Caract´ erisation du prototype avec une source de

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F e

De la mˆeme mani`ere que pour les prototypes poss´edant une anode non-segment´ee, pr´e-sent´es dans les chapitres pr´ec´edents, nous avons r´ealis´e des tests pr´eliminaires avec une source de ⁵⁵F e.

Nous expliquerons dans cette section la chaˆıne ´electronique utilis´ee pour ce faire, son r´eglage en temps pour enregistrer le maximum de charge avec les GASSIPLEX ainsi que les r´esultats obtenus avec une telle source.

3.4.1 Chaˆıne de d´ eclenchement de l’´ electronique frontale

La chaˆıne ´electronique de d´eclenchement de l’acquisition des GASSIPLEX, dans le cas d’une source de ⁵⁵F e, est sch´ematis´ee sur la figure 3.7. Les charges issues d’une ava-lanche induisent simultan´ement un signal sur la micro-grille et l’anode de mˆeme amplitude mais de signe oppos´e. Le signal de d´eclenchement est lu sur la micro-grille via un pr´e-amplificateur de charge (ORTEC 142IH) et est envoy´e `a un pr´e-amplificateur lin´eaire et un discriminateur “maison” `a fraction constante pour minimiser le ph´enom`ene de walk. Ces deux composants se doivent d’ˆetre suffisamment rapides pour traiter le signal en moins de

s) µ

delay ( T

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Gain

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Ne+10%CO2

Fig. 3.8 –Gain mesur´e avec les GASSIPLEX en fonction du retard appliqu´e `a la chaˆıne ´electronique de d´eclenchement.

1.2 µs, sans quoi le d´eclenchement de l’acquisition s’effectuera trop tard pour enregistrer le maximum de la charge mesur´e par les GASSIPLEX.

La gamme dynamique de cet amplificateur peu bruyant ´etant petite, un commutateur et un amplificateur logarithmique ont ´et´e ajout´es pour d´eclencher dans le cas des gains

´elev´es. Ce dispositif ´electronique g´en`ere ´egalement un veto que nous avons r´egl´e `a 20µs.

Les deux signaux (d´eclenchement et veto) sont alors envoy´es `a la carte “MUX” qui g`ere le contrˆole d’acquisition.

3.4.2 Ajustement du temps de d´ eclenchement

Le temps n´ecessaire pour former le signal de d´eclenchement ´etant de quelques centaines de nanosecondes, un retard a ´et´e ajout´e par l’interm´ediaire d’undual-timer afin d’ajuster le temps de d´eclenchement de l’acquisition `a 1,2 µs. La figure 3.8 montre la charge totale mesur´ee par les GASSIPLEX en fonction du retard appliqu´e (Tdelay) pour une tension de polarisation du d´etecteur donn´ee. Un maximum est atteint pour un retard de 400 ns environ. Notons que la courbe obtenue par cette technique d’´echantillonnage n’est en fait que la forme semi-gaussienne du signal d´elivr´e `a la sortie de l’amplificateur de mise en forme (SA) du circuit GASSIPLEX.

3.4.3 Gain du prototype

Une fois le r´eglage en temps de la chaˆıne de d´eclenchement effectu´e, nous avons proc´ed´e

`a une mesure de gain avec les GASSIPLEX et une source de ⁵⁵F e. Le gain total d’un

(kV/cm) Ea1

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Gain

103

104

105 PIM_track 50-125 µm (500LPI) GASSIPLEX

Fig. 3.9 – Gain mesur´e avec les GASSIPLEX en fonction du champ ´electrique d’amplification EA1. Le champ ´electriqueEA2 appliqu´e dans l’´etage de

pr´e-amplification ´etait de 36 kV/cm.

d´etecteur PIM de type 50-125 µm poss´edant une micro-grille de 500 LPI `a la sortie de l’´etage de pr´e-amplification est pr´esent´e sur la figure 3.9. Le gain ainsi mesur´e est en accord avec les r´esultats obtenus pour cette mˆeme configuration avec le prototype PIM 3 pr´esent´es au chapitre pr´ec´edent (Cf. Fig. 2.22).

3.4.4 Profil de la source

La position de la piste contenue dans uncluster⁴ayant le maximum de charge est pr´esent´ee sur la figure 3.10pour un gain du d´etecteur proche de 8000. Cette distribution repr´esente le profil de la source. Nous constatons sur celle-ci des “trous” situ´es `a un intervalle r´egulier (16 pistes soit ' 3 mm). Ce pas correspond `a celui de l’espaceur en kapton servant `a d´efinir la hauteur de l’´etage de pr´e-amplification pour cette configuration.

Notons que la zone morte li´ee aux plots d´efinissant la hauteur de l’´etage d’amplification au contact de l’anode n’est pas observable avec notre prototype `a 1 dimension.

Nous avons trac´e (sur la figure 3.11) la charge totale contenue dans chaque cluster en fonction de sa position. Le r´esultat montre que cette charge est sensiblement homog`ene sur toute la surface active du d´etecteur mais qu’elle chute d’environ 30 % (Cf. zoom `a droite) toutes les 16 pistes. L’espaceur en Kapton intercepte alors une partie non n´egligeable

4Un cluster de charge est constitu´e de toutes les pistes adjacentes cons´ecutives touch´ees lors d’un mˆeme ´ev´enement.

hpatternClust Entries 115011 Mean 253.5 RMS 34.74

Position du cluster

100 150 200 250 300 350 400

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

1800 hpatternClust

Entries 115011 Mean 253.5 RMS 34.74

Pos in X

Fig. 3.10 –Profil de la source de ⁵⁵F e mesur´e avec les GASSIPLEX en fonction de la position de “cluster” exprim´ee en num´ero de pistes.

de l’avalanche ´electronique lorsqu’elle est initi´ee `a proximit´e d’un barreau. En revanche, nous constatons qu’entre chaque barreau la charge est relativement uniforme ce qui montre qu’un espacement de 3 mm est suffisant pour obtenir un gap d’amplification homog`ene.

Conclusion

Ces mesures ont mis en ´evidence une bonne homog´en´eit´e de la r´eponse d’un d´etecteur PIM

`a deux ´etages d’amplification. Cependant, la zone morte engendr´ee par la pr´esence des barreaux en kapton dans l’´etage de pr´e-amplification n’est pas n´egligeable. Des solutions sont d’ores et d´ej`a envisag´ees pour minimiser cet artefact comme l’utilisation d’espaceurs de forme cylindrique ou conique tronqu´ee.