Détecteurs: physique et simulation (DEPHYS)

DEPHYS

Le laboratoire de physique des DEtecteurs : PHYsique et Simulation (DEPHYS) a pour mission principale de proposer et d’étudier de nouveaux concepts de détecteurs innovants dans le cadre de projets de R&D propres et dans les phases de faisabilité et de conception préliminaire des instruments développés pour les projets scientifiques de l’IRFU en physique des particules, physique nucléaire, et Astrophysique. D’autres domaines d’application couvrent les détecteurs pour la physique des événements rares (détecteurs bolométriques Germanium, détecteur gazeux sphérique, détecteurs micromegas pour la recherche d’axions), les diagnostiques faisceau (protons et neutrons), les applications de radiographie pour le médical ou la sécurité du territoire, et la tomographie muonique de sites géologiques. Le Dephys est mondialement reconnu dans le domaine des détecteurs gazeux à anode micro-segmentée dont il a inventé un des principaux représentant, le détecteur MICROMEGAS (Micro-Mesh GASeous Structure) auquel plus des deux tiers de ses activités sont consacrées.

Le laboratoire s’appuie sur l’expertise de ses 9 docteurs, experts dans les domaines de la modélisation, la simulation, la conception, le développement et les tests de performances de prototypes de détecteurs de rayonnements ionisants, liquides, gazeux ou solides semi-conducteurs. Le laboratoire accueille et encadre les travaux de post-doctorants (4 en 2016) et forme des étudiants en doctorat de 3ème cycle (deux HDRs et une thèse d’état). En phase amont des projets de l’Irfu, le DEPHYS est une force de proposition du service et participe à l’élaboration des dossiers de réponse aux appels d’offre nationaux et européens dans le domaine des détecteurs. Il est également très impliqué dans la communication scientifique interne et externe, ainsi que dans l’enseignement en instrumentation au niveau M2.

Pour optimiser, sécuriser et accélérer la conception des détecteurs, le laboratoire développe des compétences dans la simulation par les méthodes dites de Monte-Carlo pour modéliser les processus physiques de création, de transport et de collection des charges électriques ou des photons créés lors de l’interaction d’un rayonnement ionisant avec le milieu sensible du détecteur. Une puissante station de travail regroupe les meilleurs outils logiciels pour le développement de framework spécifiques : GEANT4 (GEometry ANd Tracking), FLUKA, Garfield(++), Magoblz, COMSOL Multiphysics avec module AC/DC et Lorentz 3D interfacés avec neBEM (carte de champs électrostatiques et magnétiques). Le laboratoire possède des sources de rayonnements variées comme des sources d’X (⁵⁵Fe, générateur de 8 keV), d’a (²⁴¹Am/Be), de neutrons (²⁵²Cf) et de g (⁶⁰Co de l’irradiateur COCASE) pour mesurer la réponse des prototypes dans ses locaux équipés spécifiquement pour les tests de détecteurs gazeux et cryogéniques. Des bancs cosmiques à haute résolution spatiale sont également développés, maintenus et utilisés pour la caractérisation des détecteurs et le laboratoire assure l’analyse des données de tests avec des outils d’analyse propres basés sur des librairies ROOT.

Les Dephys sont impliqués, en tant que responsables de lots de tâches ou chefs de projets dans: EDELWEISS, NEWS, proto-DUNE, ESS diagnostics, n-TOF, MCube, CLAS12, ATLAS-NSW, R&D semi-conducteurs, R&D Micro-Pattern Gaseous Detectors (MPGD), CERN/RD51, ASTRO-H, SVOM, HARPO.