Une fois les lignes install´ees sur le site, de nouveaux syst`emes de calibration sont utilis´es, afin de v´erifier le bon fonctionnement des OMs, et notamment de contrˆoler leurs T0. Les calibrations se d´eroulent g´en´eralement une fois toutes les deux semaines, durant laquelle des runs sp´ecifiques sont lanc´es, et aucune donn´ee physique n’est enregistr´ee.
2.2.1 Calibration avec les LED beacon
Les LED beacons sont des syst`emes con¸cus pour illuminer les OMs du d´etecteur avec un temps d’´emission connu avec pr´ecision grˆace `a un petit photomultiplicateur de 1”. Le but principal de ces balises LED est de mesurer les diff´erences en temps appel´ees T 0 entre les diff´erents OMs, et finalement si n´ecessaire de les corriger [86].
Sur chaque ligne sont dispos´ees quatres LED beacon (ou balises LED), sur les ´etages 2, 9, 15 et 21, qui sont compos´ees d’un photomultiplicateur de 1”, et de 36 LED, dispos´ees sur 6 faces formant un prisme hexagonal, ´emettant des pulsations de lumi`ere bleu (λ = 472 nm). La Figure 2.14 montre une LED beacon utilis´ee pour la calibration en temps du d´etecteur.
Fig. 2.14 –Image d’une LED beacon utilis´ee dans la calibration en temps du d´etecteur ANTARES. Trois des six faces hexagonales, contenant les LED, sont visibles, ainsi que le conteneur en verre, servant `
Le calcul des diff´erences temporelles T 0 entre OMs est bas´e sur les r´esidus en temps ∆t, d´efinis comme la diff´erence entre le temps d’´emission tLOB de la lumi`ere des LED, mesur´e par le petit PM, et le temps d´etect´e tOM par les OMs, corrig´e par le temps de propragation de la lumi`ere jusqu’aux OMs :
∆t= tOM− tLOB−d(LOB, OM )c
eau
, (2.6)
avec d(LOB, OM ) la distance entre l’OM et la LED beacon, et ceau la vitesse de la lumi`ere dans l’eau.
Ensuite, une ´etude, appel´ee ´etude “intra-´etage” est effectu´ee. Cette ´etude consiste `a comparer les r´esidus temporels des OMs d’un mˆeme ´etage, plutˆot que ceux d’´etages diff´erents, afin notamment d’ˆetre peu sensible aux ph´enom`enes de diffusion. La Figure 2.15 repr´esente les diff´erences en temps obtenues entre les diff´erents OMs d’un mˆeme ´etage, pour tous les ´etages de la ligne 2. On remarque que seulement 62 T 0 ont ´et´e calcul´es, en raison de modules optiques d´efectueux, et des trois OMs de l’´etage 1 non ´eclair´es par les LED beacon. La distribution est bien centr´ee en z´ero, avec une moyenne quadratique (RMS) d’environ 0.6 ns.
Fig. 2.15 – Diff´erences en temps entre les diff´erents OMs d’un mˆeme ´etage, pour tous les ´etages de la ligne 2.
Finalement, ces mesures sont r´eguli`erement effectu´ees pour toutes les lignes du d´etecteur, puis permettent de corriger les temps mesur´es par les OMs, si les T 0 sont sup´erieurs `a 3 ns.
2.2.2 Calibration avec la d´esint´egration du potassium 40
Le potassium 40 est un isotope radioactif naturellement pr´esent dans l’eau de mer. Ses produits de d´esint´egration sont suffisamment ´energ´etiques pour produire de la lumi`ere Cherenkov. Cette derni`ere est d´etectable `a un taux d’environ 30 kHz, avec, typiquement, environ 70 photons Cherenkov de longueur d’onde λ = [300, 600] nm ´emis en moyenne par d´esint´egration, et pouvant donc toucher deux OMs d’un mˆeme ´etage.
Le principe des mesures de calibration effectu´ees avec le potassium 40 utilisent donc la co¨ıncidence de paires de modules optiques d’un mˆeme ´etage, de l’ordre de 13 Hz dans les simulations, pour calculer les diff´erences en temps entre ces OMs. La Figure 2.16 montre les diff´erences en temps, sur la fenˆetre de gauche, entre deux des trois OMs d’un mˆeme ´etage, centr´ees sur 0. En combinant les diff´erences en temps obtenues, on obtient des valeurs permettant de v´erifier la calibration temporelle effectu´ee avec les LED beacon, et si n´ecessaire de corriger les temps des OMs, montr´ees sur la fenˆetre de droite, Figure 2.16.
Fig. 2.16 – A gauche : Diff´erences en temps entre les hits mesur´es de deux modules optiques d’un` mˆeme ´etage. `A droite : D´ecalages temporels entre les modules optiques d’un mˆeme ´etage pour tous les ´etages du d´etecteur obtenues `a partir de la d´esint´egration du K40, pour la configuration de d´etecteur utilis´ee de Janvier `a Avril 2010.
De plus, `a partir de ces mesures, il est possible d’obtenir l’´evolution du gain des photomultiplicateurs, et donc de quantifier leur vieillissement, en utilisant le taux de co¨ıncidences entre les OMs d’un mˆeme ´etage. La Figure 2.17 montre sur la fenˆetre de gauche le taux de co¨ıncidences pour tous les OMs du d´etecteur, ainsi que ce taux moyen en fonction du temps sur la fenˆetre de droite, pour une p´eriode allant de Novembre 2009 `a Mai 2010. On observe une l´eg`ere d´ecroissance des taux de co¨ıncidences, avec des instabilit´es l’ordre de 1 Hz, et un taux relativement proche de celui obtenue avec les simulations, d’environ 13 Hz.
Fig.2.17 –A gauche : Taux de co¨ıncidences entre les OMs d’un mˆeme ´etage, pour tous les ´etages du` d´etecteur, pour la configuration de d´etecteur utilis´ee de Janvier `a Avril 2010. `A droite : Taux moyen de co¨ıncidences entre les OMs d’un mˆeme ´etage pour tous les OMs du d´etecteur, en fonction du temps, pour une p´eriode allant de Novembre 2009 `a Mai 2010.