Dans un premier temps, le détecteur a subi un examen visuel avec un microscope de la marque Mitutoyo. Dans un premier temps, il a été possible d’identifier les causes probables de certaines pistes défectueuses du détecteur (Figure 4-22).
Performances des détecteurs Micromegas
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Figure 4-22 : Défauts mesurés à l’origine de courts circuits ayant obligé une opération sur les pistes concernées, ces pistes ont été désactivées pour la suite des mesures.
Dans un second temps, une analyse empirique de la forme et de l’apparence des trous d’amplification a permis d’identifier plusieurs types d’inhomogénéités. Le fond des trous ne montre pas le même matériau dans tous les cas (Figure 4-23). Parfois on observe la surface d’un métal semblable à la grille, ceci nous montre que l’on est bien en présence du cuivre qui constitue la grille. Mais dans d’autres cas, on observe une surface brillante avec des inclusions plus sombre qui ne sont pas représentatives du cuivre déposé. De par la construction d’un détecteur Micromegas Microbulk, il a été établi que cette couche correspond à du chrome qui est utilisé pour coller la couche de cuivre au Kapton. Dans le cas des trous présentant cette couche, il est probable que le trou n’ait pas été percé suffisamment profond ce qui explique l’apparition de cette couche.
Figure 4-23 : Etat de surface du fond des trous d’amplification. On observe une surface en cuivre sur l’image de gauche et à droite une surface en Chrome due à une attaque chimique insuffisante.
De nombreux trous présentent aussi une géométrie non standard. Les trous présentent une bande circulaire sombre qui occulte la surface de la piste, réduisant ainsi la surface disponible pour lire le signal. Certains trous sont même complètement recouverts. Cette surface noire est composée du Kapton mal percé.
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68 | A partir de ces observations, de nouvelles mesures plus systématiques ont été réalisées pour l’état des trous (Figure 4-24). Grâce à une observation optique de chacun des trous des pads, il est possible de mesurer différentes variables de chaque trou pour obtenir les valeurs suivantes :
• Le diamètre de l’ouverture du trou • Le diamètre au fond du trou • La hauteur du trou
A partir de ces valeurs, il a été possible d’établir une corrélation positive entre le diamètre au fond du trou et le gain.
Figure 4-24 : Zoom sur un ensemble de trous aux dimensions irrégulières, on observe ici des trous totalement recouverts de Kapton (Noir), partiellement recouvert (noir et gris clair) et normaux (gris clair).
Ces mesures mettent en évidence que le détecteur S2V1 possède un défaut de fabrication important au niveau de son espace d’amplification. Après des discussions avec le laboratoire ayant produit le détecteur, il a été estimé que l’origine du défaut provient d’un bain d’attaque chimique non adapté pour la fabrication de cette série. Des tests par la collaboration ont montré que ce défaut en particulier n’est pas présent pour les séries 1 et 3. Cependant, cette série montre qu’il faudra monitorer précisément la qualité de fabrication des détecteurs. Une variation importante du gain des détecteurs implique de déployer des moyens supplémentaires pour corriger les inhomogénéités du signal avant d’en réaliser la reconstruction.
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Figure 4-25 : Corrélation du gain des pixels avec le diamètre mesuré au fond des trous d’amplification. En retirant les données provenant d’une absence de mesure d’une des deux variables on peut observer deux populations. La première provient d’un ensemble de mesures où le diamètre de fond des trous d’amplification a été mal mesuré car ces trous sont situés en bordure des zones sans mesure. La seconde correspondant à la majorité des mesures réalisées, on observe alors une corrélation positive entre le diamètre mesurée et le gain du pixel.
Une étude cherchant à trouver des corrélations entre ces mesures et le gain du détecteur pour chacun des pixels. La carte de gain du détecteur présente des pixels où le gain est nul à cause de pistes coupées ou n’étant pas active (pistes 0 et 63 pour les deux axes). Les mesures optiques des trous soufrent elles aussi de limites qui sont dû à l’état de surface au fond des trous. Certains trous ne sont pas suffisamment creusés et présentent un fond réfléchissant la lumière du microscope plus intensément que le cuivre sensé se trouver à la place. Il n’a pas été possible de régler la prise de mesure automatique pour réussir à prendre une image des deux types de trous en une seule prise. La mesure a ainsi été rendue impossible dans le cas des trous présentant du chrome. Ceci donne lieu à deux zones (en blanc dans la Figure 4-25) où la mesure est absente. Dans certains cas, la mesure aboutie mais donne lieu à une valeur aberrante notamment pour les points proches de ces zones blanches. Dans le cas qui nous intéresse, le diamètre au fond des trous a été surestimé. Une seconde méthode d’analyse basée sur l’analyse des contours des trous à partir d’un ensemble d’image haute résolution a permit de confirmer que ces valeurs étaient bien aberrantes. On observe alors une population de point montrant corrélation positive entre le diamètre au fond des trous et le gain du pixel concerné. (Figure 4-25)
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Chapitre 5. Reconstruction des
événements dans la TPC
PandaX-III
« Remember that REST is made by physicists for physicists who are supposed to toil and suffer till they become experts »
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