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Pompage optique de l’hélium dans des conditions
non-standard
Emmanuel Courtade
To cite this version:
Emmanuel Courtade. Pompage optique de l’hélium dans des conditions non-standard. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. Français. �tel-00001447�
HAL Id: tel-00001447
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001447
Submitted on 25 Jun 2002
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²Íºñª^Û ¾O±ž³½³¯±W¶š¼?³­«½±ž¾>¸€² ª”Û ª‰Å
Polarisation : pure σ+
16
10
3
0.4
0.3
broad
narrow
b
a
15
10
M*
Absorbed photons / cm / W
L
narrow
0.2
broad
0.1
L
14
0.0
0.0
10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
16
3
narrow
c
15
10
M*
Absorbed photons / cm / W
0.3
broad
narrow
d
0.2
broad
0.1
L
14
0.0
0.0
10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
16
0.3
0.4
0.4
10
L
Polarisation : 99.5% σ+, XS=50%
0.3
2W
3
0.2
M
M
10 W
5W
15
10
e
10 W
M*
Absorbed photons / cm / W
0.4
0.4
Polarisation : 99.5% σ+
L
0.3
M
M
10
0.2
f
0.2 5 W
2W
0.1
L
14
0.0
0.0
10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
0.2
M
M
0.3
0.4
ÇkÈ`É­Ê Å Ë ] ïUÄn³½¶‰¬½Ï€«½±W¶š¼€³"¿”®‰²ž¿”¸€² ª”Û ª^³Ï¶š¸€¬"¸€¼€ª¹(ª^¼n³½±W«Šª Û ¹‚º»®Œ«­¶š¾Mª^³¾'ª”Û «½®‰³­«½®ŒÄ²Wª^³
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Polarized nuclei / absorbed photons
Polarized nuclei / absorbed photons
Polarisation : pure σ+
2.5
No relaxation
a
2.0
broad
narrow
1.5
L
1.0
0.5
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
2.5
b
2.0
1.5
L
1.0
0.5
1.0
0.0
0.2
0.4
Polarisation : 99.5% σ+
No relaxation
c
2.0
1.5
L
1.0
0.5
broad
narrow
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
2.0
d
1.5
1.0
L
0.5
broad
narrow
0.0
1.0
0.0
Polarisation : 99.5% σ+, XS=50%
0.2
0.4
Polarized nuclei / absorbed photons
Polarized nuclei / absorbed photons
1.5
L
1.0
5W
0.5
10 W
2W
0.0
0.4
0.6
0.8
1.0
2.5
e
2.0
0.2
1.0
M
No relaxation
0.0
0.8
2.5
M
2.5
0.6
M
Polarized nuclei / absorbed photons
Polarized nuclei / absorbed photons
M
2.5
broad
narrow
0.0
0.6
0.8
1.0
f
2.0
1.5
5W
1.0
L
0.5
2W
10 W
0.0
0.0
M
0.2
0.4
0.6
M
0.8
1.0
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ÏG¶š¸(¬·²žª^³·¿\¶š¸€¬½ÄGª^³l? ÄÈ@ Ôýo? ¹>[email protected] ª”«\l? µXÈ@ ÔG¶š¼2®Q¾O±ž³·¸€¼(ª>¬½ª^²ž®bè(®Œ«½±W¶š¼¼Š¸€¿”² ª^Û ®‰±ž¬½ª>¿\¶‰¬¯¬½ª^³­ÏG¶š¼€¹€®‰¼Š«
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¾Oª^¼j«½®‰²h³½¸(¬¡²Wª<¼€¶š¾Ä€¬¯ªA¹(ª<ÏnÂ(¶‰«­¶š¼€³}®ŒÄn³­¶‰¬¯ÄAª^Û ³”ÔŒ¶š¼ÏGª^¸(«y«­¬¯®‰¹€¸€±W¬¯ª<²ÍºÚª”⍿”®‰¿”±ž«Šª@Û ¹€¸,«­¬¯®‰¼€³½µqª”¬½«
¹€ª„¾O¶š¾Mª^¼j« ®‰¼(ޚ¸n²ž®‰±W¬½ª„¹(ª@²ž®]²ž¸€¾O±Íª”´ ¬¯ª„®‰¸M¼€¶6ᚮ‰¸‚Śʃª^³ ¿\¶š¸(¬½ÄGª^³N? Å \?o®[email protected] @¡¾M¶š¼Š«­¬½ª^¼Š« ÁŠ¸(ª@³½±
¶š¼>±Wޚ¼(¶‰¬¯ª<²Wª^³ƒÏ€¬½¶¿\ª^³½³½¸€³y¹(ªÇ¬½ª^²¥®b讌«½±W¶š¼>¼h¸€¿”²Èª^Û ®‰±W¬½ª„¿\ª”«­«­ª„ª”⍿”®‰¿”±W«Šª„Û ϶š¸€¬y¸€¼(ª<ÏG¶š²ž®Œ¬¯±ž³½®Œ«½±ž¶š¼
¿”±ž¬¯¿”¸€²ž®‰±W¬¯ª¿\¶š¾MÏn²Íª”´ «­Fª 6 : ¼(ª,¹Aª”Û ÏGª^¼€¹/Ïn®‰³·«­¬½¶‰Ï2¹(ª ( ¾O®‰±ž³·¹Aª”Û ÏGª^¼€¹«­¬”ª^´ ³Rµq¶‰¬¯«­ª^¾Mª^¼j«R¹€¸
¬¯ª^¿\¶š¸(°Š¬¯ª^¾Mª^¼j«<³­ÏGª^¿\«­¬¯®‰²€¹(ª¦²ž®R²¥¸€¾O±Íª”´ ¬½ª„ª”«Ç¹(ªÝ³­¶š¼O±ž¼Š«­ª^¼€³½±W«hª‰Û Åjç¡®Œ¬Ç¿\¶š¼Š«­¬½ª‰Ôh¾Qª^ä ¾MªÝ¸€¼LÏGª”«½±W«
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ÏG¶š¸(¬Ã¹€ªMމ¬¯®‰¼€¹€³ ( ¿”®Œ¬>±ž²¡ª^³­«®ŒÄn³½¶‰¬½ÄAªOÛ «­¬^ª^´ ³,ª”⍿”®‰¿\ª^¾Mª^¼Šê« ?lÀ€Þš¸€¬½ª Å Ñ?o¿ @?l”ª @ @ÈÅ ² µl®‰¸(«
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¹xºñª^Û Áh¸€±ž²¥±WĀ¬½ª‰Å
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¬¯ª^¿\¶š¸(°Š¬¯ª^¾Mª^¼j«Ý³­ÏGª^¿\«­¬¯®‰ª² ?o±ž¿”±x¿”®Œ¬¯®‰¿\«hª”Û ¬¯±¥³Šª>Û Ï®Œ¬¦²WªÃ³­ª^¸€²‚ρ®Œ¬¯®‰¾Qª”´ «­¬½ª Ó Õ @ÈÅ
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N/43O ïÿPQRST-:ùTUVñûW
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²ÜºÚ¶‰¬¯¹(¬½ªA¹(ª \¾ 9 Î]®‰¼€±Wª^²ž³@ª”«Ý®‰²ÍÔ ;eŒ±ž²ž³yÏGª^¸(°‰ª^¼j« ®‰¸€³¯³½±nª”ä «­¬½ª@ÏG¶š¾Mτª^Û ³}Ïn®Œ¬ ¹(ª^³¡¹€±ž¶h¹(ª^³
²¥®‰³­ª”¬¯³”Ô‰¿\ªUÁh¸€±(¹(¶š¼€¼€ª„¹€ª^³ ³­¶š¸(¬¯¿\ª^³Ç¿\¶š¾MÏn®‰¿\«­ª^³<϶š¸€¬ ²ž®]¾O®ŒÞš¼<ª”Û «­¶š¾ª”Û «­¬¯±WQª š²ž®]°‰ª”¬¯³¯±W¶š¼M¹€®‰¼€³
²¥®‰ÁŠ¸(ª^²¥²Wª,¹(ªLމ¬¯®‰¼n¹€³]Än®Œ¬½¬½ª^®‰¸(è¿\¬¯±ž³­«½®‰²¥²ž±ž¼€³Ý³­¶š¼j«Rª\è(¿”±W«hª^Û ³Ãρ®Œ¬Ã¹(ª^³]²ž®‰¾MÏGª^³Oê® ´ nn®‰³½Â¹(¶š¼€¼(ª
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9 ïݾO±¥¼(%¶ /ª”«Ý®‰²ÍÔ <;ÜÅç<²ž¸€³%¬ª^Û ¿\ª^¾¾Mª^¼j« ¹(ª^³)¹€±W¶¹(ª^³&²¥®‰³­ª”¬¯³&Î]Ì„Ò ¾M¶š¼(¶š¾M¶¹(ª^³
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¾®b豞¾®‰²Wª/¹€Ñª ¾ 9ÚÉ®uàѶ‰¬·ª”«U®‰²Í+Ô %;Ü=ŠǼ(Àn¼î¹(ª”ρ¸€±ž³ ¹(ª^³?®‰¾MÏn²¥±WÀn¿”®Œ«­ª^¸(¬¯³=® ´
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ç}”¶ V<ª”¬LïݾOÏn²ž±WÀ€ª”¬ @#9»©@Â(ª”¬¯¼€±W؉¶u°ª”«U®‰²Ü>Ô ;ÜÔx°‰¶š±W¬,À€Þš¸(¬½^ª ? Å @ÈÔ¡¹Aª^Û ²ž±W°h¬¯®‰¼Š«¸€¼(ªMρ¸€±ž³½³½®‰¼n¿\ª
¿\¶š¼Š«½±ž¼h¸(ªÃ±ž¾MÏG¶‰¬½«½®‰¼Š«­Òª ?o®‰¸bà­¶š¸(¬¯¹‚º»Âh¸€±Šà½¸€³½Áh¸‚ºq®>´ Ïn²ž¸€³¯±Wª^¸(¬¯8³ VA®Œ«­«½f³ @ÈÅ
Ë ª”¶‰Ïn³­á³Ý®Q¹Aª”Û °‰ª^²W¶‰ÏnÏAªLÛ ¹€ª^³·³½¶š¸(¬¯¿\ª^³]²ž®‰³­ª”¬·¶‚¸´ ²ž®a¹n±W¶h¹€ª²ž®‰³­ª”¬]ª^³­«·¬½ª^¾MÏn²¥®‰¿nª”Û ªLÏn®Œ¬R¸€¼
¶š³¯¿”±ž²ž²ž®Œ«­ª^¸(¬¦²¥¸€±G®‰¸€³½³½±Ç®M´ ÀnĀ¬½ªR¹(¶‰Ï„ª”Û Zª X]ÄxÅ
ÊxªL³½¿¯ÂAª^Û ¾O®Q¹€¸Ï€¬½ª^¾±Wª”¬Ý¾M¶¹‚ª^´ ²Wª { ¬hª^Û ®‰²ž±ž³hªMÛ ®^°‰ª^¿M¸n¼(ª,³­¶š¸€¬¯¿\ª>±¥¼j«hª”Û މ¬ª”Û ªOª”«·«­¶‰«½®‰²Wª\Ð
¾Oª^¼j«<À€Ä€¬ª”Û Yª ?o¸€«½±ž²ž±ž³hª¦Û ρ®Œ¬Çª\èª^¾MÏn²WªU¹n®‰¼€³ 9 ʃª^¹€¸€¿]ª”«U®‰²ÍÔ ;[email protected]¡ª^³­«<¬½ª”Ï€¬ª^Û ³­ª^¼Š«ŠªRÛ ³½¸(¬<²¥®RÀ€Þš¸(¬½ª
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«­¶‰Ž¬ [email protected]ݪ”«R¸€¼®‰¾Mρ²ž±WÀn¿”®Œ«­ª^¸(¬R¹(ªLµl¶‰¬½«]ޚ®‰±ž2
¼ ?C]ÏG¶ VAª”¬Ã®‰¾MÏn²ž±WÀnª”'¬ [email protected]ÈÅxʃªL²¥®‰³­ª”¬R¾O®6äåW«­¬½ªLª^³­«
¿\¶š¼n³­«½±W«½¸AªÃÛ ¹‚º»¸€¼€ª·ÀnĀ¬½ªR¹(¶‰Ï„ª”Û [ª X]Ä®M´ ¹(¶š¸(Än²žª·¿\¶hª^¸(#¬ ?oÎé„ª× @ÈÅnÊy®>¿”®6°h±ž«Šª>Û ²ž®‰³­ª”¬ ?l¶š³½¿”±¥²ž²ž®Œ«­ª^¸(¬
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¹n¸Z²ž®‰³­ª”¬]³”ºÚª Gª^¿\«½¸(ªMª^¼/¿¯Â€®‰¼(މª^®‰¼Š«Ã²Wª,Ïn®‰³Ý¹€ª^³·¹€ª^¸è#¬hª^Û ³­ª^®‰¸èZρ®Œ¬·¸€¼€ª,¾?ª^ä ¾MªL°Œ®Œ¬¯±ž®Œ«½±W¶š¼
Yb-doped fibre amplifier
DBR
diode
amp.
pre-amp.
ABRL collim.
isol.
collim.
isol.
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Yb-doped DCF
Yb-doped fiber
Yb-doped DCF
BG
BG
CP
P
APC
connector
V- SP
V- SP
V- SP
MASTER OSCILLATOR
POWER AMPLIFIER
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F
Fibre double gaine dopée Yb
Contrôleur
de
polarisation
Dispositif de couplage
Polariseur
Réseau de Bragg fibré
Coupleur de
prélèvement 1%
Coupleur 50%
Piezzo
C o nfig u ra tio n d e s la se rs 1 0 8 3
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Amplificateu
DL DL
DC Yb
C P R 5 0 /5 0
FBG
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C P R 1 /9 9
SP
SP
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SP
SP
SP
+
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SP
SP
SP
SP
SP
Ph
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SP
SP
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C o nfig u ra tio n d e s la se rs 1 0 8 3 n m - 5 W
Amplificateur
Oscillateur
DL DL
DC Yb
C P R 5 0 /5 0
FBG
IS O
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C P R 1 /9 9
SP
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ʃ®UÏn¸€±ž³½³¯®‰¼€¿\ªÇ¹(ªA³­¶‰¬½«½±WªA¹(ª<²ÍºÚ¶š³¯¿”±ž²ž²ž®Œ«­ª^¸(¬y¼<ª^Û ¿\ª^³½³½®‰±W¬½ªÃ®·´ ²ÍºÚª\è¿”±ž«½®Œ«½±W¶š¼,¹€ª<²Íº»®‰¾Mρ²ž±WÀn¿”®Œ«­ª^¸(¬‚ª^³½«
µl®‰±žÄn²Wª‰Ôn¹(ª>²ÍºÚ¶‰¬¯¹(¬¯ª¹€¸Z¾±ž²ž²ž²± V„®Œ«­«”Ånò·¼(ªµo®‰±WÄn²žªÃµq¬È®‰¿\«½±W¶š¼¹€ª,²ž®O²¥¸€¾O±Íª”´ ¬½ª2ª^Û ¾±ž³­ªÏ®Œ¬·²ÍºÚ¶š³¯¿”±ž²¨Ð
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®´ ²¥®#³­¶‰¬½«½±WªQ¹‚º»¸€¼€ªOÏGª”«½±W«­ªÀ€Än¬½ª¹(ª4³­¶‰¬½«½±Wª4±ž¼€¹Aª”Û ÏGª^¼€¹€®‰¼Š«­ª‰Å¡©Aª4³½±Wޚ¼€®‰²<¹(ªa¿\¶š¼Š«­¬b¶šä ²Wª4ÏGª^¸(«
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Cellule courte avec 1.06 mbar d' He
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Meq=0.7357 ± 5 10
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moyenne : (T relax)dech~114 s
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14
12
10
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0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
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moyenne : (T 1)relax~114 s
forte
: (T 1)relax~49 s
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0.70
monomode
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0.64
0.62
0.60
0.58
0.56
0.54
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
Puissance incidente (W)
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Amplified laser diode
10 MHz frequency modulation
1.02 GHz br oadening
0.71 GHz br oadening
0.38 GHz br oadening
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
Time (sec)
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B0 magnetic field
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Variable aperture
Polarising beam
splitter cube
Amplified diode
1083 nm laser
photodiode
RF discharge
Magnet : M = 0
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M=0 absorption of C9 transition
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0,045
0,050
0,040
Absorption (%/cm)
Absorption (%/cm)
0,045
0,040
0,035
0,030
0,025
0,020
M=0 absorption of C9 transition
10 M Hz laser diode frequency swing
0,050
broadening = 0
broadening = 200 MHz
broadening = 800 MHz
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
C9, sigma, 1.33 mbar
broadening = 0
broadening = 200 MHz
broadening = 800 MHz
Xs=25%
Xs=35%
Xs=60%
0,015
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1
0,000
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Power Density (Watt/cm )
Power density (Watt/cm )
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B = 9.9 ± 1.33
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§q—”QŸ[©¥§q̙©Q™ª£[š”¿™—»k§hœš©Q™§p¢q·”Q—œ”¿¾^šs§q—^¤>¾^š*ž&”¿ü© ;\™Oœs§q9£¢¡•»k§qšIœs§h¢¼§q©Q™:›•™(¤”Q¡˜—
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1083 nm
cellule d’ 3He
mirroir
lentille
cylindrique
laser à
colorant à
465 nm
PM
oscilloscope
digital
monochromateur à 505 nm
ordinateur
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Q(4)
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Q(5)
P(2)
Q(8)
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-50
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R(1)
Q(1)
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-10
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balayage en fréquence (cm )
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Résidus (cm ) 0.5
branche P
branche Q
branche R
-1
0.0
Ecart des positions (raies Q)
-2
-3
-0.5
-4
0
2
-5
4
6
8
J
-6
expérience
rotateur rigide
rotateur non rigide
rotateur rigide vibrant
rotateur non rigide vibrant
moindres carrés
-7
-8
-9
-10
1
2
3
4
5
6
7
8
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J
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i=0.5
0.5
0.0
0.0
0.2
0.4
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Absorption (cm )
0.10
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0.00
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10
2
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0.6
valeurs expérimentales de 2ρi
absorption calculée
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9.84
18.78
29.09
40.76
53.81
68.22
84
101.15
119.67
139.55
160.8
183.43
207.41
219.92
0.5
-1
lambda (cm )
0.4
0.3
0.2
2ρi=219.92
0.1
2ρi=2.26
0.0
-0.1
0.01
0.1
1
10
100
2
densité de puissance (W/cm )
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,
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,
créationN=créationn
S
10
S
S
Variation relative de N
expérience
tube (max.)
sphère (max.)
1
0.1
0.01
0.1
1
nP/ nS
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S
S
Variation relative de N
1
8.6 mbar
0.1
0.01
1E-3
0.01
0.1
1
nP/ nS
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