Electronique et acquisition 38 

Afin d'obtenir les informations exploitables des détecteurs, les signaux produits par ces derniers sont traités à l'aide de modules électroniques. Les chaines électroniques associées aux différents détecteurs sont détaillées ci-après.

Pour les détecteurs E1, E2xy et E3, les informations d'intérêt sont la perte d'énergie des noyaux ainsi que leur temps de vol entre la cible de production à l’entrée du spectromètre LISE et ces détecteurs. La chaine électronique utilisée pour le traitement des signaux fournis par E1 est visible Fig II.2-11 et est décrite ci-dessous. Elle est identique pour les deux autres détecteurs.

Le détecteur E1 fournit en sortie un signal énergie de faible amplitude. Il est tout d'abord pré- amplifié à l’aide d’un préamplificateur (noté PA sur la figure) placé le plus proche possible du détecteur afin de minimiser l'atténuation du signal et l'apparition de bruit. Il est ensuite envoyé dans un amplificateur, qui produit en sortie un signal de forme gaussienne dont l'amplitude est proportionnelle à l'énergie perdue dans le détecteur. Pour finir, ce signal est envoyé dans un ADC (Analog to Digital Converter) qui sert à convertir l'amplitude du signal analogique en nombre entier lorsqu'une fenêtre est ouverte pour autoriser le codage. Cette fenêtre est ouverte par le signal temps de E1 (sortie du deuxième Linear FanIn/FanOut noté "Trigger GMT", voir description de la partie Temps au paragraphe suivant). Lorsqu'une fenêtre de codage est ouverte, toutes les entrées de l'ADC sont codées, et pas uniquement celles concernant le détecteur E1.

Un signal temps est également fourni en sortie du détecteur. Il est tout d'abord pré-amplifié avant d’être envoyé dans un amplificateur rapide (TFA) qui, contrairement au traitement fait pour la voie énergie, n'a pas pour but de mettre en forme le signal mais de l’amplifier le plus rapidement possible en maximisant le rapport Signal sur Bruit. La sortie de ce TFA est alors envoyée sur un Discriminateur à Fraction Constante (CFD) qui va sélectionner les signaux dont l'amplitude est supérieure à un seuil fixé. La sortie de ce CFD est un signal logique d'amplitude négative constante (standard NIM). Ce dernier est alors transmis vers un Logic FanIn/FanOut, module dont le rôle est de dupliquer à l'identique le signal d'entrée dans ses différentes sorties. L'une est utilisée, comme expliqué au paragraphe précédent, comme déclenchement pour l'acquisition (trigger GMT voie 4). Une des autres sorties est envoyée vers les échelles de comptage. Enfin, deux autres servent comme signal "start" à deux TAC (Time to Amplitude Converter), dont l'un a pour « stop » la radiofréquence du cyclotron CSS2, et l'autre un signal "ou" de tous les cristaux de Germanium. Pour finir, les sorties de ces deux TAC sont envoyées dans le même ADC que le signal Energie, pour y être codé.

Pour le DSSSD, les grandeurs à récupérer sont l'énergie déposée dans les pistes X et Y par les

rayonnements β ainsi que les numéros des pistes touchées par les ces derniers et par les ions lourds. Chaque piste fournit un signal qui est tout d'abord, comme pour les autres détecteurs, pré-amplifié. Les chaines électroniques nécessaires pour ce traitement sont identiques en X et en Y. Seule la partie X (schématisée Fig II.2-12) sera donc explicitée ci-dessous.

Les signaux obtenus en sortie du préamplificateur sont envoyés vers un amplificateur de marque CAEN seize voies d’entrée. Le traitement pour les ions lourds et les rayonnements β

sera différent en sortie des PA. En effet, les ions lourds vont produire des signaux d’amplitude très élevée qui vont saturer les sorties de l’amplificateur, permettant uniquement de récupérer l’information sur le numéro de la piste dans laquelle ils sont implantés. Les rayonnements β, d’énergie plus faible, vont générer des signaux de faible amplitude permettant le codage de leur énergie en plus du marquage de la piste touchée. L’amplificateur CAEN possède trois voies de sortie :

- une sortie OUT à gain ajustable fournissant un signal gaussien d'amplitude positive utilisé pour le marquage des pistes touchées par les rayonnements β. Elle est tout d'abord dirigée vers deux inverseurs rapides à 8 voies avant d'être envoyé vers un discriminateur à seuil CAEN CT207. Comme pour le détecteur E1, cela permet de filtrer les signaux d'amplitude inférieure au seuil. Le discriminateur fournit seize signaux de sorties logiques redirigés vers un module U2M donnant l'indication sur les numéros des pistes dans lesquelles des rayonnements β ont été détectés. Ils sont également utilisés pour créer une validation pour le codage des entrées de l’ADC. Un « ou » de toutes les pistes β est également généré.

- une sortie XOUT correspondant à une multiplication par dix du signal OUT utilisée pour coder l’énergie déposée par les rayonnements β dans les pistes du DSSSD. Elle est envoyée directement dans un ADC.

- une sortie FOUT fournissant un signal de sortie très rapide, d'amplitude inverse à celui de OUT, et de gain faible, utilisée pour le marquage des pistes dans lesquelles les ions lourds sont implantés. Elle est directement envoyée dans un discriminateur CAMAC Lecroy 4413 dont la sortie est redirigée vers un autre module U2M. Le faible gain appliqué à cette sortie permet de la réserver uniquement aux ions lourds. En effet, les rayonnements β ne produiront pas des signaux d’amplitude suffisante pour dépasser le seuil du discriminateur utilisé dans cette partie de la chaine électronique.

Pour les cristaux de Germanium composant les clovers d'EXOGAM, la seule donnée utile

extraite a été l’énergie des rayonnements γ déposée dans les cristaux.

Le signal est en premier lieu pré-amplifié avant d'être envoyé dans un amplificateur CAEN 16 voies de même type que ceux utilisés pour le traitement des pistes X et Y du DSSSD (la voie 1 correspondant au cristal A1, la voie 2 au cristal A2, jusqu'à la voie 16 pour le cristal D4). La sortie XOUT est directement envoyée sur un ADC pour le codage des énergies individuelles des seize cristaux de Germanium, alors que la sortie FOUT est connectée aux entrées de deux discriminateur CAMAC FCC8 pour filtrer les signaux d'amplitude inférieure au seuil de détection fixé (~500 keV), ainsi que de créer une validation pour le codage des entrées de l'ADC. Le schéma de la chaine électronique associée est présenté Fig II.2-13.

Pour le détecteur Silicium veto, le traitement a pour but de récupérer l'énergie déposée par

les particules dans ce dernier, ainsi que d'obtenir un signal temps entre n'importe quelle particule le déclenchant et un "ou" des rayonnements β ou γ. Le schéma de la chaine électronique associée est présenté Fig II.2-14.

Ici encore, le signal passe avant tout dans un préamplificateur réglé sur un gain de 100mV/MeV. La sortie Energie est envoyée dans un amplificateur puis directement dans un ADC pour y être codée. La sortie Temps passe d'abord par un TFA suivi d'un CFD puis d'un Linear FanIn/FanOut, de la même manière et pour les mêmes raisons que celles décrites dans la partie concernant le détecteur E1. Une de ses sorties sert de déclenchement de l'acquisition (trigger GMT voie 5). Les deux autres servent à donner le signal "start" pour deux TAC dont les "stop" sont respectivement donnés par le "ou" des rayonnements β et le "ou" des rayonnements γ. Les sorties des TAC sont ensuite envoyées vers l'ADC pour y être codées. Enfin, une horloge a été utilisée durant toute la durée de l'expérience pour associer un temps à chaque évènement (avec comme référence t0 = 0, le début de l'expérience) permettant ensuite de faire des différences en temps entre deux évènements.

Fig II.2-11 - Schéma de la chaine électronique associé au traitement du signal issu de E1. Cette chaine est identique pour les détecteurs E2 et E3. PA = Préamplificateur, LogFiFo = Logic FanIn/FanOut, HF = radiofréquence CSS2.

Fig II.2-12 - Schéma de la chaine électronique associé au traitement du signal issu du DSSSD. Inv. = inverseur

Fig II.2-14 - Schéma de la chaine électronique associé au traitement du signal issu du veto.

II.3. Analyse  des  électrons  issus  de  la  décroissance  β  des