Durant cette thèse, j’ai participé activement à la refonte complète du logiciel de pilotage du spectromètre. Ce logiciel permet de réaliser des acquisitions où l’on alterne régulièrement le spin du faisceau incident. Mais deux particularités importantes ont été également implantées. Premièrement, ce logiciel inclut directement les fonctions liées aux mesures RMN (fonctions détaillées au paragraphe II.2.b). Ceci facilite la liaison neutrons-RMN omniprésente dans nos expériences. Deuxièmement, il permet une acquisition de neutrons résolue en temps.
Comptage simple :
Le système de comptage repose sur un ensemble de cartes développées au LLB. Le mode simple correspond à une acquisition en polarisation fixe ou alternée, mais non résolue en temps. Pour cela, le logiciel initialise la carte maîtresse (voir figure V.2), puis celle-ci gère le temps de comptage, le pilotage du flipper et le comptage du moniteur pour chaque alternance de spin.
Parallèlement, la carte mémoire reçoit du compteur les adresses des neutrons détectés et, si la carte maîtresse autorise le comptage, elle incrémente le bon pixel en fonction de l’état de spin en cours. A la fin du comptage, l’ordinateur lit le résultat sur la carte mémoire et sur la carte maîtresse.
Carte maîtresse Carte Mémoire Pilotage flipper Adresse détecteur On/Off Moniteur figure V.2 :
Système de comptage simple.
Comptage résolu en temps :
Cette nouvelle fonction du logiciel de comptage repose sur l’option « temps de vol » de la carte mémoire. Elle permet de découper une acquisition en une série de fenêtres de temps (initialement de durée identique) synchronisées sur une impulsion TTL (Top chopper). Pour pouvoir utiliser cette option dans le cadre de nos expériences de croissance de polarisation nucléaire, le système de DNPA résolue en temps devait répondre aux exigences suivantes :
• Avoir des fenêtres de l’ordre de la milliseconde pour un comptage total de l’ordre de dix secondes.
• Pouvoir piloter la fréquence de l’effet solide avec une résolution de quelques millisecondes et synchroniser le comptage sur ces alternances de fréquence.
• Pouvoir interrompre le comptage des neutrons au bout d’une alternance entière, afin de lire les data en cours d’acquisition, et cela, sans perturber le cycle de changement de fréquence de l’effet solide.
Pilotage Carcinotron Adresse détecteur Relais synchronisation On/Off Pilotage flipper Carte maîtresse Moniteur Carte Mémoire figure V.3 :
La carte mémoire permet de stocker 64 images de détecteur lorsque celui-ci a été ramené à 64*64 pixels (sinon on ne peut stocker que 16 images). Ceci permet d’attribuer 32 images à chaque alternance de fréquence. La carte mémoire a également été modifiée de façon à pouvoir affecter à chaque fenêtre, des durées différentes de 1 ms à 400 s. Ainsi, il est possible de créer une série de fenêtres d’une durée quelconque, comme par exemple une croissance géométrique.
Le pilotage de la fréquence du générateur hyperfréquence (carcinotron) se fait simplement en utilisant la sortie flipper de la carte maîtresse (voir figure V.3). L’initialisation des durées « up » et « down » permet maintenant de contrôler la durée de chaque alternance de fréquence. Le créneau TTL de cette sortie pilote le carcinotron et notifie à la carte mémoire quelle est la fréquence en cours de comptage. Ce créneau est également envoyé dans un premier système qui le convertit en une série d’impulsions, puis passe par un relais piloté par l’ordinateur, pour finir comme signal de synchronisation pour la carte mémoire (Top chopper). Ceci permet de synchroniser parfaitement le début des fenêtres de comptage avec les changements de fréquence, et ainsi, de ne perdre aucun neutron.
La carte mémoire utilisée interrompt le comptage lorsque sa mémoire est lue. Pour pouvoir lire les données pendant une acquisition (afin de sauvegarder périodiquement les résultats) nous avons donc besoin d’un système qui arrête le comptage à la fin d’une alternance, pour le relancer au début d’une autre. Sans cela, un certain nombre de fenêtres ne seraient pas, ou partiellement, comptées pendant la lecture des résultats. Il est également impossible d’interrompre le comptage sur la carte maîtresse car celle-ci contrôle l’alternance des fréquences d’effet solide. Si cette alternance est interrompue, on risque de débuter l’acquisition suivante avec des conditions initiales différentes, ou d’avoir en permanence des problèmes de régimes transitoires.
Pour pouvoir sauvegarder périodiquement les données (toutes les 15 minutes en général) nous avons utilisé un relais, piloté par l’ordinateur, qui permet de transmettre ou non les impulsions de synchronisation à la carte mémoire. Ainsi, pour lire les résultats, il suffit d’ouvrir la synchronisation et d’attendre la fin de l’alternance en cours. La carte mémoire ne redémarrant pas au moment de l’alternance suivante, les résultats pourront être lus et le relais sera refermé, permettant ainsi la reprise du comptage lors de l’alternance suivante. Un signal TTL « fenêtres actives », issu de la carte mémoire, permet de ne compter le moniteur que lorsqu’un comptage est effectivement en cours. Cependant, comme la carte maîtresse ne comporte que deux registres pour le moniteur, on ne dispose que d’un moniteur pour les 32 fenêtres de chaque alternance de fréquence. Ceci n’est pas très gênant car, compte tenu de la faible durée d’une alternance de fréquence, on peut négliger toute variation de l’intensité du faisceau (due aux fluctuations du réacteur) entre les différentes fenêtres d’une même alternance. Enfin, le pilotage du flipper est, dans ce mode, assumé directement par l’ordinateur. Il est ainsi possible de changer l’état de spin des neutrons incidents après chaque sauvegarde périodique.
Le système ainsi réalisé a parfaitement fonctionné et a permis, du fait de la parfaite synchronisation entre neutrons et effet solide, d’effectuer des acquisitions comportant des alternances plus rapides que celles réalisées à l’ILL ou au PSI. Des acquisitions où chaque alternance durait 32 ms ont en effet été entreprises. On peut enfin noter que ce système, installé initialement pour cette expérience, peut être utilisé dans de nombreuses mesures de DNPA où la résolution en temps peut être intéressante.