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Accueil du site > Equipes de recherche > Hélium polarisé et fluides quantiques > Recherche > Polarisation de l’hélium-3
Polarisation de l’hélium-3
Depuis les années 1980, le pompage optique au moyen de lasers intenses permet d’obtenir de fortes polarisations nucléaires dans un gaz d’helium-3. Des études détaillées de ce processus de pompage optique sont menées dans l’équipe dans le but de mieux comprendre ses limites et d’en améliorer l’efficacité. D’une part, un important processus de relaxation nucléaire lié à la présence du laser de pompage a récemment été mis en évidence. D’autre part, l’application d’un champ magnétique intense permet une efficacité notablement accrue du pompage optique dans un gaz à forte pression. Indépendamment de ces travaux, un polariseur compact a été développé pour la préparation de gaz polarisé pour l’IRM des poumons directement sur site hospitalier.
Notre travail actuel consiste à étudier dans quelle mesure les résultats sur la relaxation et sur l’effet d’un champ intense sont liés (cf. proposition de thèse), et à les exploiter pour améliorer les performances des polariseurs de gaz destinés aux applications.
Pompage et détection optiques
Nous décrivons ici le principe et les performances habituelles du pompage optique par échange de métastabilité dans l’hélium-3, et nous décrivons et discutons diverses méthodes de mesure optique de la polarisation nucléaire.
Relaxation
Les performances du pompage optique de l’hélium dépendent de la compétition entre le dépôt de moment cinétique par le faisceau laser de pompage et la relaxation de la polarisation nucléaire au sein du plasma entretenu pour peupler l’état métastable de l’hélium.
Pompage optique en champ magnétique fort
En fort champ magnétique, la structure des états atomiques et l’effet du couplage hyperfin dans l’atome d’hélium sont profondément modifiés. Nous avons montré que dans ces conditions, de façon assez inattendue, le pompage optique de l’hélium peut être très efficace, en particulier dans un gaz à forte pression où le pompage en champ faible ne conduit qu’à de faibles polarisations. Des études détaillées sont en cours jusqu’à 2 T.
Un polariseur de gaz compact
De grandes quantités d’hélium-3 polarisé à pression atmosphérique sont nécessaires pour les applications d’IRM du poumon. Notre équipe a développé un polariseur compact pour la préparation de gaz polarisé sur le site même où est faite l’IRM.
