Magnitude apparente et magnitude absolue

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donnes en annexe B. On retiendra principalement qu'un PM est tombe en panne prati-quement des le debut du fonctionnement du detecteur n 1998, et qu'un deuxieme PM est lui aussi tombe en panne au printemps 1999. Tous les autres fonctionnent. Les raisons de ces pannes peuvent provenir des PMs eux-m^emes soumis a une pression de 3 bars. Neanmoins, tous ont ete testes a cette pression avant d'^etre montes dans le detecteur. Un autre disfonctionnement peut venir des bases electroniques des PMs. C'est actuellement l'hypothese la plus probable. Ces pannes (4% au total) n'ont pas entra^nees de baisse d'ecacite de detection et de rejet, comme nous le verrons ulterieurement.

3.2.4 Calibration du systeme PMs plus Scintillateur

3.2.4.1 Localisation des evenements dans le scintillateur

Lors d'un dep^ot en energie localise dans le scintillateur, ce dernier va generer isotropique-ment de la lumiere. Selon la position de ce dep^ot, l'angle solide sous lequel sont vus les PMs va varier (en 1

=Z

2), il va notamment ^etre sensible a la position longitudinale de ce dep^ot le long de l'axe z. Ajoutee a cela la dierence de longueur parcourue par la lumiere dans le liquide et donc d'absorbtion dans ce dernier, une dissymetrie supplementaire va se creer entre la lumiere collectee par les PMs du c^ote de la cathode et celle collectee du c^ote de l'anode. Le parametre d'asymetrie permet de localiser longitudinalement l'evenement dans le scintillateur :

Asym

= P PMAnode

Q

i; P PMCathode

Q

i P PMAnode

Q

i+P PMCathode

Q

i (3.2)

ou

Q

i est la charge collectee par le photomultiplicateur numero

i

. On voit sur la gure 3.15 la distribution de ce parametre pour une source de 137

Cs

donnant un gamma mono-energetique de 662 keV.

Le facteur d'asymetrie trouve est de 0

:

1920

:

004. En supposant que la relation qui relie le facteur d'asymetrie avec la position longitudinale est lineaire, la valeur trouvee corres-pond a une localisation de la source a 26

:

90

:

6

cm

par rapport au centre de la TPC vers l'anode, alors que la position exacte de la source est de 28

:cm

dans cette m^eme direction. Ce chire donne une idee de la capacite de localisation du systeme liquide plus PMs, et ce, malgre la complexite des chemins optiques que doivent parcourir les rayons lumineux a travers la TPC.

Il est clair qu'il va falloir corriger de ce facteur la lumiere collectee sur les PMs pour ne pas distordre les spectres obtenus dans le scintillateur.

3.2.4.2 Magnitude apparente et magnitude absolue

La quantite de lumiere directe sommee sur l'ensemble des PMs est appelee magnitude apparente. Le qualicatif d'apparente vient du fait que cette quantite n'est pas corrigee du probleme d'asymetrie resultant de la localisation geometrique de la source lumineuse.

Facteur d asymetrie coups 0 20 40 60 80 100 120 140 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fig. 3.15 { Facteur d'asymetrie pour une source ponctuelle de gammas

Pour la corriger et obtenir la magnitude absolue, il faut deconvoluer la relation qui la lie au facteur d'asymetrie. Pour ce faire, deux sources sont utilisees: du 137

Cs

donnant un gamma de 662 keV et du54

Mn

, donnant un gamma de 835 keV. Les schemas de desinte-gration ont ete donnes sur les gures 3.3 et 3.4.

Le circuit de declenchement permettant cette prise de donnees est celui appele anti-Compton bas (voir gure 3.5). Il comprend un seuil en energie d'environ 100 keV, ainsi qu'un critere de multiplicite necessitant au moins cinq PMs touches.

La magnitude apparente n'est autre que la somme des signaux individuels des PMs:

Q

Sr =

P 48

PM=1

Q

i; ou

Q

i est la charge integree du PM numero

i

, le piedestal correspondant au bruit de fond electronique etant soustrait.

Les gures 3.16 et 3.17 montre la magnitude apparente en fonction du facteur d'asymetrie. La dependance est parabolique au premier ordre (variation de l'angle solide) mais la pre-sence de la TPC comme une grosse bulle translucide a l'interieur du liquide scintillant complique notablement la collection de lumiere. Cela se traduit par une fonction du type:

Q

Sr=

Q

Sr0 (1; 0

:

134

Asym

2 + 2

:

289

Asym

4 ) | {z } fp(Asym) (3.3) ou

Q

S0 est la valeur de la magnitude au centre de l'anti-Compton. La magnitude absolue

Q

Sa s'obtient alors pour n'importe quel evenement de la maniere suivante:

Q

Sa=

Q

Sr

fp

(

Asym

) ^(3.4)

Les gures 3.18 et 3.19 montrent la magnitude absolue obtenue apres une telle correction en fonction du facteur d'asymetrie. L'ecacite de cette correction est neanmoins limitee pour

3.2. LE SYST 

EME ANTI-COMPTON 49

asymetrie

magnitude apparente (unite arbitraire)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fig. 3.16 { Dependance de la magni-tude apparente avec le facteur d'asyme-trie pour une source de 137

Cs

asymetrie

magnitude apparente (unite arbitraire)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fig. 3.17 { Dependance de la magni-tude apparente avec le facteur d'asyme-trie pour une source de54

Mn

asymetrie

magnitude absolue (unite arbitraire)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fig. 3.18 { Dependance de la magnitude absolue avec le facteur d'asymetrie pour une source de 137

Cs

asymetrie

magnitude absolue (unite arbitraire)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fig.3.19 { Dependance de la magnitude absolue avec le facteur d'asymetrie pour une source de 54

Mn

des valeurs elevees du parametre d'asymetrie. Les gures 3.18 et 3.19 tendent a montrer qu'en pratique la correction semble valable pour des valeurs dej

Asym

js'etendant jusqu'a 0.8, soit pour des dep^ots d'energie se produisant jusqu'a 28 cm du plan des PMs qui est l'ordre de grandeur du diametre d'un PM. Il semble normal qu'a cette distance la l'eet individuel des PMs soit plus important que l'eet general sur la correction.

3.2.4.3 Nombre de photo-electrons/MeV du liquide : methode de la deviation

Dans le document MUNU : Etude de la diffusion neutrino electron (Page 60-63)