Étalonnage des délais temporels pour chaque OM

Avant de procéder à l’étalonnage en temps à proprement parler, il est nécessaire de réa-liser deux types de corrections. La première manipulation a été réalisée avant létalonnage

de la première ligne de détection d’ANTARES, et la seconde se doit d’être renouvelée pour chaque nouvel étalonnage de ligne. En voici les descriptions détaillées :

Correction des longueurs de fibres optiques Comme cela a été mentionné plus haut en 2.4.3.2, la lumière laser est distribuée sur l’ensemble des OMs dans la chambre noire au travers de diff´rentes fibres partant d’un splitter vers un diffuseur Lambertien. Chacune des fibres étant inégales en longueur, la temps de passage de la lumière vers chacun des OMs sera différent. C’est pourquoi il est nécessaire de connaître avec précision chaque délai en temps engendré par chacun des fibres. Pour cela, un OM de référence a été utilisé pour être déplacé de support en support d’OM (15 pour un secteur entier), et enregistrer l’ensemble des délais < t > (ns). La fig. 2.25 illustre ces différents écarts temporels avec pour référence le support n◦15, et ceux-ci pour les deux ARS (ARS2, ARS3) associé à l’OM de référence.

FIG.2.25: Distribution des différents écarts temporels avec pour référence le support n^◦15. Les

deux ARS (ARS2 en rouge, ARS3 en bleu) associé à l’OM de référence sont représentés.

L’ensemble de ces valeurs de délai temporel a ensuite été stocké pour être rèutilisé à chaque nouvel étalonnage de ligne, la manipulation ayant permi d’aboutir à ces résultats n’étant quant à elle plus nécessaire (les fibres utilisées ayant été toujours les mêmes pour chacune des lignes étalonnées).

Correction du délai d’horloge La transmission du signal d’horloge, pour l’étiquetage des événements en temps, à chaque étage d’une ligne utilise également des fibres optiques á l’intérieur d’un câble électro-optique. L’acheminement d’un tel signal induit naturelle-ment un nouveau délai entre chaque étage qu’il est nécessaire de quantifier. Pour cela un système d’horloge, propre à la procédure d’étalonnage, est utilisé pour permettre une mesure des délais temporels d’horloge propre à chacun des étages avec une précision de l’ordre de la picoseconde (voir en [223] pour de plus amples détails). Ces délais d’hor-loge ClockDelayi sont donc mesurés relativement au SCM de la ligne (voir en 2.4.2.4)

pour lequel une valeur nulle de délai d’horloge est assignée. Ce délai ClockDelayi est donc ensuite pris en compte pour aboutir exactement au délai en temps caractéristique de chacun des ARSs .Titel que :

.Ti = TPD!reƒ' Ti' ClockDelayi, (2.23) où T_PD!reƒ est toujours le signal de référence issu de la photodiode interne au laser, et Ti le temps d’arrivée d’un photon enregistré par un OM i. Cette expression est un prolongement de la précédente en 2.21.

L’ensemble de ces valeurs de ClockDelay_i est ensuite stocké en base de données, et est représenté en exemple en fig. 2.26. Sur cette dernière figure, apparaît la distribution des délais en temps d’horloge pour chaque étage de la ligne 1 d’ANTARES, avec pour constatation que le passage optique du SCM au premier étage de chaque secteur est sensi-blement plus long. Ce dernier point induisant une distribution non-linéaire pour les délais d’horloge.

FIG.2.26: Distribution des délais en temps d’horloge ClockDelayipour chaque étage de la ligne

1 d’ANTARES. Le SCM de la ligne ayant été pris comme référence.

Maintenant que ces deux corrections, primordiales pour le maintien de la précision de mesure temporel des événements, ont été clarifiées, un exemple de résultats d’étalonnage obtenus pendant cette thése peut être abordé.

Comme cela apparaît en fig. 2.27, et dans le cas d’une haute intensité laser (vis micro-métrique à 4 mm, voir en 2.4.3.2), une distribution de ce type est obtenue pour le .T de chaque ARS. Cette distribution peuvent être alors facilement ajustée à l’aide d’une dis-tribution Gaussienne pour extraire une valeur moyenne, définie comme représentative du délai temporel relatif à chaque ARS. Le premier ARS (ARS 0) du premier LCM (LCM 1) du premier secteur de la ligne est ainsi pris comme référence pour aboutir aux écarts temporels relatifs Oƒƒsetsi(ns), présentés dans leur intégralité pour la ligne 6 en fig. 2.28. Seules les erreurs statistiques, déduites des ajustements Gaussiens, apparaîssent sur cette figure. Les erreurs systématiques dues au délai d’horloge " 50 ps, au bruit aléatoire

élec-FIG.2.27: Distribution du temps d’arrivée*T des photons incidents sur l’OM, et ceci pour l’ARS 0 du LCM 6, relativement à l’ARS 0 du LCM 1.

tronique estimé à " 50 ps, et aux variations des délais temporels sur les différentes fenêtres de mesure peuvent être négligées.

Un même travail d’extraction des délais temporels doit également être réalisé pour les systèmes de LEDs (LED Beacons ou LOBs, voir en 2.4.2.1). La méthode d’étalon-nage reste la même que pour les OMs, avec l’envoie d’un signal lumineux, issu du même système laser installé en chambre de contrôle, à l’aide d’une fibre optique dédiée dans la chambre noire. L’envoie de ce signal sur le mini-PM d’une LED Beacon permet de dé-duire le délai temporel OƒƒsetLOB,itout en prenant toujours en compte le délai d’horloge du LCM portant la LOB, et la différence de chemin optique existant entre la fibre de la LOB et celle de l’OM pris en référence. La lecture des données temporels se faisant au travers d’un ARS (l’ARS 6) dédié à la LED Beacon dans les étages 2, 9, 15, et 21 de chaque ligne. La fig. 2.29 résume ces résultats de délais temporels pour les quatre LED Beacons de la ligne 6. Des distributions Gaussiennes sont toujours utilisées pour réali-ser l’ajustement avec une valeur relativement lointaine " 125 ns des valeurs précédentes " 50ns. Ce dernier état de fait est toujours simplement dû à l’importante différence qui existe entre le temps de transit d’un mini-PM, et celui d’un PM 10!!.

Ce type complet d’étude temporel est donc réalisé sur l’ensemble des éléments ac-tifs du détecteur pour aboutir à une connaissance précise de tous les délais à prendre en compte lors de l’étiquetage des événements ˆCerenkov. La mise en base de données de l’ensemble des valeurs TVC, Oƒƒseticitées précédemment pour tous les ARSs d’une ligne, sans compter les autres résulats en charge, en position, et autres qui n’apparaîssent pas ici, permet d’optimiser les reconstructions in situ, et de conclure sur la provenance d’un événement (voir en annexe B). Toutes ces valeurs d’étalonnage seront par la suite de nouveau vérifiées, et même mises à jour, par des étalonnages réalisés en pleine mer grâce aux LED Beacons entre autres.