Développement d'une chaine de détection bolométrique supraconductrice pour la mesure de la polarisation du Fond Diffus Cosmologique

The recent success of temperature and polarisation anisotropy measurements of the Cosmic Microwave Background, in particular by the satellites WMAP and Planck, have dramatically change the perspectives in modern Cosmology. They have confirmed the Hot Big Bang scenario and have contributed to establish a standard model of Cosmology called λCDM. Research are today focused on the measurement of a specific polarisation decomposition of the CMB signal : the B mode. These polarisation patterns on the sky would have been imprinted by gravitational waves during a very early period of the Universe called the inflation. Detection of primordial B-mode requires to increase instrumental constraint over 3 to 5 order of magnitude. This thesis address this problem on the instrumental aspect and especially in terms of detectors charac- terization. The transition edge sensor (TES) technology has already been used in many CMB experiments like SPT, ACT or Bicep 2. In order to reach the sensitivity required a huge effort is made to improve many aspects of the detectors : integration of large number of detectors, noise performances, optical coupling. Most of the TES bolometers technologies are based on a bi-layers sensors with a superconducting proximity effect. (Al/Ti or Mo/Cu). We chose to develop TES sensors with a Niobium/Silicon alloy instead, hoping to reduce the excess noise and to tune the critical temperature as low as we want. I will present the first characterization of this kind of technology, I(V) curve, complex impedance and noise performance. The TES are readout with a SQUID Time Domain Multiplexing prototype using a cold ASIC with a SiGe technology. 1Les succès des récentes mesures des anisotropies en température et en polarisation du spectre du fond diffus cosmologique (CMB), notamment par les satellites WMAP et bientôt PLANCK, ont considérablement transformé les perspectives en cosmologie. Sur le plan scientifique, celles ci viennent fortement confirmer le scénario du Big Bang et ont contribué à établir un modèle standard de la Cosmolgie appelé ΛCDM. Les efforts sont aujourd'hui portés sur la polarisation de ce rayonnement. En effet pendant une période inflationnaire où l'univers aurait subi une expansion accélérée, un mode particulier de polarisation du CMB appelé mode B aurait été généré par des ondes gravitationnelles primordiales. La mesure de ces modes B primordiaux pousse les contraintes instrumentales de 3 à 5 ordres de grandeur. Leur détection éventuelle fait du CMB un enjeu pour la physique fondamentale en tant que preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles, tout en nous offrant une fenêtre unique et riche en information sur les tout premiers instants de l'Univers. Mon travail de thèse aborde cette problématique au niveau instrumental. Les détecteurs utilisés sont aujourd'hui en dessous du bruit lié à la statistique d'arrivée des photons. Le seul moyen d'améliorer la sensibilité est donc d'augmenter soit le temps d'observation, soit le nombre de détecteurs, en prenant soin de réduire au maximum les sources d'erreurs systématiques. Une des solutions les plus prometteuses est le développement de la technologie supraconductrice. Cette dernière offre une réponse à ces deux problèmes : - Une facilité de réalisation en matrice en utilisant des techniques de micro-fabrication. - La possibilité d'utiliser une contre-réaction négative afin d'améliorer l'uniformisation de leur réponse et ainsi réduire les effets systématiques