à l'autre. Actuellement, les meilleurs résultats ont été atteints en utilisant des revêtements constitués de polymères de fluoroeaftu- res obtenus à partir de différentes sortes de dispersions aqueuses de Téflon. Le procédé consiste à appliquer une couche de dispersion aqueuse de Téflon sur la paroi latérieure du ballon, à sécher la couche, qui est ensuite traitée à des températures de l'ordre de 300 à 400 C, selon le type de dispersion utilisé. Les résultats ont montré qu'il est difficile d'obtenir des couches compactes et complètement inertes par cette méthode.D'autre part, la reproduc tlbllité de l'effet de paroi limite 1 l'exactitude du maser à quelque + iO12. Le ballon de stockage selon l'invention est caractérisé par le fait que le revêtement de polymère, indispensable au fonctionnement, est élaboré en polymérisant le monomère correspondant, amené sous forme gazeuse, au moyen de lumière ultraviolette ou d'une décharge électrique. D'excellentes conditions d'oscillation du maser ont été obtenues avec des revêtements, d'une épaisseur de 100 nm (1000 )} de polytétrafluoréthylène obtenus par la polymérisation du monomère - le tétrafluoréthylène - sous forme gazeuse, au moyen de rayons ultraviolets d'une longueur d'onde de l'ordre de 200 nm (2000 A). L'effet de paroi de ces revêtements est du même ordre que celui des revetements obtenus à partir des dispersions aqueuses de Téflon. Lesdits revêtements ont été élaborés par le procédé suivant le ballon est d'abord évacué à l'aide d'une pompe ionique de 50 l/s ; il subit ensuite un dégazage sous vide à une température d'environ 2500C pendant 4 h. Un vide final de l'ordre de 10 à 10 10 Torr est alors obtenu. Ensuite, la vanne d'ultravide, située entre la pompe ionique et le ballon, est fermée et le ballon est rempli de gaz monomère (tétrafluorethylène). Le ballon est ensuite irradié par 4 lampes à émission W, montées symétriquement autour du ballon et entourées d'un écran réfléchissant de forme cylindrique pour obtenir une intensité de lumière homogène sur toute la surface interne du ballon de stockage. La pression du gaz monomère est de l'ordre de 1 à 2 Torr. Le processus de photopolymérisation est suivi par l'observation de la diminution de la pression du tétrafluoréthylène dans le ballon, contrôlée à l'aide d'un manomètre à prévide. La température de déposition est de 500C. Ce procédé de formation du film s'est révélé très fiable ; il permet de revAetir des ballons ayant un orifice d'entrée de forme compliquée et de faible dimension. C'est un important avantage > mais ce procédé en présente d'autres : le nettoyage efficace des surfaces à revêtir, la pureté du revetement, la possibilité de contrôler le processus à l'aide de moyens simples et de déposer simultanément ou successivement des revetements de polymères différents. R z V E N D I C A T I 0 N S 1 - Ballon de stockage pour le maser à hydrogène atomique comportant sur ses parois intérieures un revêtement de polymère, caractérisé par le fait que ce reveAtement de polymère est élaboré en polymérisant le monomère correspondant, mis sous forme gazeuse, au moyen de lumière ultraviolette ou d'une décharge électrique. 2 - Ballon de stockage pour le maser à hydrogène atomique selon la revendication 1, comportant sur ses parois intérieures un revetement de polymère, caractérisé par le fait qu'on utilise un revêtement en polytétrafluoréthylène obtenu par otopolyméri sation du tétrafluoréthylène sous forme gazeuse au moyen de lumière ultraviolette. 3 - Ballon de stockage pour le laser à hydrogène atomique selon la revendication 1, comportant sur ses parois intérieures un revêtement de polymère, caractérisé par le fait qu'on utilise un revatement obtenu par lymérisation simultanée de différents monomères sous forme gazeuse. 4 - Ballon de stockage pour le maser à hydrogène atomique selon la revendication 1, cotportant sur ses parois intérieures un revêtement de polymère, caractérisé par le fait qu'on utilise un revêtement obtenu par polymérisation successive de différents monomères sous forme gazeuse. 5 - Ballon de stockage pour le maser à hydrogène atomique selon la revendication 1, comportant sur ses parois intérieures un revêtement de polymère, caractérisé par le fait qu'on utilise un revêtement obtenu par polymérisation successive et simultanée de différents monomères sous forme gazeuse