Les pétales

Les pétales sont des structures de détection appelées ainsi en raison de leur forme trapé-zoïdale. Ils sont montés de part et d'autre de chaque disque de la mécanique comme l'illustre

Fig. 3.1  La structure mécanique du bouchon dans laquelle viennent s'insérer les pétales est visible à gauche tandis que le "bulkhead" du TEC- inséré dans le support du trajectographe ainsi que les panneaux et les câbles sont visibles sur la photographie de droite

Fig. 3.2  Vue schématique d'un disque du bouchon et des pétales montés de part et d'autre [46].

3.1. La description du bouchon 57 la gure 3.2. On appelle "pétales avant" les structures qui font face à la zone d'interaction. Ceux se trouvant sur l'autre face du disque sont appelés "pétales arrière". Sur chaque disque 8 "pétales avant" et 8 "pétales arrière" sont assemblés. Il y a un recouvrement en φ entre les "pétales avant" et "arrière" adjacents an d'assurer une couverture angulaire totale de la zone de détection, comme le montre la gure 3.2. Chaque bouchon étant constitué de 9 disques, 144 pétales sont nécessaires pour l'assemblage complet de chaque bouchon, soit 288 pour les deux bouchons du trajectographe. Pour assurer le remplacement d'éventuels pétales défectueux, 4 pétales de rechange ont été construits [27]. Les bouchons ont éte conçus pour permettre une production distribuée. Leur modularité assure l'accès aux composants défectueux durant l'intégration et la période d'arrêt annuel du LHC. Les "pétales avant" et "arrière" diérent de part leur forme mais également le nombre de modules montés dessus.

Les modules de silicium sont répartis sur les pétales en sept anneaux radiaux sur les deux faces des pétales (cf gure 3.4). Les faces A (respectivement C) des "pétales avant" (respecti-vement "arrière") font face au point d'interaction contrairement aux faces C (respecti(respecti-vement D). Pour une pseudo-rapidité donnée, le rayon croît pour les z croissants. Par conséquent pour assurer une couverture angulaire constante le long de l'axe z, tous les anneaux ne sont pas montés sur tous les disques (cf gure 1.8). Il existe 8 types de pétales qui dépendent du disque sur lequel sera positionné le pétale et du type de pétales, "avant" ou "arrière". Les caractéristiques des diérents pétales sont présentées dans les tables 3.1 et 3.2.

Pour assurer une couverture angulaire complète, des recouvrements entre sous-structures sont également nécessaires. Il y a un recouvrement en φ entre modules voisins d'un même anneau et un recouvrement radial entre modules d'anneaux voisins.

Les modules des anneaux 1 à 4 sont composés d'un senseur de 320 µm d'épaisseur tandis que les modules des anneaux 5 à 7 sont composés de deux senseurs de 500 µm d'épaisseur connectés entre eux. Le dépôt de charge électrique dépend de l'épaisseur du senseur tandis que le bruit est proportionnel à la longueur des pistes. Les modules les plus externes ayant des pistes plus longues, l'épaisseur doit être plus importante pour conserver un bon rapport S/B. Pour obtenir une information spatiale dans la direction radiale on utilise sur les anneaux 1, 2 et 5 des modules double-face. Ils sont composés de 2 modules, un module normal (N) dont les pistes sont orientées radialement et un module dit "stéréo" (S). Les deux modules sont montés dos à dos. Ainsi les pistes du module "stéréo" sont inclinées d'un angle de 100 mrad par rapport aux pistes du module normal. Ces modules double-face se distinguent également des autres modules par leur nombre de pistes qui est de 768 au lieu de 512. Pour permettre l'alignement laser du bouchon, des modules avec des senseurs anti-reets sont utilisés. Ces modules sont situés sur les anneaux 2 et 4 des "pétales arrière".

La structure du pétale sur laquelle sont montés les modules de silicium a été conçue pour être à la fois la moins dense possible et en même temps susamment rigide pour ne pas subir de déformation sous le poids des modules et de l'électronique. Tout comme la structure mécanique des bouchons, les pétales sont constitués de couches de bre de carbone composite en structure de nid d'abeilles, de sorte à limiter les pertes radiatives lors de la traversée des particules dans le trajectographe. Le refroidissement des pétales et les tensions d'alimentation font partie des services acheminés jusqu'aux pétales. A l'intérieur de la structure en nid d'abeille se trouve le circuit de refroidissement comme l'illustre la photographie 3.3. Les signaux électriques sont acheminés depuis les connecteurs placés sur le bord du pétale jusqu'aux modules en circulant au sein de circuit Kapton placé sur l'InterConnect Board (ICB) (cf gure 3.3). Trois groupes électriques alimentent l'ensemble des modules d'un pétale, on peut voir dans la table 3.2 l'appartenance aux groupes d'alimentation en fonction de la position sur le pétale.

"Pétale avant" "Pétale arrière"

Anneaux Nombre de modules Anneaux Nombre de modules

Disque 1 1,2,3,4,5,6,7 28 1,2,3,4,5,6,7 23 Disque 2 1,2,3,4,5,6,7 28 1,2,3,4,5,6,7 23 Disque 3 1,2,3,4,5,6,7 28 1,2,3,4,5,6,7 23 Disque 4 2,3,4,5,6,7 24 2,3,4,5,6,7 21 Disque 5 2,3,4,5,6,7 24 2,3,4,5,6,7 21 Disque 6 2,3,4,5,6,7 24 2,3,4,5,6,7 21 Disque 7 3,4,5,6,7 20 2,3,4,5,6,7 19 Disque 8 3,4,5,6,7 20 2,3,4,5,6,7 19 Disque 9 4,5,6,7 17 2,4,5,6,7 17

Tab. 3.1  Description des pétales en fonction de leur position dans la structure.

Anneau Nombre Groupe CCUM de Nombre de modules Nombre de modules

d'APVs électrique rattachement sur les "pétales avant" sur les "pétales arrière"

1 6 1 1 4 2 2 6 1 1 4 2 3 4 2 1 3 2 4 4 2 1 4 3 5 6 3 2 4 6 6 4 2 2 4 3 7 4 3 2 5 5

Tab. 3.2  Informations relatives aux modules en fonction de leur répartition par anneaux sur les pétales .

Fig. 3.3  Photographies du circuit de refroidissement situé au sein du pétale (à gauche) et de l'ICB d'un pétale (à droite)

3.1. La description du bouchon 59

Fig. 3.4  Photographies des deux vues d'un pétale "avant" pouvant aller sur les disques 1 à 3, la face A (à gauche) et la face B (à droite)