Les 14 premiers CDE (Crystal Detector Elements) de Glast s'envolent pour Washington
 
20 janvier 2003



Contact DAPNIA :
Emmanuelle BOUGAMONT

La mission Gamma ray Large Aera Space Telescope (Glast) est une mission scientifique internationale destinée à observer le ciel dans le domaine gamma de 20 MeV à plus de 300 GeV. Ses données permettront d'étudier les différents astres capables d'accélérer des particules jusqu'aux plus hautes énergies, notamment les noyaux actifs de galaxie, les trous noirs stellaires, les étoiles à neutrons, les restes de supernovæ et les sursauts g. Glast recherchera également les sources des rayons cosmiques et la trace des particules massives qui constituent potentiellement une grande part de la matière noire dans l'Univers. Il doit être déposé sur son orbite à 550 km de la Terre par un lanceur de la Nasa en septembre 2006.

Le télescope gamma à grand champ constitue la charge utile principale du satellite. Dans ce télescope d'un genre particulier, la direction des photons est déterminée par un trajectographe formé d'un empilement de feuilles de tungstène et de détecteurs en silicium tandis que l'énergie de ces photons est mesurée par un calorimètre à cristaux scintillants d'Iodure de césium.

Le Dapnia participe à la construction du calorimètre qui se subdivise en 16 modules identiques incorporant chacun son électronique frontale analogique. Chaque module est constitué d'un empilement hodoscopique de 8 niveaux croisés de 12 cristaux scintillants de iodure de césium chargé au thallium. La lumière émise par scintillation dans le cristal au passage d'une particule chargée (électron ou positron issu de l'interaction d'un gamma avec la matière) est collectée puis convertie en un signal électrique par une photodiode. Le cristal est habillé d'un matériau réfléchissant afin d'optimiser la collection de lumière aux extrémités. A chacune d'elle est collée une double photodiode équipée de son câblage. Les deux photodiodes, intégrées dans une même céramique, ont des surfaces actives différentes et sont reliées à leur propre électronique. L'une, la plus grande, est destinée aux particules de faible énergie tandis que la plus petite est destinée aux particules d'énergie plus élevée. L'ensemble forme un CDE (crystal detector element). Le calorimètre compte 1536 CDE.

Dans ce sous-système le Dapnia est responsable de la qualification, du développement du procédé de collage et d'assemblage des éléments de détection du CDE et de la fabrication dans l'industrie de la quantité nécessaire de CDE qui se retrouveront sur le satellite. Le procédé de collage doit satisfaire aux sévères contraintes imposées par les technologies spatiales. Assurant à la fois les fonctions de joint optique et de positionnement mécanique, il a fait l'objet d'un travail méticuleux et concerté au sein de nos équipes techniques complémentaires.

Ainsi le SIS a pu faire valoir ses compétences dans l'étude et la réalisation d'outillages et dans le contrôle 3D, le Sédi son expertise du collage, sa maîitrise de la réalisation de bancs d'acceptance de performance physique ou électronique et le SAp son expertise de l'assemblage spatial d'une part et de l'électronique de lecture de détecteur spatial d'autre part. Le 6 janvier dernier, 14 éléments du premier module du détecteur à cristaux ont survolés l'Atlantique pour rejoindre le Naval Research Laboratory (Washington - USA). Arrivés à bon port, ils sont actuellement intégrés dans un module calorimètrique et sont en attente de subir les premiers tests d'environnement. Les divers contrôles et mesures effectuées sur plusieurs bancs (banc « cosmiques » au Sédi, banc de mesures mécaniques et banc avec sources radioactives au SAp) ont donné des résultats tout à fait satisfaisants qui répondent aux contraintes physiques et mécaniques du cahier des charges.




Figure 1 : Gamma ray Large Area Space Telescope
                          Figure 2 : un des éléments de détections (CDE)


Figure 3 : Sur la photo ci-dessus sont présentés des outillages de collage et en loupe une photodiode collée sur un cristal. La colle est une colle optique spatiale. Elle est injectée entre le cristal et la photodiode à travers un outillage qui garantit à la fois l'épaisseur du joint et le bon positionnement de la photodiode. Cet outillage est retiré après 24 heures de polymérisation.


Figure 4 : Avant la soudure des fils et du connecteur sur les photodiodes, celles-ci sont contrôlées sur le banc optique du Sédi.


Figure 5 : mesure des éléments de détection CDE sur le banc cosmiques au Sédi.


Figure 6 : Test d'insertion des éléments de détection CDE dans une cellule semblable à celle de la structure mécanique du télescope.


Figure 7 : Container d'expédition des éléments de détection CDE.