Étalonnage en énergie

Détecteur à pistes

Chaque piste est étalonnée grâce à une source contenant trois émetteurs L , ;;

U,

;

¶ Pu et

)Am, qui fournissent des raies à respectivement 4,824, 5,155 et 5,486 MeV. Ces particules s’arrêtent dans le détecteur au bout de 30 °

m, et déposent donc toute leur énergie. La zone morte à l’entrée du détecteur, constituée de l’électrode d’aluminium et de l’implantation pP

, a une épaisseur de 0,3 °

m équivalent Si et occasionne aux particules L une perte d’énergie d’environ 40 keV. L’énergie déposée dans la partie active du détecteur est donc légèrement inférieure à l’énergie des L à la sortie de la source. Cette différence a été prise en compte dans l’étalonnage. Du fait du grand nombre de voies à traiter, nous avons développé une procédure automatique pour rechercher les picsL et le piédestal et relever leurs positions. Nous effectuons ensuite une régression linéaire, pour déterminer la relation entre le numéro de canal et l’énergie. La figure 2.27 présente la superposition des énergies L des 60 pistes ohmiques d’un détecteur

Canaux 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 Coups 0 5000 10000 15000 20000 25000 E (MeV) 1 2 3 4 5 6 7 Coups 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000

FIG. 2.27: Superposition des énergies L brutes (spectre du haut) et calibrées (spectre du bas) des 60 pistes Y d’un détecteur.

avant et après l’étalonnage. L’effet de l’étalonnage sur la résolution en énergie est très net et on obtient une résolution de 60 keV à mi-hauteur pour un détecteur.

Validité de l’étalonnage du détecteur à pistes

Comme nous venons de le voir, l’étalonnage du détecteur à pistes utilise trois raiesL d’en-viron 5 MeV alors que les particules que l’on cherche à détecter dans l’expérience sont des protons, déposant entre 0,5 et 6 MeV dans le détecteur. Nous nous sommes donc interrogés sur la validité de l’étalonnage à basse énergie. Cette question est reliée à l’existence éventuelle d’une non linéarité dans le bas de la gamme, à proximité du piédestal. Il s’agit en fait de sa-voir si la position du piédestal doit être ou non prise en compte lors de la régression linéaire. Ces deux étalonnages différents sont très bons à haute énergie, puisqu’ils permettent tous les deux de retrouver les énergies des raies L à moins de 10 keV près. En revanche, à 1 MeV la différence entre les deux étalonnages peut atteindre 100 keV. Nous avons vu au début de ce chapitre qu’une telle erreur sur l’énergie des protons pouvait conduire jusqu’à 300 keV d’erreur sur l’énergie d’excitation du  Be. Il est donc particulièrement important de déterminer lequel de ces deux étalonnages est valide à basse énergie. Pour éprouver les étalonnages des pistes ohmiques, où sont effectuées les mesures d’énergie, nous avons utilisé les événements dans les-quels la particule L dépose son énergie à l’aplomb d’une zone interpiste. Dans ce cas, l’énergie se partage entre les deux pistes situées de part et d’autre de cette zone. Les particules L de 5 MeV ne parcourent que 30 °

m dans le détecteur et n’atteignent donc pas la zone du peigne, où est susceptible de se produire un phénomène de capture des charges positives [97]. Ceci nous assure que toute la charge créée est correctement collectée par les deux pistes ohmiques touchées. On peut donc sommer leurs énergies afin de déterminer l’énergie de la particule L initiale. Pour certains de ces événements « interpiste », il arrive que les charges soient réparties de manière très inégale entre les deux pistes, l’une d’elles ne recevant qu’une faible proportion de la charge. En comparant la somme de ces énergies à l’énergie L attendue, on peut ainsi tester l’étalonnage à basse énergie.

Il existe toutefois un phénomène de diaphonie entre les voies ohmiques, qu’il faut corriger si l’on veut tester correctement l’étalonnage en énergie. Cet effet se produit lorsque sur la carte mère la sortie d’un préamplificateur est située à proximité de l’entrée d’un autre préamplifi-cateur. Si la première voie est touchée, son signal amplifié influence par couplage capacitif le signal non amplifié de la seconde voie. Nous avons pu quantifier ce couplage : l’énergie d’une voie influencée se retrouve augmentée de 1,5 % de l’énergie de la voie qui l’influence. Cette va-leur est compatible avec une estimation de la capacité parasite entre deux voies [103]. Puisque ce phénomène dépend essentiellement de la disposition relative des circuits sur les cartes mères, on peut aisément obtenir une matrice indiquant les corrélations entre les voies. Cet effet peut donc être corrigé sans difficulté avant de sommer les énergies des deux voies ohmiques voisines touchées dans le cas d’un événement interpiste.

2.6. Le détecteur MUST 69

Nous avons donc vérifié les deux étalonnages, avec et sans piédestal, sur les événements de l’interpiste ohmique, après avoir corrigé les effets de la diaphonie. Le figure 2.28 présente le

FIG. 2.28: Résultat de la sommation des deux pistes Y voisines d’un détecteur à pistes pour les

événements de l’interpiste Y, dans le cas de l’étalonnage avec les 3 pics L (gauche) et dans le cas de l’étalonnage avec les pics L et le piédestal (à droite).

résultat de cette sommation pour les pistes ohmiques d’un des détecteurs, et ce pour les deux étalonnages. Les lignes verticales correspondent aux énergies L dans le cas où une seule piste est touchée. L’effet est très net : l’étalonnage qui ne tient compte que des positions des pics

L surestime les énergies L alors que celui qui utilise aussi la position du piédestal permet de reconstruire ces énergies à moins de 10 keV près. On conclut donc que c’est cet étalonnage qui doit être employé pour la détermination des énergies mesurées côté ohmique. La résolution obtenue pour les événements de l’interpiste est d’environ 80 keV, soit la valeur attendue pour la somme de deux énergies mesurées chacune avec une résolution de 60 keV. Nous pouvons donc en déduire que les mesures d’énergie effectuées sur les pistes Y sont bien linéaires, et ce jusqu’aux basses énergies. Cette conclusion est en accord avec des tests effectués lors d’une expérience récente utilisant MUST. Lors de ces tests, nous avons utilisé les générateurs internes pour envoyer des impulsions d’amplitudes régulièrement réparties. Dans les spectres d’énergie des voies Y, l’écart entre deux pics voisins restait constant, même au voisinage du piédestal. Ces observations revèlent donc elles aussi une bonne linéarité à basse énergie.

Détecteur Si(Li)

Il n’existe aucune source radioactive fournissant des particules L d’énergie suffisante pour traverser les 300 °

m du premier étage de MUST et atteindre le détecteur Si(Li). On pourrait utiliser des sources produisant des électrons de conversion interne pour étalonner ce détecteur, mais le straggling en énergie dans le premier étage limiterait la précision de cet étalonnage. Pour étalonner le Si(Li) on utilise donc les protons issus des prises de données avec la cible de CD . Pour les protons atteignant le Si(Li), il existe une relation entre l’énergie initiale et la perte d’énergie dans le premier étage constitué du détecteur à pistes. Cette relation dépend

de l’épaisseur de Si réellement traversée dans ce premier étage. On détermine cette épaisseur à partir de la trajectoire du proton, elle même obtenue grâce aux mesures de position sur la cible et dans MUST, données respectivement par les CATS et le détecteur à pistes. Des tables de par-cours [104] permettent ensuite de calculer l’énergie initiale du proton, d’où on déduit l’énergie résiduelle déposée dans le Si(Li). On réalise ensuite une régression linéaire pour déterminer la relation entre la valeur mesurée en canaux et l’énergie déposée. L’avantage de cette méthode est que l’étalonnage est déterminé pour les particules d’intérêt, les protons, et ce sur toute la gamme du détecteur contrairement aux sources qui fournissent des énergies quantifiées. L’inconvénient est évidemment que cet étalonnage dépend des mesures effectuées avec d’autres détecteurs.