Gain en fonction de la g´ eom´ etrie de la micro-grille 2

La figure 2.22 pr´esente les r´esultats de mesures de gain effectu´ees avec la configuration pr´ec´edemment d´ecrite (50-125µm) pour quatre g´eom´etries de grille utilis´ees comme ´elec-trode inf´erieure de l’´etage de pr´e-amplification (µ-grille 2). La pression du m´elange gazeux utilis´e pour cette ´etude comparative (Ne+10%CO2) ´etait ajust´ee automatiquement `a la pression de consigne de 1040 mbar. Le champ d’amplification dans l’´etage A2 ´etait fix´e

`a 36 kV /cm et le champ de transfert `a 1 kV /cm, soit un rapport de champ 0,0278. Ces courbes mettent en ´evidence le rˆole de l’efficacit´e d’extraction `a la sortie de l’´etage de pr´e-amplification. En effet, en changeant la g´eom´etrie de la grille, il est possible d’aug-menter le gain effectif de pr´e-amplification de fa¸con significative et donc le gain total du d´etecteur. Par exemple, pour une grille de 200 LPI, le gain maximal est de 8.10⁴, tandis qu’il est proche de 2.10⁵ et de 3.10⁵ dans les cas des grilles 500 LPI et 670 LPI, respec-tivement. Pour le m´elange gazeux et le rapport de champ consid´er´e, ici, des gains plus importants sont observ´es pour les grilles 670 LPI et 1000 LPI en comparaison des autres types d’´electrodes.

Les mesures de gain ainsi que l’´etude syst´ematique men´ee pour l’extraction ´electronique indiquent que le gain effectif de l’´etage de pr´e-amplification peut ˆetre optimis´e en utilisant une grille de type 670 LPI dans le cas du m´elange gazeux Ne+10%CO2.

Nous allons pr´esenter, dans la suite de ce chapitre, les r´esultats obtenus avec diverses confi-gurations g´eom´etriques comportant une telle grille `a la sortie de l’´etage d’amplification A2.

2.4.4 Configurations 50-220 µm et 50-125 µm (670 LPI)

Le gain mesur´e pour une configuration g´eom´etrique tr`es asym´etrique, poss´edant un ´etage d’amplification de 50µm au contact de l’anode et d’un ´etage de pr´e-amplification dont la hauteur ´etait maintenue par un espaceur en kapton de 220 µm d’´epaisseur, est pr´esent´e sur la figure 2.23. Le gain mesur´e dans chaque ´etage d’amplification y est ´egalement repr´esent´e.

Des mesures r´ealis´ees dans des conditions similaires sont pr´esent´ees sur la figure 2.24pour un ´etage de pr´e-amplification d’une hauteur de 125 µm pour les deux configurations, les r´esultats montrent que :

– le gain total du d´etecteur varie exponentiellement avec le champ ´electrique EA1. – la pente correspondant au gain total est caract´eris´ee par l’´etage d’amplification au

contact de l’anode.

– le gain maximal observ´e avant l’apparition de d´echarges dans l’un des ´etages d’ampli-fication est ´egal `a 3.10⁵.

(kV/cm) Ea1

0 20 40 60 80 100

Gain

103

104

105

106

Ea2=20kV/cm Ea2=22kV/cm Ea2=24kV/cm Ea2=26kV/cm

µm G1 gain oliviera 50

µm G2 gain 223

Ne+10%CO

Fig. 2.23 – S´erie de mesures de gain obtenue avec une configuration 50-220 µm pour diff´erentes polarisations des grilles constituant les espaces d’amplification.

La pression du gaz ´etait maintenue constante `a une valeur de 1040 mbar.

(kV/cm) Ea1

0 20 40 60 80 100

Gain

103

104

105

106

Ea2=20kV/cm Ea2=24kV/cm Ea2=28kV/cm Ea2=32kV/cm Ea2=36kV/cm Ea2=40kV/cm

µm G1 gain CERN_mesh_50c 50

µm G2 gain 125

Ne+10%CO2

Fig. 2.24 – Gain mesur´e pour une configuration 50-125 µm avec une grille 670 LPI.

Et (kV/cm)

Fig. 2.25 –Gain en fonction du champ de transfert (ET) mesur´e avec la configuration 50-125 µm (670LPI). Le champ EA2 ´etait fix´e `a 36kV /cm et le champ EA1 `a 80kV /cm

pour cette s´erie de mesure.

Gain en fonction du champ de transfert (Et)

Nous avons ´egalement regard´e la r´eponse en gain du d´etecteur en fonction du champ

´electrique appliqu´e dans l’´etage de transfert. Les r´esultats obtenus avec la configuration 50-125 µm et une grille 670 LPI sont pr´esent´es sur la figure 2.25 pour des valeurs du champ ´electrique d’amplification ´egales `a 36kV /cmet 80kV /cm, respectivement. Le gain total du d´etecteur augmente de mani`ere quasiment lin´eaire lorsque le champ de transfert augmente jusqu’`a 1,3kV /cm. Au del`a de cette valeur, on constate un optimum proche de 2 kV /cmpour lequel le gain devient maximal. Cette observation est relativement simple

`a comprendre et est li´ee au produit entre le coefficient d’extraction (Cext(A2 → T)) et la transparence ´electronique de la grille au contact de l’anode (Te<sup>−</sup>(T → A1)). En effet, lorsque le champ de transfert est plus petit que 1,3 kV /cm, le rapport de champ associ´e au voisinage de la micro-grille 1 est sup´erieur `a 60 et la grille est alors compl`etement transparente. L’augmentation du gain observ´e est due `a l’augmentation du coefficient d’extraction avec le rapport de champ (^E₃₆^T). Tandis que pour un champ de transfert plus

´elev´e, la transmission `a travers la micro-grille au contact de l’anode n’est plus compl`ete.

Et (kV/cm)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

FWHM / E

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ne+10%CO2

Fig. 2.26 –R´esolution en ´energie en fonction du champ de transfert pour la configuration 50-125 µm (670 LPI).

R´esolution en ´energie en fonction du champ de transfert (E_t)

Nous pr´esentons sur la figure 2.26 la r´esolution en ´energie extraite des mesures de gain pr´ec´edemment comment´ees. Une r´esolution en ´energie tr`es bonne ('20% FWHM @ 5.9 keV) est observ´ee avec le m´elange gazeux `a base de n´eon ici test´e. Cette valeur est tr`es proche de la r´esolution en ´energie obtenue avec le d´etecteur MICROMEGAS avec le mˆeme gaz et pr´esent´ee au chapitre1. En outre, les r´esultats montrent une tr`es l´eg`ere d´egradation de cette r´esolution en ´energie lorsque le champ ´electrique de transfert devient sup´erieur `a 2 kV /cm.

2.5 Conclusion sur les mesures de caract´ erisation de