• baisse d'efficacité après une longue période d'irradiation
De nombreux tests ont donc été menés sur le vieillissement des RPC à GIF afin de simuler leur comportement pendant les années de fonctionnement d'ALICE. Pour comparaison, sur les dix premières années de fonctionnement en ions lourds, la charge induite par les streamers dans les RPC est de 50 mC/cm2 (100 MHits/cm2 500 pC de charge moyenne d'un streamer) [17]. Durant ces tests, différentes RPC avec de une à trois couches d'huile de lin, balayées sous différents débits avec un mélange de gaz présentant une proportion de SF6 variant de 1% à 4% et qui pouvait être humidifié ou non (1% de vapeur d'eau afin de mieux contrôler la résistivité de la bakélite) ont été étudiées. Des analyses chimiques ont été faites sur les faces internes des RPC et sur le gaz sortant des détecteurs en présence ou non de rayonnement. Elles ont montré qu'il y avait création de polluants (HF, composés fluorés et sulfurés …) proportionnellement aux nombres de hits qui dégradent les performances des RPC. Les résultats de ces tests permettent de dire que les RPC avec deux couches d'huile de lin et avec un mélange de gaz avec 1% de SF6 (Ar/i-C4H10/C2H2F4/SF6 = 50,5/7,2/41,3/1) présentent une amélioration notable du vieillissement compatible avec le fonctionnement en ions lourds dans ALICE Figure 50 [5,18]. Toutefois ceci n'est pas suffisant. En effet, les dix premières années de fonctionnement en ions lourds ne représentent que 6 mois de prise de données (106 secondes/an), le temps restant étant consacré au faisceau p-p (107 secondes/an). La grande intensité du faisceau p-p induit, par interaction du faisceau avec le gaz résiduel, un bruit de fond important sur les chambres du trigger (paragraphe IV.H). Une année de fonctionnement p-p correspondrait en termes de vieillissement aux 10 ans de faisceau d'ions lourds. Tout un travail de R&D, auquel je n'ai pas participé et qui dépasse donc le cadre de cette HDR, a été mené pour permettre aux RPC de fonctionner également en faisceau p-p [17]. En quelques lignes, l'idée est de diminuer la charge intégrée dans les RPC en ne fonctionnant plus en mode streamer, mais en mode dit "grande avalanche" qui se trouve à la frontière entre le mode streamer et avalanche. Le mélange de gaz a été changé pour i-C4H10/C2H2F4/SF6 dans les proportions 10/89,7/0,3. Avec ce mélange gazeux, les polluants diminuent de manière drastique. Le système ADULT ne fonctionne plus qu'avec un seul seuil. Les résultats obtenus ont montré une amélioration significative : 5,5 ans de fonctionnement en p-p sans dégradation des performances [19].
Figure 50 : figures du haut : courant en l'absence d'irradiation, figures du bas : taux de comptage sans irradiation. Figures de gauche : comparaison de deux RPC avec une et deux couches d'huile de lin. Figures de droites comparaison de deux RPC avec une couche d'huile de lin mais avec un
mélange de gaz à 4% et 1% de SF6.
Dark current – Single linseed oil
avons mis en évidence que le choix de RPC de basse résistivité (~ 3.109 cm) avec un mélange gazeux Ar, i-C4H10, C2H2F4 et SF6, et utilisant une électronique de lecture ADULT déclenchant sur le précurseur avalanche, présente toutes les caractéristiques attendues pour le trigger dimuons d'ALICE. Les performances sont résumées dans le Tableau 6.
Fréquence admissible pour une irradiation uniforme ~ 300 Hz/cm2
Résolution en temps (r.m.s. avec ADULT) 2 ns
Taille des clusters pour les strips de 2 cm 1,12
Taille des clusters pour les strips de 1 cm 1,46
Résolution spatiale avec les strips de 1 cm 2,5 mm Tableau 6 : résumé des performances d'une RPC de 5050 cm2 de basse résistivité en mode streamer.
Toutefois, afin de résoudre les problèmes de vieillissement des RPC en faisceau p-p, un mode "grande avalanche" sera utilisé. La Figure 51 montre une grande RPC équipée de son électronique ainsi que le trigger installé sur le spectromètre.
Figure 51 : à gauche : vue d'une RPC équipée de son électronique frontale. A droite : vue des chambres de trigger installées derrière le filtre à muons.
Bibliographie
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[17] Etude et optimisation du système de déclenchement du spectromètre dimuons d'ALICE pour les opérations p-p - Thèse Frederic Yermia – PCCF T 0501
[18] Ageing tests on the low-resistivity RPC for the ALICE dimuon arm – R.Arnaldi et al., Nucl. Instr. And Meth. A 508 (2003) 106-109.
[19] Trigger detectors – A. Piccotti – communication privée : Dimuon workshop – Badesi 2006
VI. Le système de trajectographie
Après décision du trigger général d'ALICE, il appartient au système de trajectographie de permettre la reconstruction de la trajectoire des muons dans le spectromètre. Pour cela, 5 stations de trajectographie ont pour rôle de localiser précisément les points de passage des muons. Après une description générale, où seront dégagés les points essentiels au niveau des performances attendues, nous détaillerons la station 1 de trajectographie, construite à l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay, et l'électronique associée à l'ensemble des stations.