26 septembre 2018
Première lumière sur la caméra de MXT
Première lumière sur la caméra de MXT

Montage en salle blanche des éléments de la caméra MXT

Les premiers photons X sur le télescope MXT de SVOM ont été détectés fin aout août avec un modèle d’ingénierie. Ceci représente une étape importante dans la validation de la conception de la chaîne de détection.
Le télescope MXT, pour Microchannel X-ray Telescope, équipera le satellite SVOM, une collaboration entre la France (CNES) et la Chine (CAS, CNSA) destinée à étudier les sursauts gamma. Il détectera les rayons X mous (0,2 à 10 KeV) au début de l’émission rémanente, et permettra de fournir une meilleure position du sursaut. L’Irfu est chargé de la conception de la caméra de ce télescope, intégrant un spectro-imageur X de type pnCCD monté sur une céramique dédiée. Le modèle de vol du détecteur doit être intégré dans la caméra dans un an.

 

 
Première lumière sur la caméra de MXT

Schéma descriptif de l’appareil au complet : Le diamètre de l’optique est de 24 cm, la distance focale de 1,15 m et la structure est composée en fibre de carbone. Crédit : CEA/CNES

Le télescope MXT est composé d’un module optique inspiré de la vision de la langouste, constitué d’un ensemble de galettes de micro-canaux (Micro-Pore Optics, MPOs) de 40 microns de côté, associé à une caméra avec un détecteur CCD sensible aux rayons X (0.3-10 keV). Il fournira des images ainsi que des spectres des sources dans la gamme des rayons X avec une résolution en énergie de 80 eV à 1,5 keV. Le champ de vue de l’instrument est de 1,1°x 1,1°. L’instrument est sous la responsabilité du CNES. Ce dernier va en particulier fournir la structure en fibre de carbone, le radiateur et l’ordinateur de bord, tandis que l’optique est développée  en collaboration avec l’université de Leicester. L’Irfu, en collaboration avec le Max Planck Institut, se charge de la caméra.

La R&D à l’Irfu sur ce détecteur a commencé en 2014. Il contient un détecteur pixelisé en silicium de type pnCCD de 256x256 pixels, semblable à celui qui sera embarqué l’année prochaine sur l’instrument eRosita du satellite russe SRG, et relié à des ASICs CAMEX développés par l’institut Max Planck.

 

Le pnCCD et les ASICs sont montés sur un circuit multi-couche sur support céramique afin de garantir une bonne dissipation thermique. Le détecteur et son électronique de proximité sont placés dans un blindage et refroidis par des modules thermoélectriques. Les conditions de température ainsi que l’environnement radiatif sévère de l’orbite choisie pour SVOM font de la mise en œuvre de ce détecteur un véritable défi : le flux de protons est estimé à l’équivalent de 2x109 protons de 10MeV par cm² après cinq ans.
L’intégration du plan focal dans le cryostat en salle blanche comporte plusieurs étapes complexes, qui ont demandé une grande rigueur et plusieurs répétitions, comme l’illustre la vidéo ci-dessous.


Une fois le cryostat fermé, il est amené dans une salle de test. L’Irfu a mis au point pour l’occasion un banc de test spécifique. Le détecteur est alors refroidi à au moins -60°C, et placé devant une source radioactive. Les tests réalisés fin août ont montré qu’il est capable de détecter des photons X, validant ainsi tout le travail réalisé par les différentes équipes depuis maintenant 4 ans.

 

Premiers photons X détectés. Source 241Am, -60°C, vitesse réelle d’acquisition, images après correction d’offset (dark)

 
Première lumière sur la caméra de MXT

Spectre obtenu à partir d'une source de cobalt à -50°C. Raies à 6.4 keV, 7 keV et 14 keV

 

Il faut ensuite extraire chaque événement (point sur l’image), traiter les informations en amplitude et les cumuler pour obtenir un spectre, ce qui permet de quantifier la capacité spectrale du détecteur. Un premier spectre a été obtenu avec une source de 57Co mais des progrès sur les conditions de polarisation du détecteur et le traitement de données restent à fournir pour atteindre l’objectif de la mission.


Prochaines étapes
La prochaine étape début 2019 sera d’irradier le détecteur avec des protons, afin de simuler les conditions spatiales. Le modèle de vol du détecteur doit être intégré dans la caméra dans un an, étape finale pour le détecteur développé à l’Irfu. Le compte à rebours commence donc : il faut comprendre complètement le fonctionnement du détecteur lui-même, valider la conception de l’électronique de lecture associée entièrement développé à l’Irfu avec des composants non américains, et fabriquer puis caractériser trois autres modèles dont celui qui sera finalement embarqué.
 

Pour en savoir plus, visitez le site internet www.svom.fr

 

Maj : 15/10/2018 (4491)

 

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