Le laboratoire Détecteurs : Test, Conception, Simulation (DéTeCS) a pour mission de développer des systèmes de détection répondant aux besoins des grands projets scientifiques de l’IRFU en physique des particules, physique nucléaire et astrophysique. Ses activités couvrent l’ensemble de la chaîne instrumentale, depuis la conception des détecteurs jusqu’au développement de l’électronique de lecture, en intégrant la caractérisation et la qualification des dispositifs.
Porté par des programmes de R&D ambitieux, le laboratoire explore de nouveaux concepts de détection et propose des solutions innovantes pour la réalisation et l’intégration d’instruments complexes. Ses expertises associent calcul numérique, simulation avancée, instrumentation et savoir-faire technologique de haut niveau, dans une approche pluridisciplinaire.
Recherche et innovation en détection
Héritier des savoir-faire développés au DEDIP depuis de nombreuses années, le DéTeCS est à la pointe de l’innovation dans le domaine des détecteurs. Ses chercheurs proposent et étudient de nouveaux concepts dans le cadre de programmes de R&D propres ou de phases de faisabilité et de conception préliminaire pour de futurs instruments de physique des particules, de physique nucléaire et d’astrophysique.
Les activités couvrent un large champ d’applications :
- Physique des événements rares, avec le développement de détecteurs bolométriques au germanium, de détecteurs gazeux sphériques ou de détecteurs Micromegas pour la recherche d’axions ;
- Trajectographie pour les expériences de physique nucléaire et physique des particules sur accélérateurs ;
- Diagnostics faisceau neutrons ;
- Systèmes d’imagerie à base de détecteurs semi-conducteurs pour les expériences de spectrométrie dans les domaines de l’astrophysique et de la cosmologie, du proche UV au proche Infrarouge ;
- Applications sociétales, comme la dosimétrie pour le médical, l’imagerie pour la sureté nucléaire ou la tomographie muonique de sites géologiques.
Le laboratoire bénéficie de plus d’une reconnaissance internationale dans le domaine des détecteurs gazeux à anode micro-segmentée, en particulier grâce à l’invention du détecteur Micromegas (Micro-Mesh GASeous Structure), auquel il consacre une part importante de ses activités.
Vers des systèmes complets de détection
En synergie avec les autres laboratoires du DEDIP le DéTeCS contribue au développement de systèmes de détection complets, associant détecteur et électronique. Cette approche intégrée repose sur une expertise couvrant :
- La détection de particules et le diagnostic faisceau,
- La simulation des phénomènes physiques et électroniques,
- L’électronique front-end et de codage,
- L’intégration, la métrologie et le prototypage,
- Les techniques du vide et de la cryogénie,
- La gestion de la sous-traitance industrielle dans une démarche qualité,
- La gestion de grands projets d’envergure internationale.
Pour mener à bien ces missions, le laboratoire dispose d’équipements de pointe (bancs d’évaporation, laboratoires de chimie et basse pression, bancs optiques, spectromètres, oscilloscopes et générateurs haute performance, dispositifs micrométriques d’alignement, etc.).
Compétences et ressources
Le DéTeCS réunit physiciens, ingénieurs et techniciens aux compétences complémentaires dans la modélisation, la simulation, la conception, le développement et les tests de performance de détecteurs gazeux, liquides ou semi-conducteurs. Il forme également de jeunes chercheurs à travers l’encadrement de doctorants et de post-doctorants, et contribue à l’enseignement en instrumentation au niveau master.
Afin d’optimiser et d’accélérer la conception des détecteurs, le laboratoire s’appuie sur des outils de simulation Monte-Carlo (GEANT4, FLUKA, Garfield++, COMSOL Multiphysics, etc.) permettant de modéliser les processus physiques à l’échelle microscopique. Ces simulations sont complétées par une infrastructure expérimentale complète : sources de rayonnements (X, α, γ, neutrons), bancs cosmiques à haute résolution spatiale et installations spécialisées pour les tests de détecteurs gazeux et cryogéniques. L’analyse des données s’appuie sur des logiciels développés en interne, basés entre autres sur les librairies ROOT.
Contribution aux grands projets
Les membres du DéTeCS sont impliqués, en tant que responsables de lots, chefs de projets ou contributeurs majeurs, dans de nombreuses collaborations internationales.
Ils participent notamment aux expériences et projets suivants :
- Physique des événements rares : CUPID, NUCLEUS, NEWS, IAXO
- Physique des particules : P2, ATLAS-Upgrade (NSW, ITK, …), CLAS12, EIC, T2K.
- Physique nucléaire et diagnostics : n-TOF, ESS diagnostics, FALSTAFF, AGATA.
- Astrophysique et applications spatiales : CTA, BlueMUSE, DESI
- Applications sociétales : dosimétrie pour le médical, imagerie nucléaire et tomographie muonique, MCube, ALB3DO, OMNIS
- R&D : CERN/DRD1, SNSPD, DOTPIX, PIMENT(PicoSEC), Systèmes Cryogéniques
