de l'étalonnage du détecteur (partie III) que ces mesures permettent de contrôler les variations de plusieurs paramètres avec la température.
5.5 Le module de gestion d'une caméra
Le module de gestion contient 7 cartes, dont le CPU comme indiqué sur la gure 5.9. Il est en relation avec le module de déclenchement de la caméra et avec l'extérieur. Le module de déclenchement est en relation avec le module de déclenchement central, dont une partie, le module dit 'local', est situé dans la caméra, et l'autre partie, le module dit 'central', est situé dans le bâtiment de contrôle. Le système de déclenchement est détaillé dans le chapitre 6.
L'interface cPCI-CustomBus contient les informations concernant le déclenchement local. Ces informations sont transmises par le module de déclenchement de la caméra, et sont lues par le CPU. Elles concernent entre autres les numéros d'événements (de la caméra et du système de télescope), les secteurs ayant participé au déclenchement et l'adresse IP de la machine où les données doivent être envoyées.
La carte Registres permet de choisir la con guration de déclenchement de la caméra 5 et
reçoit en retour l'état de la caméra (en cours de traitement de données ou en attente de déclen- chement).
Un ensemble de 4 cartes FIFO de 4 voies chacune est l'intermédiaire entre le CPU et les tiroirs de la caméra : dans un sens, le CPU envoie les con gurations aux tiroirs, et dans l'autre sens, ces données d'acquisition ou de contrôle des tiroirs sont stockées dans les FIFO puis lues par le CPU.
La carte Ventilateurs et Température assure la mesure des températures en diérents points de la caméra et contrôle en retour la vitesse de rotation des ventilateurs. Elle gère l'ouver- ture/fermeture du capot de la caméra ainsi que la mise en route ou l'arrêt de l'alimentation des tiroirs et du module de déclenchement.
La carte GPS reçoit le signal de déclenchement de la caméra et est utilisée pour dater les événements : la date est stockée dans la carte avec une précision de 80 ns et un signal indiquant que la caméra est déclenchée est envoyé au CPU. Le CPU peut alors lire la date de l'événement dans la carte GPS au moment de mettre en forme les données.
Le CPU est l'intermédiaire principal entre la caméra et l'extérieur, via un câble ethernet. Cependant, un relais est aussi connecté à la salle de contrôle. Ce relais permet de contrôler le CPU depuis la salle de contrôle6. Il permet aussi de couper indépendamment les hautes tensions
des PMs.
5L'acquisition peut être déclenchée par un signal extérieur synchronisé sur des impulsions de LED par
exemple, par un signal fournit par le CPU, ou par un signal interne fonction de la lumière vue par la caméra elle-même lors des prises de données.
54 CHAPITRE 5. LES CAMÉRAS
Module de declenchement de la camera Module de gestion de la camera
Gestrig &
trigger mesures et controles des tiroirs
configuration des tiroirs
mesures de temperature ordres
informations trigger
trigger, informations trigger etat du trigger type de trigger FIFO Interface cPCI−cBus Registres Module local Module central CAMERA Declenchement ethernet ethernet trigger camera confirmation etat du trigger type de trigger GPS trigger CPU date trigger fast clear interruption Ventilateurs Temperatures
ventilateurs, thermometre, capot bus vers les tiroirs
central
relais
Fig. 5.9: Schéma des principaux échanges réalisés entre les diérentes cartes du module de gestion de la caméra. Les échanges avec le module de déclenchement sont aussi indiqués ( èches vides). Ils sont détaillés dans le chapitre 6.
Chapitre 6
Le système de déclenchement
Le déclenchement des imageurs Cherenkov atmosphérique a pour objectif de limiter la prise de données aux seuls événements correspondant à des gerbes et de réduire le bruit de fond lié à la luminosité du ciel. Une composante inévitable est le déclenchement des détecteurs sur les gerbes hadroniques qui dominent le taux de déclenchement et forment le bruit de fond lors de l'analyse.
Le déclenchement du système stéréoscopique H.E.S.S. a deux niveaux. Au premier niveau, chaque télescope déclenche localement à partir de la coïcidence temporelle des signaux de pixels situés dans un même secteur de la caméra. La sectorisation de la caméra, par groupes de 64 pixels, limite les déclenchements fortuits de la caméra sur le bruit de fond du ciel. Au second niveau, une coïncidence en temps de plusieurs télescopes est requise par le système de déclenchement central. Il en résulte trois paramètres ajustables :
le seuil par pixel S1 : nombre minimal de photo-électrons pour qu'un pixel contribue à
l'élaboration du signal de déclenchement d'un secteur,
le seuil par secteur S2 : nombre minimal de pixels par secteur pour que celui-ci déclenche
la lecture des données de la caméra,
le multiplicité de télescopes S3 : nombre minimal de caméras déclenchées en coïncidence
pour achever la lecture des données.
La résolution temporelle inférieure à 2,5 ns du système de déclenchement permet de limiter la contribution du bruit de fond du ciel. De plus, la prise de décision est rapide a n de limiter la profondeur mémoire nécessaire au stockage des données analogiques.
Après application des seuils S1 et S2, le taux de déclenchement d'un télescope unique est
dominé largement par le bruit de fond hadronique et muonique. La demande de coïncidence temporelle des déclenchements d'au moins deux télescopes permet de réduire ce bruit de fond signi cativement, en particulier le bruit de fond muonique. En eet, le rayonnement Cherenkov émis par les muons isolés qui tombent à proximité d'un télescope peut le déclencher mais la probabilité qu'un muon éclaire deux télescopes à la fois est très faible. De même, pour baisser le seuil en énergie du détecteur, les seuils au niveau du déclenchement sont optimisés pour être à la limite en dessous de laquelle les déclenchements fortuits sur du bruit de fond du ciel deviennent dominants. Le fait de demander des coïncidences entre plusieurs télescopes permet de réduire les déclenchements sur le bruit de fond du ciel. La stéréoscopie permet donc de diminuer les seuils de déclenchement de chaque caméra sans augmenter les déclenchements fortuits sur le bruit de fond du ciel ou les muons, et par suite de diminuer le seuil en énergie du système.
Le système de déclenchement central est composé d'un module central situé dans le bâtiment de contrôle et d'un module local dans chaque caméra. Les communications du module central
56 CHAPITRE 6. LE SYSTÈME DE DÉCLENCHEMENT
aux modules locaux se font par l'intermédiaire des bres optiques. La description complète du système est détaillée dans [72].
Après l'installation du deuxième télescope en juin 2003, les deux télescopes fonctionnaient indépendamment lors des prises de données. La reconstruction des événements stéréoscopiques était faite au moment de l'analyse en utilisant les dates des événements délivrées par un système GPS embarqué dans la caméra. Depuis l'installation du système de déclenchement central en juillet 2003, la stéréoscopie est réalisée en ligne lors de l'acquisition, c'est-à-dire que seuls les événements en coïncidence sont enregistrétrés. Cela permet de réduire le temps mort du système.
6.1 Déclenchement local des caméras
6.1.1 Sectorisation des caméras
La logique de déclenchement locale est basée sur une sectorisation de la caméra. La taille et la position des secteurs sont dé nies pour maximiser la probabilité de déclenchement sur une gerbe atmosphérique, tout en minimisant la probabilité de déclencher sur du bruit de fond. Les images de cascades Cherenkov de γ sont compactes : elles ont une taille de l'ordre de 1◦, ce qui
correspond à 6 pixels environ aux énergies caractéristiques de H.E.S.S.. Pour ne pas favoriser certaines orientations de cascades, les secteurs doivent donc avoir une taille de rayon de l'ordre de 6 pixels. A n de ne pas perdre d'e cacité de déclenchement pour les images partagées entre deux secteurs, ceux-ci se recouvrent partiellement.
Tous les PMs de la caméra contribuent à la formation du signal de déclenchement. Les 120 cartes analogiques sont notées de A10 à H91 sur la gure 6.1. Les 38 secteurs, notés de 1 à 38, sont formés de plusieurs cartes analogiques adjacentes. Ces secteurs sont glissants horizontalement et verticalement : le recouvrement entre secteurs adjacents est de deux cartes horizontalement et de quatre cartes verticalement. Chaque secteur regroupe 64 PMs.
Le déclenchement local d'une caméra est basé sur des signaux élaborés à deux niveaux. Dans chaque carte analogique, le nombre de pixels dont le signal dépasse le seuil S1 est compté. Dans
le module de déclenchement de la caméra, le nombre de pixels dépassant le seuil S1 est compté
pour chaque secteur. Ce nombre est alors comparé au seuil S2.
6.1.2 Voie de déclenchement élementaire d'une carte analogique
Les signaux des huit PMs associés à une carte analogique sont utilisés pour élaborer un signal de déclenchement élémentaire comme schématisé sur la gure 5.5 : après ampli cation d'un facteur 54,6, la sortie de chaque PM est comparée à un seuil programmable. Une somme analogique en temps des sorties des huit comparateurs permet alors de compter le nombre de PMs de la carte dont le signal dépasse le seuil. Cette somme est envoyée au module de déclenchement à l'arrière de la caméra où est élaboré le signal de déclenchement du télescope. Les pixels peuvent être individuellement activés ou désactivés avant l'entrée du sommateur.
La comparaison du signal au seuil S1 est faite avec un comparateur qui se déclenche lorsque
l'intégrale du signal au-dessus du seuil programmé dépasse (7, 5 ± 3)10−12V.s. La réponse du
6.2. PRINCIPE DU DÉCLENCHEMENT CENTRAL DE H.E.S.S. 57