Détection optique de films de mouillage de l'hélium liquide sur les métaux alcalins

This thesis is an experimental study of the wetting dynamics of a superfluid 4He film on cesium surfaces, passing through the prewetting transition by changing the temperature. To get images of the helium film, we adapted to low temperatures an interferential differential contrast microscope, which gives access to the local gradient of helium coverage. Cesium surfaces are obtained by evaporation on metallic substrates at low temperature. Contact angle were measured and are equivalent to others groups using the same way of making cesium surfaces. Helium film thickness was measured as a function of off-saturation and is compatible with expected values. Depending on the cesium surface deposition, two types of film behaviours during the prewetting transition were observed. In the first kind of surface, the film moves imperceptibly by passing through intermediate states which appear to be a mix between dry and wet surface at a lower scale than resolution. In this case, we only could know the proportion of dry surface ahead of the film edge, averaged on the diffraction spot. The way it behaves with temperature can be interpretated in the random field Ising model at zero temperature without nucleation, with a large parameter of disorder. In the second kind of surface, the correlation length was larger, and the motion of the film was clearly observable. The advancement of the film over the surface takes place at constant temperature by successive thermal activated avalanches. Velocity of the film as a function of temperature and thickness was measured.Cette thèse présente une étude expérimentale de la dynamique de mouillage d'un film d'4He liquide superfluide sur une surface de césium, lors de la traversée en température de la transition de prémouillage. Pour imager le film d'hélium, nous avons adapté aux basses températures une méthode de contraste interférentiel différentiel, qui donne accès selon une direction au gradient de couverture locale d'hélium. Les couches de césium ont été fabriquées par évaporation in situ à froid. Elles montrent des angles de contact de l'hélium équivalents à ceux des autres groupes utilisant le même procédé de fabrication. L'épaisseur de films d'hélium a été mesuré en fonction de la désaturation sur ces surfaces et est compatible avec les valeurs attendues. Suivant les surfaces de césium, deux types de comportement du film durant la transition de prémouillage ont été observés. Sur un premier type de surface, l'envahissement par le film s'effectue en passant par un état intermédiaire qui apparaît comme un mélange de surface sèche et mouillée à une échelle inférieure à la résolution. Nous n'avons eu accès alors qu'à la proportion de surface sèche à l'avant du film, moyennée sur la tache de diffraction. L'évolution de la couverture moyenne avec la température peut s'interpréter dans le cadre du modèle d'Ising à champ aléatoire à température nulle sans nucléation, avec un paramètre de désordre important. Sur un deuxième type de surface, les longueurs de corrélation du film sont bien plus importantes et l'invasion de la surface par le film s'effectue par une avancée observable du bord du film. Celle-ci se fait à température constante, le film progressant par avalanches successives activées thermiquement. La vitesse d'avancée du front du film a été mesuré en fonction de la température et de l'épaisseur du film