Le rôle de l’habillage d’un émetteur thermique dans les échanges radiatifs a été révélé en étudiant le flux de chaleur émis par une microsphère, tout en modifiant son environnement de manière contrôlée. L’étude a été menée dans le cadre d’une collaboration entre physiciens et métrologues.
Dans un article récemment publié dans Physical Review Letters, des chercheurs de l’Institut Langevin – Ondes et Images, en collaboration avec le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE), le Laboratoire Charles Fabry et l’Institut d’Optique Graduate School, ont étudié le flux radiatif d’une microsphère de verre chauffée, positionnée au-dessus d’un substrat plan dans le vide.
Pour accéder au flux radiatif, ils ont mesuré la température de la microsphère en fonction de sa distance au substrat, avec une précision de l’ordre du millikelvin. Cette mesure a été rendue possible grâce à un microlevier équipé d’un serpentin en platine, faisant office à la fois de chauffage électrique et de capteur de température résistif, intégré dans un pont de Wheatstone métrologique.
L’étude a révélé un comportement non monotone du flux radiatif entre la microsphère et son environnement lorsque celle-ci est rapprochée de substrats polaires. Ce phénomène résulte d’une subtile compétition entre les processus de transfert de chaleur radiatif en champ lointain et en champ proche, au sein d’un système à trois corps composé de la sphère, du substrat et du bain thermique. En combinant des mesures expérimentales, une modélisation analytique et des simulations électromagnétiques, les chercheurs ont mis en évidence le rôle significatif joué par l’habillage d’un émetteur thermique dans les échanges radiatifs avec les corps environnants.
Figure : Dépendance à la distance sphère-plan de la variation du flux entre une microsphère en borosilicate de 42,3 μm de diamètre et trois substrats plans différents pour une différence de température ΔT de 70K.
Auteurs
Victor Guillemot - Riccardo Messina - Valentina Krachmalnicoff - Rémi Carminati - Philippe Ben-Abdallah - Wilfrid Poirier - Yannick De Wilde.
Contacts
Victor Guillemot (
), Yannick De Wilde (
), and Wilfrid Poirier (
)
