Températures cryogéniques - Mesures spécifiques

Atteindre une température cryogénique n’est plus un problème ; cependant, d’une manière générale, les mesures dans cet environnement restent délicates à maîtriser. En effet si, à température ambiante, un wattheure vaporise un centilitre d’eau, il vaporise 140 fois plus d’hélium liquide à 4,2 K. Les puissances qui sont mises en jeu sont donc beaucoup plus faibles, ce qui peut avoir des conséquences importantes. Ainsi, le rayonnement haute fréquence qui nous entoure (ondes radio, téléphonie sans fil), qui en principe perturbe peu les mesures à température ambiante, peut devenir catastrophique à très basse température.

Dans cet article, nous allons décrire différentes techniques de mesures à basse température. Le lecteur pourra se reporter aux articles « Cryogénie » de l’ouvrage Génie énergétique pour la production des températures cryogéniques et leur mise en œuvre ainsi que pour les propriétés physiques aux basses températures.

La plupart des techniques de mesures sont en fait dérivées des mesures à température ambiante. Cependant certaines d’entre elles sont spécifiques aux très basses températures, car elles mettent en jeu des propriétés physiques, comme la supraconductivité, qui n’existent aujourd’hui qu’à très basse température.

Nous développerons, dans cet article, le principe de mesure de grandeurs fondamentales comme l’aimantation et les propriétés thermodynamiques des corps aux basses températures. Enfin quelques aspects de la supraconductivité, comme les mesures de courant critique et l’application des SQUIDs, seront abordés.