Pour cette expérience, le service a participé à l’intégration des modules optiques du détecteur ainsi qu’aux activités de tests et vérifications de la matrice composée de 1600 photomultiplicateurs (PM).

Cette intégration a consisté au montage du plan focal qui est composé de 25 modules contenant chacun 4 sous-modules. Chaque sous-module est équipé de 16 photomultiplicateurs. Les PM ont été au préalable appairés en fonction de leurs dimensions et de leur gain et leur mise en place (appareillage) a été faite selon ces informations.

Un joint d’étanchéité entre le circuit imprimé et la base du PM a été mis en place, de façon à pouvoir effectuer un « potting », c’est-à-dire une isolation des électrodes du PM portées à la haute tension. Ceci permet de supprimer les claquages à basse pression dus au « minimum de Paschen » (plus la pression de l’air diminue et plus la décharge électrique survient à des tensions faibles.

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La courbe de Paschen, qui représente la tension de claquage en fonction de la distance inter électrodes et de la pression, atteint une valeur minimale appelé le «minimum de Paschen »). Le « potting » a été effectué en injectant une résine de type Mapsil 213 B, 13 grammes de produit ont été utilisés par sous module et 18 minutes en moyenne sont nécessaires pour chaque injection, la polymérisation se faisant à température ambiante.

Une opération de « coating » a ensuite été effectuée pour les mêmes raisons que précédemment (Paschen). Celle-ci consiste à imprégner chaque sous-module, au niveau du circuit imprimé et sur chaque composant, avec une résine (Nusil CV1152), appliquée au pinceau, qui assure une protection de surface. Cette activité a nécessité la mise en étuve des sous-modules durant 6 heures à 40° C.

Enfin, une troisième opération a également été réalisée pour éviter les claquages. Celle-ci correspond à l’ajout d’une couche de micro ballons (micro billes de verre) mélangés à la résine (Mapsil 213 B), et appliquée à la seringue sur le verso du sous module. Des tests de chaque sous-module en haute tension et sous vide ont ensuite été menés pour vérifier qu’il n’y avait pas de claquages au passage du "minimum de Paschen".

L’intégration se poursuit ensuite par le montage des sous-modules sur la grille support, la vérification du plan focal, le serrage mécanique et la mise en place de fibres optiques de test. Le montage des cartes électroniques d’acquisition « front-end » s’effectue ensuite avec la mise en place des ponts thermiques sur la grille support pour évacuer la chaleur via les colonnettes de montage des modules.

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Pour finir, après avoir équipé le plan focal de sondes de température, des circuits de connexion de type « Flex » et des alimentations, le plan de tuiles d’aérogel est installé. Il est constitué de deux feuilles de Mylar tendues et collées sur un cadre aluminium renfermant les tuiles d’aérogel. Deux protections mécaniques de type nid d’abeille sont ensuite installées au recto et au verso du dispositif.

Toutes ces opérations ont nécessité pas loin de 12 mois de travail, de janvier 2006 à janvier 2007.

 

Contact : Marc Marton

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience CREAM


Sur l’expérience LOHENGRIN installée à l’Institut Laue Langevin (ILL), le SDI est intervenu pour la construction d’un double petit détecteur à neutrons, avec lecture de courant sur les fils d’anodes XY composé de 4 plans cathode et de 8 plans anode de dimensions extérieures 75 mm × 38 mm, la fenêtre utile de détection étant de 20 mm par 20 mm. Cette activité, qui s’est déroulée courant 2007, correspond à :
- La construction de 4 plans cathodes collés, soit 4 fois 2 cadres FR4/Cu, 2 faces de 16/10 de mm. d’épaisseur. Ces deux cadres sont en coïncidence avec, au milieu, une fenêtre de Mylar aluminisé, 2 faces de 23 μm, avec les plots d’alimentation HT.
- Le tissage de 2 plans de fils (cadres aluminium 250 × 140 × 10 mm). Les fils sont du type W/Au/Re de 30 μm, avec une tension de 30 g, au pas de 1 mm, soit 115 fils par cadre, pour transfert sur les cadres anodes.
- Le transfert, les soudures et les coupes des fils sur les pads des cadres anodes XY. Il y a 4 groupes XY, c’est à dire 8 cadres de FR4/Cu, deux faces de 16/10 d’épaisseur.
Par anode, il y a donc 20 fils au pas de 1 mm par fenêtre utile de 20 mm × 20 mm. Chaque anode a son système électronique de lecture directement câblé sur le cadre (circuit imprimé).

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LOHENGRIN 2-rogne

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience LOHENGRIN


Apres les succès des tests du prototype du système de commande du cryo-générateur 20K (Sorption Coolers Electronic, SCE) du satellite Planck, en 2003, la fabrication des modèles de qualification et de vol ont été confiées début 2004 à un industriel du spatial, EADS-CRISA en Espagne.

La livraison du premier modèle de qualification (EQM) dans le courant de l’année 2004 a permis de réaliser des tests couplés au cryo-générateur de vol en fin d’année, de nouveau sur le site du Jet Propulsion Laboratory (JPL), laboratoire NASA à Pasadena, USA.

Le service a ici été responsable de l’organisation de ces tests ainsi que du développement des outils logiciel de pilotage et de tests, développés sous LabVIEW. La réalisation des ce premiers test avec le cryo-générateur de vol, menée en étroite collaboration avec le service d’électronique du laboratoire, ont été, là encore, couronné de succès et ont permis la mise au point du logiciel embarqué dont le laboratoire est responsable.

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Un deuxième modèle de qualification (CQM), identique en tous point aux futurs modèles de vol mais construit avec des composants non qualifiés spatial, nous a été livré au début de l’année 2005. Le service a organisé une deuxième campagne de test au JPL au printemps 2005, toujours couplé au cryo-générateur de vol, juste avant sa livraison en Europe. Cette dernière campagne aux USA a permis de tester plusieurs procédures spécifiques nouvellement implémentées dans le logiciel embarqué, dont les procédures de recouvrement automatique d’erreur de fonctionnement, nécessaires pour fiabilisé le système en vol.

Durant le début du premier semestre 2006, EADS-CRISA a livré les trois modèles de vol du boîtier électronique SCE, deux modèles qui seront intégrés sur le satellite (FM1 et FM2) et un modèle de rechange (PFM). Le SDI a eu la responsabilité de la mise en place et de l’exécution des tests fonctionnels sur ces boîtiers, selon le plan de qualité spatial en vigueur, aux normes ESA.

Ces tests se sont déroulés au LPSC en salle blanche, jusqu’en juin 2006, date à laquelle les électroniques FM1 et FM2 ont été livrées au fabricant du satellite (Thales Alenia Space à Cannes) pour intégration.

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En parallèle à ces tests fonctionnels, une campagne de tests de validation cryogénique s’est déroulée au printemps 2006, mettant en œuvre les deux Sorption Coolers de vol, intégrés sur le modèle de qualification du satellite Planck, associés au boîtier SCE de qualification (CQM) testé et livré fin 2005. Ces tests se sont déroulés sur plusieurs semaines, au Centre Spatial de Liège (CSL) en Belgique, et ont permis de valider une partie des aspects cryogéniques du Sorption Cooler et de son boîtier électronique de commande.

A la fin de l’année 2006, le boîtier SCE de qualification a été requalifié en boîtier avionique (AVM) pour faire partie des tests avioniques sur un modèle du satellite. Ces tests, qui se sont focalisés essentiellement sur les aspects d’interface électrique du module de service du satellite se sont déroulés sur plusieurs jours à Thales Alenia Space (Turin, Italie).

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Enfin, au début de l’année 2007, de nouveau tests avioniques ont eu lieu, mais cette fois ci en pilotant le boîtier électronique à partir du « Mission Operating Center » de l’ESA (MOC), situé à Darmstadt en Allemagne.

Le SDI a entièrement organisé et a largement participé à l’ensemble de ces tests, tant au LPSC que sur sites.

En 2008, le satellite est transféré sur le site de lancement d’Ariane Espace à Kourou en Guyane. Et là encore, le SDI participe aux tests cryogéniques et de pré-lancement du satellite.

Après le lancement du satellite, le service a pris à nouveau une part importante dans les opérations post-lancement au Mission Operating Center (MOC) de l’ESA à Darmstadt en Allemagne.

 

Contacts : Patrick Stassi, Olivier Zimmermann

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience Planck


Durant l'été 2004, une activité de test et de validation systématique du logiciel spatial embarqué du SCE a débuté. Ce processus adjoint au développement a pour but de fiabiliser le logiciel à toutes ses échelles (fonctions unitaires, modules intégrés et système sur cible). Il exige le concours de plusieurs testeurs, une forte implication des programmeurs et des ingénieurs système, et l'emploi d'une méthodologie plus familière de l'industrie des transports ou de la défense que des laboratoires.

Le SDI, déjà fortement impliqué dans le test des systèmes Planck au LPSC, a été chargé de coordonner et de piloter ce travail, à la frontière de l'électronique, de l'informatique, du système et des méthodes de test. Une équipe de test a été constituée avec des personnes des différents services du laboratoire, mais aussi des chercheurs du groupe Planck du LPSC.

Une première itération de test unitaire a été confiée à un prestataire spécialisé, CAPTEC, recommandé par l'Agence Spatiale Européenne. Cette étape incontournable a toutefois montré ses limites car les évolutions ultérieures du logiciel ont remis en cause la plupart des validations obtenues à cette époque, et puis le prestataire a restreint le champ de ses responsabilités à des modules dont il maîtrisait le test.

Début 2005, cette prestation s'est terminée et l'objectif restait d'achever le test pour la livraison d'un module critique, le logiciel de "boot", qui ne peut plus être modifié une fois implanté dans l'électronique. L'équipe de test logiciel a relevé ce défi en s'aidant pour une part de l'exemple et des résultats précédents, pour une autre part de l'expertise du Laboratoire Informatique de Grenoble (LIG - INPG/UJF/CNRS), intéressé par notre démarche, et enfin d'une bonne dose d'imagination et d'esprit pratique.

Jusqu'en septembre 2005, deux stagiaires du LIG ont aussi apporté une importante contribution en complétant les tests unitaires sur la partie "applicatif" du logiciel à l'aide du logiciel Cantata++. Cette dernière phase s'est formellement close début 2006, mais les scripts et les outils de test sont restés indissociables du logiciel pendant toute la durée de sa vie.

 

Contacts : Patrick Stassi, Olivier Zimmermann

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience Planck


Dans le cadre de l’Observatoire Pierre Auger, située à Malargüe, en Argentine, le SDI à participé de 2006 à 2009 aux activités suivantes :

Pour le programme de R&D "RAuger" sur la radio détection des rayons cosmiques, trois dispositifs de radio détection autonomes ont été développés et installés sur le site en Argentine, en collaboration avec Subatech, Nantes. Le SDI a apporté une contribution importante à cette activité en développant la partie alimentation de puissance par panneaux solaires et batteries, ainsi que le support mécanique de l’ensemble.

Nous avons également pris en charge la partie transport et logistique de l’ensemble du dispositif et participé activement à sa mise en oeuvre sur le site dans une première mission en 2006 puis à sa mise à niveau dans une deuxième mission en 2007.

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Contact : Patrick Stassi

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'équipe Auger


 

Dans le cadre de l’expérience CODALEMA à laquelle le LPSC s’est ralliée courant 2005, en collaboration avec le laboratoire de Subatech à Nantes, le SDI a conçu et déployé à l’automne 2005, un réseau de détection de rayons cosmiques, composé de cinq stations de détecteurs à base de scintillateurs et photomultiplicateurs. Ces détecteurs sont disposés de part et d’autre du réseau d’antennes décamétriques, exploité pour la détection des ondes radio émises par les gerbes cosmiques.

Le système d’acquisition de ces détecteurs est basé, du point de vu matériel, sur les cartes MATACQ de type VME, développées par le LAL et l'IRFU (ex DAPNIA), de façon à pouvoir s’intégrer au système existant sur le réseau d’antenne. Le service a mis en œuvre cette acquisition et a développé plusieurs programmes sous LabVIEW permettant de récupérer et de stocker les données, d’effectuer un contrôle en ligne des taux d’événements ainsi que le pilotage des hautes tensions nécessaires aux photomultiplicateurs.

Avec l’aide du service informatique du LPSC, un système de sauvegarde automatique des données a été mis en place et le contrôle à distance de l’expérience peut s’effectuer de façon sécurisée à travers le réseau Internet.

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L’installation de l’expérience CODALEMA, sur le site du radiotélescope de Nançay, s’est poursuivie jusqu'en 2007. Le service a déployé quatre nouvelles stations de détection à scintillateurs en mars 2006, venant ainsi compléter les 5 stations déjà installées en 2005. La prise de données avec ce réseau de neufs détecteurs s’est poursuivi jusqu’à la fin 2006.

En janvier 2007, dans des conditions climatiques difficiles, le service a de nouveau installé quatre nouvelles stations de détection, complétant ainsi le réseau des treize détecteurs à scintillateurs prévus à l’origine du projet.

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Contacts : Patrick Stassi, Olivier Zimmermann

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience CODALEMA