Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers

Le Laboratoire de Physique des Détecteurs et d’Electronique Frontale est un laboratoire de R&D spécialisé dans l’étude, la conception et la réalisation des éléments les plus en amont de la chaîne de détection de particules: les détecteurs ainsi que leur électronique de proximité.  La trentaine d’ingénieurs-chercheurs, techniciens et doctorants qui le composent est organisée en projets et se situe au carrefour des différentes disciplines présentes à l’IRFU.
Nos électroniciens et micro électroniciens  contribuent, souvent en collaboration étroite avec les laboratoires LTRAPS, LIS ou les laboratoires techniques du Service d’AstroPhysique (LSIS  et LEDES), à la définition et au développement de l’électronique de lecture des détecteurs conçus dans l’institut.
Le laboratoire possède une forte expertise sur la modélisation de l’interaction rayonnement matière et des processus de détection, permettant ainsi la conception et la mise en œuvre de détecteurs gazeux innovants, avec un intérêt particulier pour les détecteurs Micromegas inventés à l’Irfu. Ses dernières années, le laboratoire a tenu un rôle majeur dans l’élaboration de nombreux détecteurs mettant en œuvre cette technologie. Citons entre autres le trajectographe Micromegas de COMPASS au CERN, les 9 m2 de plans de lecture de la TPC de T2K au Japon, le spectromètre à neutrons DEMIN, les détecteurs X de l’expérience CAST. Plus récemment, le laboratoire s’est engagé dans la fabrication des trajectographes de l’expérience CLAS12 aux USA ainsi que du nouveau système à muons de l’expérience ATLAS auprès du HL-LHC présentant une surface de détection de plus de 1000 m2.
 

Evolution des détecteurs Micromegas, études pour la TPC du futur ILC, détecteur sphérique… les action de R&D sur les détecteurs gazeux constituent une part importante de l’activité du laboratoire qui possède également une expertise dans le domaine des détecteurs semi-conducteurs, des cristaux et polymères scintillants, des diagnostics faisceaux ainsi que des bolomètres (c’est d’ailleurs à ce titre qu’il est engagé dans l’expérience de recherche de WIMPs, EDELWEISS). Les électroniciens du laboratoire concentrent leurs efforts sur l’électronique, majoritairement analogique et souvent très bas bruit et/ou rapide, située sur ou à proximité immédiate des détecteurs, comme dans le cas de DEMIN ou d’ELDELWEISS 2. Le LDEF comprend également une équipe de microélectronique spécialisée dans la conception de circuits intégrés « full-custom » avec une expertise particulière pour la conception de circuits pour applications spatiales ou nécessitant un durcissement, de circuits front-end très bas-bruits, et de mémoires analogiques rapides. Cette équipe a notamment conçu les circuits AFTER lisant la TPC de T2K, les circuits SAM échantillonnant les signaux des photomultiplicateurs du télescope Gamma Cherenkov HESS-2, les circuits de lecture Idef-X des détecteurs CdTe de l’instrument ECLAIRs du satellite SVOM. Elle est actuellement particulièrement engagée dans la réalisation de puces pour le futur observatoire Cherenkov CTA, le détecteur de trace de CLAS12 et le futur Muon Forward Tracker d’ALICE.
L’association au sein du LDEF de spécialistes des détecteurs et de l’électronique analogique permet une réelle optimisation des performances et peut conduire à proposer des solutions innovantes en termes d’architecture. Elle correspond à un effort constant de formation sur ces spécialités dont la maîtrise repose sur une longue pratique expérimentale.