Démarré début 2003, notre participation à l'expérience n-DVCS, (Deeply Virtual Compton Scattering on the neutron) dans le hall A du Jefferson Laboratory (JLab, Virginie, USA) a consisté en la conception et la réalisation du détecteur d’étiquetage des particules chargées (Tagger). Le Tagger est composé de 2 couches superposées de scintillateurs plastiques (57 éléments de 11 formes différentes), formant les trois quarts d’un cercle et épousant la forme sphérique de la chambre à réaction de l’expérience DVCS.

L’objectif principal demandé était d’obtenir une très bonne uniformité de la réponse du scintillateur suivant la zone du scintillateur traversée. Pour y parvenir, nous avons mené à bien la phase R&D, réalisé plusieurs prototypes permettant de déterminer et d'optimiser la forme des scintillateurs, la géométrie des guides de lumière ainsi que le type de photomultiplicateurs (PM). Ces études ont permis de sélectionner le scintillateur EJ 200 (ELJEN) de 2 cm d’épaisseur dont les faces usinées sont brutes de sciage diamanté. Chaque scintillateur est associé à un guide de lumière en PMMA collé avec de la colle UV DYMAX 3-20262-T. Les lattes ainsi constituées sont enveloppées dans du papier Aluminium de 30 µm d’épaisseur puis dans une feuille de TEDLAR® noire et totalement opaque. Les photomultiplicateurs sont des Hamamatsu R7877 à 8 étages d’amplification choisis en raison du faible encombrement et de conditions expérimentales difficiles : en vue directe de la cible, à une distance de 1 m dans un environnement électromagnétique. L’interface entre le PM et le guide est constituée de gel optique  BICRON BC630.

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L’année 2004 aura été une année phare pour l’expérience avec la fabrication, l’assemblage et le montage sur site de l’expérience. Le montage au sein même du LPSC a démarré début 2004 pour se terminer en juin 2004. Le montage à JLab s’est déroulé du 28 juin au 8 juillet 2004.

Nous avons pris en charge :

  • La réception des 57 scintillateurs et guides (contrôle dimensionnels, états de surfaces …);
  • Le collage des guides sur les scintillateurs (demandant la réalisation d’un outillage spécifique).
  • L’habillage de chacune des lattes ;
  • Le test de la réponse de chacune de 11 types de lattes + PM + électronique sur un banc cosmique.
  • Le montage des 2 couches de scintillateurs dans la structure mécanique réalisée au laboratoire par le SERM.
  • L’intégration et le câblage des PMs et de l’électronique.
  • L’expédition aux USA du détecteur entièrement monté (sauf PM et électronique).
  • Enfin, nous avons réalisé le montage et l’intégration du Tagger sur le site de JLab fin juin 2004.

Les prises de données se sont déroulées durant tout l’automne 2004.

Ce document retrace en image les différentes étapes effectuées pour la réalisation du détecteur d'étiquetage.

 

Contact : Jean-François Muraz

190117 14h17 oz hyperlinkPage de l'expérience nDVCS

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L’objectif a été d’intégrer les 700 photomultiplicateurs (PM) que représente l’ensemble de détection de la matrice du détecteur Cherenkof (Rich) d’AMS. Une collaboration entre le service électronique et le SDI a permis de mener à bien cette activité longue est complexe, qui a nécessité l’établissement d’une procédure qui peut être résumée de la façon suivante :

  • Appareillage de l’ensemble des PMs avec leur électronique puis tri par gain.
  • Collage d’une gomme optique sur la fenêtre du PM (produit utilisé : gel Dow Corning 93-500, « potting »). Le dosage précis de la quantité de potting est effectué par une machine de dépose.
  • Etuvage pendant 12 heures à 40°C
  • Intégration de l’ensemble PM+gomme dans une coque plastique servant de support mécanique et de moule pour le potting. Pour éviter les fuites de potting lors de l’opération suivante, un cordon de gel Dow Corning est appliqué entre la gomme optique et le fond de la coque, (polymérisation 8 heures).
  • Dosage précis du potting à 10%, puis un dégazage long et minutieux du mélange est obtenu pour l’évacuation complète de l’air emprisonné dans le mélange.
  • Le mélange est mis en seringue et injecté dans l’espace libre entre coque et PM, par un orifice prévu à cet effet. Environ 7 grammes de mélange sont utilisés par PM.
  • Polymérisation 12 heures à température ambiante termine l’opération.

Le rôle de l’opération de Potting est le maintien mécanique du PM dans sa coque et l’isolement de l’électronique des amorçages de la haute tension. Viens ensuite l’opération de Cotting, destiné à protéger et à isolée toute la partie visible de l’électronique, (connecteur flex, asic, etc.….).Le produit utilisé et le Nusil CV 1152 de Silicone Technology, appliqué au pinceau et qui nécessite 12 heures de polymérisation.

phd ams1 phd ams2

Les PM ainsi préparés ont été expédiés au CIEMAT à Madrid courant 2005.

L’équipe s’est alors rendue sur place pour l’opération de collage des guides de lumières sur la gomme optique de chaque PM. Les guide ont d’abord été triés puis vérifiés à la binoculaire de façon à vérifier qu’ils ne présentent aucun défaut mécanique, rayure, pixel hors plan, opacité. Ensuite, les opérations suivantes sont effectuées :

  • Nettoyage des guides.
  • Collage par dosage précis du Potting 93-500 sur chaque pixel, par machine de dépose.
  • Mise en place du guide et vérification optique de la bonne couverture du potting sur chaque pixel. Polymérisation 8 heures.
  • Mise en place du fil de nylon qui maintient le guide en pression sur le PM, mise sous tension du fil, collage sur la coque par colle cyanoacrylate.

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Montaje plano deteccion RICH 058

Contact : Marc Marton

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience AMS


Pour l’étude du CMB (Cosmic Microwave Backgroung), les expériences ont pour objectif la mesure de la polarisation du rayonnement.

D’autre part, le LPSC, en collaboration avec le goupe Ultra Basses Température de l'institut Louis Neel (ex CRTBT), a eu la responsabilité du projet de construction de la partie mécanique d’un interféromètre de type Martin Puplett (MPI), appareillage dédié aux tests des matrices dans le domaine millimétrique et submillimétrique.

En 2004, le service a participé activement au dimensionnement de l’interféromètre et à la spécification des composants. Le service d’étude et réalisation mécanique du LPSC a ensuite conçu et réalisé l’ensemble des pièces du Martin Puplett durant l’année 2005. Le montage final et l’installation au CRTBT se sont déroulé en décembre 2005 (collaboration du SDI et de l’atelier).

Le SDI a également assuré l’opération de tissage des polariseurs utilisés dans le Martin Puplett. Ces polariseur sont constitués de plans de fils fins (30 microns Inox ou Tungstène doré) tissés au pas de 75 microns sur des cadres métalliques de ~30 cm de diamètre. Pour ces réalisations, le service a amélioré la mécanique de la machine à tisser du laboratoire afin d’augmenter la précision de positionnement des fils.

 

Contact : Myriam Migliore

Martin Puplet Interferometer

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RDCMB4

 

190117 14h17 oz hyperlink Le fond diffus cosmologique (Wikipedia)


Durant l’année 2002, le prototype du système de commande du cryo-générateur 20K du satellite Planck, développé par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), laboratoire de la NASA à Pasadena, USA, a été fabriqué.

Deux campagnes de tests en 2002 et une en 2003 ont été nécessaires pour qualifier les aspects matériels et logiciels de ce dispositif. Ces tests ont eu lieu en étroites collaboration avec les service d’électronique du LPSC. Le prototype étant connectés directement au prototype du cryo-générateur lui même, sur le site du JPL. Le SDI, qui est responsable d’une partie du management technique du projet, a organisé ces tests ainsi que les procédures associées. Il a également assuré le développement et la mise en œuvre d’un système de commande et d’une application interactive sous LabVIEW, permettant de piloter l’ensemble du dispositif en simulant les interfaces du satellite.

Ces campagnes de vérification ont été un grand succès, démontrant le caractère judicieux des solutions de design proposées par le laboratoire ainsi que le bon fonctionnement de la communication entre les équipes du LPSC et du JPL.

Apres une longue période de définition des caractéristiques et des interfaces, le prototype du système de commande du cryo-générateur 100mK du satellite a pu être fabriqué a la fin de l’année 2003.

Les tests de qualification de ce système se sont déroulés courant 2004, sur le site d’Air Liquide à Sassenage, fabricant du cryo-générateur. Le SDI a développé un système de commande et une application sous LabVIEW, capable de simuler le dispositif de pilotage définitif (Data Processor Unit, DPU) développé par le LAL a Orsay.

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Contacts : Patrick Stassi, Olivier Zimmermann

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience Planck


En 2003, dans le cadre de l'expérience ULTRA, le SDI a largement contribué à la fabrication, à la mise en œuvre et à l'installation sur site de l’ensemble ET-Scope, destiné à détecter les particules des gerbes atmosphériques en collaboration avec des équipes de l'INFN de Turin et de l'IASF de Palerme, Italie.

Ces détecteurs au nombre de cinq, constitués de larges plaques de scintillateurs associés à des photomultiplicateurs, ont été déployés près du barrage du Mont Cenis en Savoie à deux reprises lors de deux campagnes de mesures de deux semaines, en octobre 2002 et juin 2003.

Durant ces campagnes, le service a assuré la mise en œuvre du dispositif sur site ainsi que la logistique et la mise à disposition d’un système d’acquisition de données. Les prises de données auxquelles nous avons largement participé, se sont effectuées lors de nuits sans lune, conditions nécessaires pour les mesures.

De plus, un nouveau type de détecteur (Belenos), développé par le SDI, destiné à mesurer les signaux Ultra Violets (250-450nm) associés aux gerbes atmosphériques à également été installé. Les tests préliminaires effectués en juillet 2003 sur le premier prototype ont démontré l’efficacité de ce dispositif.

A la fin de l’année 2003 l’ET-Scope a été installé sur le site du LPSC pour effectuer des tests et des mesures de longues durées.

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 ULTRA

 

Contacts : Patrick Stassi, Olivier Zimmermann

 

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience ULTRA


Depuis novembre 1991, date de la création du groupe ATLAS (LHC-CERN) au LPSC, le SDI a été impliqué de manière importante sur l’étude (R&D) et la construction du pré échantillonneur (partie avant) du calorimètre électromagnétique à Argon Liquide d'ATLAS. Cette activité s’est achevée en 2003, après 3 ans de production, tests et intégration des 64 secteurs.

Ce document retrace en image l'historique (de 1992 à 2003) de la construction puis de l'insertion du Pré-échantillonneur.

ATLAS Detector

Image HD d'un secteur de pré-échantillonneur :

presampler a3

Image HD de la roue M et de 32 secteurs du pré-échantillonneur insérés dans le crysotat:

roue M dans cryostat

Contact : Muraz Jean-François

190117 14h17 oz hyperlink Page de l'expérience ATLAS