ATLAS-Calorimètre
Le calorimètre électromagnétique central d'Atlas
ATLAS-Calorimètre

Le calorimètre inséré dans le cryostat

 

Objectif:

 Le calorimètre électromagnétique mesure l’énergie emportée par les particules. Il est spécialement dédié à la détection des électrons et des photons, dont les signatures sont aisément identifiables. 

  Contexte:

La technique employée offre une réponse rapide aux particules, et une excellente stabilité des mesures.

  Contribution de l"IRFU

Responsabilités:

-Bruno Mansoulié: co-responsable du groupe de travail de conception, responsable de la construction du calorimètre électromagnétique central (1997-2003)

Moyens expérimentaux:

Chaque calorimètre comporte des plaques métalliques (les absorbeurs) et des éléments sensibles. Des interactions dans l’absorbeur transforment l’énergie incidente en une « gerbe » de particules que les éléments sensibles permettent de détecter. Dans les sections centrales (les calorimètres électromagnétiques), l’absorbeur est en plomb et l’élément sensible est l’argon liquide. Les espaces d'argon liquide sont soumis à un fort champ électrique à l'aide de haute tension (2000V sur 2 mm). Les électrons d'ionisation libérés par les particules de la gerbe dérivent dans l'argon sous l'effet du champ électrique. Ce courant est amplifié, mis en forme, numérisé et enregistré. 

L'ensemble est contenu dans un cryostat permettant le fonctionnement à 88 K, température de l'argon liquide

 Spécificités

- structure en accordéon pour augmenter la vitesse de lecture et améliorer l'herméticité
- grande granularité en profondeur et transversale
- électronique performante

 

Thèmes et programmes

Innovation pour les systèmes de détection / Développements de détecteurs
Innovation pour les systèmes de détection / Traitement du signal et systèmes « temps réel »
 
ATLAS-Calorimètre

Assemblage d'un module en salle propre

Collaborations

Laboratoires et tutelles:

La conception et la réalisation de la partie centrale du calorimètre électromagnétique a été partagée entre les laboratoires suivants :

l'IRFU Saclay
LAL Orsay,
LAP Annecy,
LPNHE Paris,
Cern Genève,
BNL New York (Brookhaven)
Italie (Milan)

Vie du projet

Principaux jalons

- Aix-la-Chapelle 1990 : proposition de R&D portant sur un calorimètre à argon liquide en accordéon pour le LHC ;
- juillet 1993 : choix de cette technologie par l'expérience Atlas, début de l'implication de l"IRFU (Dapnia) ;
- décembre 1996 : Technical Design Report. Géométrie et responsabilités figées ;
- juin 2000 : début de l'empilage du 1er module de série à Saclay ;
- mai 2003 : envoi du dernier module au Cern ;
-31 décembre 2003:Partie centrale du calorimètre prête au Cern en surface dans son cryostat.
- septembre 2003 : calorimètre inséré dans le cryostat.
- juin-juillet 2004 : validation finale dans l'argon liquide ;
- octobre 2004 : descente de l'ensemble calorimètre central + cryostat dans la caverne ;
- 2006 : refroidissement et remplissage d'argon liquide
- fin 2006: calorimètre opérationnel; prise de données de rayons cosmiques
- Décembre 2007 : fin de la mise en oeuvre.
 

 

     
     

 

 

 

 

   Chiffres

La partie centrale ou "barrel" du calorimètre électromagnétique est composée de deux roues de 60 tonnes, chacune constituée d'un assemblage de 16 modules. Chaque module est un empilage de 64 absorbeurs et d'autant d'électrodes.

Le calorimètre est finement segmenté en 110 000 cellules qui sont lues par de l'électronique (40 MHz, 17 bits) résistante au radiations.

Performances en chiffres

Les performances suivantes ont été mesurées en faisceau sur des modules de série:

- Homogénéité de réponse : 0,6 %  
- Linéarité : 0,1% de 15 GeV à 180 GeV
- Résolution en énergie: 10%/sqrt(E[GeV]) & 0,2 %

Contact

 
 

Production intellectuelle

-publications

Energy linearity and resolution of the ATLAS electromagnetic barrel
calorimeter in an electron test-beam.
By ATLAS Electromagnetic Barrel Calorimeter Collaboration (M. Aharrouche et
al.). Aug 2006. 48pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A568:601-623,2006.
e-Print: physics/0608012 
 
Construction, assembly and tests of the ATLAS electromagnetic barrel
calorimeter.
By ATLAS Electromagnetic Barrel Liquid Argon Calorimeter Group (B. Aubert et
al.). CERN-PH-EP-2005-034, Jul 2005. 77pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A558:388-418,2006.

Performance of the ATLAS electromagnetic calorimeter end-cap module 0.
By The ATLAS Electromagnetic Liquid Argon Calorimeter Group (B. Aubert et al.).
CERN-EP-2002-104, Nov 2002. 31pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A500:178-201,2003. 
 
Performance of the ATLAS electromagnetic calorimeter barrel module 0.
By ATLAS Electromagnetic Liquid Argon Calorimeter Group (B. Aubert et al.).
CERN-EP-2002-087, Nov 2002. 48pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A500:202-231,2003,
Erratum-ibid.A517:399-402,2004. 
 
Mechanical aspects of the ATLAS barrel electro-magnetic calorimeter.
B. Mansoulie (DAPNIA, Saclay) . Jun 1996.
Prepared for 6th International Conference on Calorimetry in High-energy Physics
(ICCHEP 96), Rome, Italy, 8-14 Jun 1996.
Published in *Frascati 1996, Calorimetry in high energy physics* 407-416

Hadron energy reconstruction for the ATLAS calorimetry in the framework of
the nonparametrical method.
By ATLAS Collaboration (S. Akhmadalev et al.). Apr 2001. 33pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A480:508-523,2002.

Measurement of the photon direction in the ATLAS electromagnetic calorimeter
with the help of neural networks.
By ATLAS Liquid Argon Collaboration (B. Mansoulie et al.). Jun 1999.
Prepared for 8th International Conference on Calorimetry in High-Energy Physics
(CALOR 99), Lisbon, Portugal, 13-19 Jun 1999.
Published in *Lisbon 1999, Calorimetry in high energy physics* 736-743

Results from a new combined test of an electromagnetic liquid argon
calorimeter with a hadronic scintillating-tile calorimeter.
By ATLAS Collaboration (S. Akhmadalev et al.). 2000.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A449:461-477,2000. 
 
ATLAS calorimeter performance Technical Design Report.
By ATLAS Collaboration (A. Airapetian et al.). CERN-LHCC-96-40, Dec 1996. 189pp.

 
Test beam results of a stereo preshower integrated in the liquid argon
accordion calorimeter.
By RD3 Collaboration (R.A. Davis et al.). CERN-PPE-97-133, Aug 1997. 35pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A411:313-329,1998.


Results from a combined test of an electromagnetic liquid argon calorimeter
with a hadronic scintillating tile calorimeter.
By ATLAS Collaboration (Z. Ajaltouni et al.). CERN-PPE-96-178, Nov 1996. 28pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A387:333-351,1997.

Performance of a large scale prototype of the ATLAS accordion
electromagnetic calorimeter.
By RD3 Collaboration (D.M. Gingrich et al.). CERN-PPE-95-035, CERN-PPE-95-35,
Mar 1995. 39pp.
Published in Nucl.Instrum.Meth.A364:290-306,1995. 

 

Maj : 03/02/2017 (388)

 

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