Published July 12, 2005 | Version v1
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Optical pumping of helium-3 at high pressure in a 1.5 Tesla magnetic field

Description

We present an experimental and theoretical study of metastability exchange optical pumping of helium-3 in a 1.5 Tesla magnetic field in the pressure range 1-67 mbar. A systematic experimental study has allowed to determine good conditions for efficient optical pumping. At 1.5 Tesla, high nuclear polarizations and fast pumping rates are achieved at high pressure. This extends the domain of applicability of metastability exchange optical pumping. A realistic model allows to discuss the effects of the various involved processes on the efficiency of optical pumping. We show that, in spite of the hyperfine decoupling, optical pumping at 1.5 Tesla retains the high photon efficiency of usual metastability exchange optical pumping. The comparison between experimental and theoretical values of nuclear polarization reveals a relaxation process whose rate increases with the population of the 23P excited state and with the pressure. (author)

Abstract (French)

Nous presentons une etude experimentale et theorique du pompage optique de l'helium-3 par echange de metastabilite dans un champ magnetique de 1.5 Tesla entre 1 et 67 mbar. Une etude systematique nous permet de determiner les conditions experimentales favorables au pompage optique. A 1.5 Tesla, des polarisations nucleaires elevees et des taux de pompage importants sont obtenus a forte pression, ce qui etend le domaine d'applicabilite du pompage optique par echange de metastabilite. Une modelisation realiste nous permet de comprendre les effets des divers processus entrant en jeu dans la physique du pompage. Nous montrons qu'en depit du decouplage hyperfin, le pompage optique a 1.5 Tesla conserve les proprietes intrinseques de haut rendement quantique du pompage optique par echange de metastabilite habituel. L'etude comparee des valeurs experimentales et theoriques de la polarisation nucleaire met en evidence un processus de relaxation de la polarisation dont le taux augmente avec la densite d'atomes dans le niveau excite 23P et avec la pression. (auteur)

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Original title (French)
Pompage optique de l'helium-3 a forte pression dans un champ magnetique de 1.5 Tesla

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Imprint Pagination
249 p.
Report number
FRNC-TH--10830

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