Irfu| MICROMesh Gaseous Structure R&D SEDI |  |
Différentes couches du détecteur
Objectifs:
Le détecteur Micromégas a été conçu pour la physique autour des accélérateurs et en particulier pour les expériences de très haut flux des particules. L'objectif de cette expérience est d'améliorer la performance, l’efficacité, la robustesse et la tenue à haut flux hadronique des détecteurs équipés avec des détecteurs Micromegas.
La polyvalence du détecteur gazeux Micromegas permet d’imaginer des développements pour des expériences ou des applications dans des domaines très variés. La stabilité et la robustesse de ce détecteur, l’effort fait sur la réduction du bruit de fond (utilisation de matériaux à basse radioactivité, abaissement du seuil de détection), associés à une très bonne résolution en énergie pour les rayons X de basse énergie, ont permis, par exemple, d’apporter une contribution d’importance à l’expérience de recherche d’axions solaires Cast.
La détection de neutrons ou de photons est rendue possible par l’ajout d’un matériau convertisseur en fenêtre d’entrée. Cette évolution peut nécessiter, pour un fonctionnement en environnement hostile par exemple, une conception du détecteur en mode scellé. C’est le cas du projet Piccolo, détecteur de neutrons destiné à être installé dans le cœur d’un réacteur hybride, qui présente la particularité de fonctionner à haute température, ou encore du projet de photo-détecteurs qui impose des conditions de propreté très strictes.
Un nouveau procédé de fabrication, dit « Micromegas bulk », a été mis au point et laisse envisager de nouvelles applications, par la facilité à réaliser de grandes surfaces et des géométries variées (cylindrique par exemple). C’est avec cette technique que le Dapnia a pris en charge la réalisation des plans de lecture des trois TPC (chambres à échantillonnage temporel) de l’expérience T2K, qui seront chacun composés de 12 détecteurs de grande taille (34x36 cm²) disposés en mosaïque (pour réduire les zones mortes).
Dans le cadre du développement d’une grande TPC pour l’ILC, International Linear Collider, un revêtement résistif apposé sur les damiers de détection de 2,3 mm de large a permis d’atteindre une résolution spatiale de 50 µm (collaboration avec l’Université de Carleton, Ottawa).
Dans l’optique de Super-Kabes (expérience NA48, Cern) il est prévu, en diminuant l’espace d’amplification à 25 µm, de réduire le temps de montée du signal à 5 ns pour permettre de fonctionner à 20 MHz par piste.
Enfin, le couplage de Micromegas avec une puce Medipix2/Timepix (en collaboration avec le Cern à Genève et Nikhef à Amsterdam) a été réalisé et ouvre la voie d’une granularité 3D très fine. Dans cette lignée, les premiers essais d’un Micromegas intégré sur silicium (InGrid) se sont avérés très prometteurs.
Enfin, le couplage de Micromegas avec une puce Medipix2/Timepix (en collaboration avec le Cern à Genève et Nikhef à Amsterdam) a été réalisé et ouvre la voie d’une granularité 3D très fine. Dans cette lignée, les premiers essais d’un Micromegas intégré sur silicium (InGrid) se sont avérés très prometteurs.
Plancher micromégas en technologie Bulk courbe pour CLAS
Collaborations
RD51, CERN (2007+): collaboration internationale de R&D sur les détecteurs gazeux micro-pattern (MPGD) en association avec les concepteurs de détecteurs GEM
Projet ANR 2007 MIMAC "Blanc":
(MIcro -tpc MAtrix of Chambers) : une nouvelle génération de détecteurs pour la recherche de la matière sombre non-baryonique
Porteur: LPSC Grenoble; Correspondant Dapnia (Sédi) Ioannis GIOMATARIS
Durée: 3 ans
Contribution du Dapnia
Responsabilité scientifique
maj : 21-09-2012 (471)
Thèmes/programmes
Innovation pour les systèmes de détection/Développement de détecteurs
Objectif:
Le détecteur “Piccolo Micromegas” est un nouveau détecteur de neutrons basé sur la technologie Micromegas. Il a été conçu pour la détection des neutrinos et la mesure de leurs flux. Il doit servir à estimer l'énergie des neutrinos dans une centrale nucléaire. et servira à mesurer les flux de neutrons dans une gamme d’énergie allant des thermiques à plusieurs MeV dans des réacteurs à neutrons thermiques ou rapides.
Dans un premier temps, il est developpé au Dapnia dans le cadre du projet Trade (TRIGA Accelerator Driven Experiment). Le projet Trade, basé sur une idée de Carlo Rubbia de l’ENEA et auquel le Dapnia est associé, faisait partie du projet européen pour le développement des réacteurs hybrides ou ADS (Accelerator Driven Systems). C’était le premier prototype d’un système hybride couplant un réacteur avec un accélérateur en grandeur réelle. Un tel projet est un des projets de réacteurs du futur pour l’incinération des déchets nucléaires et la production d’énergie.
Contexte:
D’autres détecteurs scellés existent mais ne mesurent que le flux des neutrons sans tenir compte de leur énergie. Un autre détecteur semblable a été créé en collaboration avec l'Italie.
Localisation
-Utilisation : ENEA Casaccia Italy.
Collaboration
Dapnia, CEA/DEN (Cadarache), ENEA (Rome et Casaccia), Cern (Genève), CNRS/IN2P3 (Caen), DOE (Argonne,USA).
maj : 21-09-2012 (406)
Moyens d'investigation
Le Dapnia possède les moyens pour intégrer, tester et analyser les différentes configurations de détecteurs.
Description technique
Le détecteur est composé de deux régions qui constituent une zone de dérive dans laquelle les charges sont créées et dérivent. Ces deux zones sont séparées par une étroite zone d'amplification (50-100uM) et une épaisse région de conversion et sont séparées par une "micromesh" (maille) conductrice. C'est dans cette grille que les charges sont multipliées sous l'effet d’un champ électrique intense appliqué entre une anode et une grille placées à une centaine de microns l’une de l’autre.
Le détecteur Micromegas est constitué de deux plaques parallèles, la cathode et l'anode, Les électrons libérés par l'ionisation d'une particule dérivent jusque dans la zone d'amplification où ils sont multipliés par un processus d'avalanche. Dans le cadre de l'étude du détecteur Micromégas, le Dapnia a développé la technologie Bulk, qui, outre un gain de coût important, permet un assemblage global immédiat du détecteur au lieu d'avoir à intégrer plusieurs éléments séparés. Le Bulk est spécialement dédié à des assemblage de taille importante tandis que la technologie Microbulk apparentée, plus précise, est plus spécialement conçue pour s'adapter à de petites surfaces.
Spécificités:
Le détecteur Micromégas est gazeux et permet donc une meilleure précision dans l'espace: il est donc spécialement dédié à l'analyse de la direction des particules (particulièrement les wimps dans le cadre de l'expérience CAST).De manière spécifique, il peut fonctionner avec des taux de comptage remarquablement élevés allant jusqu’à 107 particules par seconde et par mm2.
La technologie Micromegas offre plusieurs avantages: réduction du bruit de fond, résolution dans l'espace et le temps, construction simple. Les détecteurs Micromegas ont été brevetés au Sédi et se sont imposés dans plusieurs laboratoires et expériences. Le leadership de cette technique impose une R&D constante, répondant à des besoins scientifiques précis.
maj : 22-08-2007 (1880)
Timepix : Nikhef (Hollande)
Couche mince : Ottawa (Canada)
Micromegas haute pression : Collège de France
Plancher et grille : Cern
Détecteur scellé : DSM – Laboratoire Léon Brillouin
TPC: Spp, LAL, LBNL
Imagerie neutronique: Detecs
Neutrons : Uni Thessaloniki
Matière noire: LPSC Grenoble, Uni Saragoza, Uni Neuchatel, Uni Shefield
maj : 22-08-2007 (1881)
Historique et principaux jalons
- 2004 : Test d'un détecteur double étages.
Faits marquants
Test positif de Micromegas bulk
Etat de l'expérience
Montage et test positif d'un micromegas (diamètre de 40 cm) pour la TPC, fonctionement nominal sous champ magnétique de 2 Tesla.
Test prometteur d’un couplage Micromegas - circuit intégré à micro-pixels (Medipix).
Perspectives
maj : 22-08-2007 (1882)
Performances:
-Résolution en énergie de 15% (FWMH), obtenue à 5.9 keV.
-résolution spatiale est de < à 100 µm.
maj : 22-08-2007 (1883)
A présent, la technologie Bulk utilisée dans le détecteur Micromegas est arrivée à maturité, notamment en étant utilisée et améliorée dans l'expérience T2K. Dans le domaine des détecteurs gazeux, les performances de précision et de tenue à des flux élevés de particules du détecteur Micromegas ont été brillamment confirmées dans les expériences Compass et NA48/Kabes. Les problèmes de tenue aux flux de hadrons, intrinsèques aux détecteurs à gaz à haut flux, ont été maîtrisés avec succès. La robustesse de Micromegas et d’une électronique spécifiquement développée a permis aux détecteurs de supporter des flux supérieurs à 105 p/mm² sans aucune défaillance.
Le test de couches résistives a été positif. A présent le gap du détecteur est inférieur à 25 microns.
Succès:
-la résolution de 160 microns en imagerie 2D neutronique.
-Le montage et le test positif d'un micromegas (diamètre de 40 cm) pour la TPC, fonctionnement nominal sous champ magnétique de 2 Tesla.
maj : 22-08-2007 (1885)
Gap d'amplification du détecteur
maj : 22-08-2007 (1888)
