Le sîte sous-marin

Le sîte se situe sur un plateau marin au large de La Seyne-sur-Mer qui a été sélectionné par la collaboration afin d’y déployer le télescope. De coordonnées géographiques 42◦50!

N, 6◦10!E, ce plateau a une profondeur de 2475 m et se situe à environ 20 km des côtes françaises, au large de Toulon.

FIG.2.18: Position du sîte d’ANTARES au large des côtes de Toulon, à42◦50!N,6◦10!E

exac-tement.

Parmi les nombreux critères qui ont contribué au choix du site, la proximité des ins-tallations de l’IFREMER a été décisive. De plus, les infrastructures de FOSSELEV fa-cilitent le déploiement du matériel et minimisent le temps de déplacement entre la côte et l’aplomb du détecteur. Les opérations maritimes permettant de déployer le détecteur ne peuvent s’effectuer que si les conditions météorologiques répondent à des critères de beau temps pendant une durée de 3 jours : une hauteur de houle de moins de 1.5 m et une vitesse de vent inférieure à 25 noeuds (46 km.h!1).

Des mesures effectuées pendant quatre années aux abords du site, sur l’île de Por-querolles, montrent que ces exigences météorologiques sont remplies préférentiellement entre Mai et Septembre à un rythme de plus de 5 fois par mois. Le fond marin devant accueillir les éléments du détecteur a été exploré et inspecté en 1998 par un submersible de l’IFREMER. Les mesures bathymétriques effectuées sur une zone de 300 & 300 m indiquent un dénivelé d’environ 5 m (" 1, 7 %) et l’absence d’anomalies topologiques (épaves, roches, etc.). De plus, des carottages du sol durant l’expédition, ont révélé que le sol est constitué d’une couche solide adaptée à l’immersion des structures d’ANTARES. 2.4.2.3 La numérisation des signaux

La distorsion et l’atténuation du signal lors d’une transmission analogique, via un câble de 40 km de long, est trop importante pour être une solution acceptable. La colla-boration ANTARES a donc choisi de numériser les signaux des PMTs in situ avant de les envoyer à la terre. Ceci est réalisé par un circuit intégré à architecture ARS (Analog Ring Sampler). La majeure partie des signaux, plus de 98%, essentiellement dus au bruit de fond de bioluminescence, possède une charge correspondant à un photoélectron (1 pe). Au fur et à mesure que l’énergie des particules chargées augmente, la lumière ˇCerenkov

émise devient susceptible d’éclairer différents PMTs avec plusieurs photons conduisant à un signal unique, si leur écart en temps est inférieur au temps d’intégration du signal, avec une charge collectée supérieure à un photoélectron (pe).

Tous les signaux à 1 pe recueillis à la sortie du PMT ont une forme similaire, et

FIG.2.19: Discrimination de la forme des signaux à l’aide d’un gabarit en temps t et en amplitude

A. Si le Signal est à l’intérieur du gabarit, il est traité en mode Single PhotoElectron SPE (en haut à gauche). Si le temps d’impulsion est très large (en haut à droite), l’am-plitude est très grande (an bas à gauche) ou des impulsions multiples (en bas à droite), il est traité en mode WaveForm WF.

ne différent que par le temps d’arrivée de l’impulsion et la valeur précise de la charge. Un mode spécifique de fonctionnement, nommé mode SPE pour Single PhotoElectron (photoélectron simple), est alors utilisé. Le temps de l’impulsion est défini par le passage du signal au dessus d’un seuil L0 ("1/3 pe) et l’amplitude par une intégration de la charge du signal pendant 33 ns (8 ns avant le passage du seuil L0 et 25 ns après). Pour les signaux ayant une structure plus complexe que le SPE, un second mode de fonctionnement existe : le mode WF pour WaveForm (forme de l’onde). Dans ce cas, le signal est échantillonné, à une fréquence pouvant varier de 0.3 à 1 GHz (0.7 GHz en fonctionnement normal), et échantillonné dans 128 mémoires analogiques, numérisé par un ADC à 1 MHz, et enfin transmis à la côte pour une analyse de forme.

Le choix de traiter une impulsion donnée par l’un ou l’autre des deux modes est effec-tué par un discriminateur de forme d’impulsion (PSD pour Pulse Shape Discriminator). Le signal du phototube est comparé à un gabarit standard, en fig. 2.19, qui n’accepte que les signaux compatibles avec le signal d’un photoélectron unique (temps de l’impulsion inférieure à 20 ns et amplitude inférieure à 2.5 pe). Si le gabarit contient le signal, le mode SPE est utilisé. Dans le cas contraire, c’est le mode WF. Les valeurs limites utilisées pour le gabarit sont un compromis entre le débit de données maximal et la quantité d’infor-mation enregistrée pour le signal. En effet, un événement WF occupe 519 octets contre 6 octets pour un événement SPE. Par ailleurs, un événement WF induit un temps mort associé à son traitement d’environ 200 Mb.s!1alors qu’il n’est que d’environ 300 ns pour un SPE. Afin de diminuer ce temps mort, il a été décidé d’installer deux ARS pour nu-mériser les signaux issus d’un seul OM (si un ARS est occupé à traiter un événement WF alors qu’un autre se présente, c’est le second ARS qui prend le relais). Dans la pratique, le mode WF n’est utilisé que lors des prises de données d’étalonnage et le mode SPE est forcé pour les prises de données d’acquisition, quelle que soit le diagnostic du PSD.

La mesure du temps d’arrivée des impulsions est obtenue grâce à une horloge caden-cée à 20 MHz, soit une période de 50 ns. Entre deux impulsions d’horloge, un conver-tisseur temps-impulsion (TVC pour Time to Voltage Converter) est utilisé pour affiner la mesure avec une précision de l’ordre de 0.1 ns. Le fonctionnement d’un TVC est illustré par la fig. 2.20.

2.4.2.4 L’acquisition

Le mode d’acquisition des données n’utilise, pour l’instant, que le mode SPE. Le résultat de la numérisation du signal par l’ARS est écrit sur 6 octets :

– le premier octet contient le numéro de l’ARS sur la carte mère, le type de donnée (SPE, WF), le type d’événement (si c’est un événement type SPE ou un événement type WF) ;

– les trois octets suivants contiennent le temps donné par l’horloge ; – le cinquième retranscrit le résultat du TVC ;

– le dernier celui de l’ADC.

Ces six octets sont envoyés en même temps que les informations fournies par le com-pas et l’hydrophone à la carte d’acquisition (DAQ) du module local de control (LCM),

avec un débit de 25 Mb/s. Le LCM collecte les données des cartes DAQ des six ARSs de l’étage durant environ 104 ms, puis envoie toutes les informations au module local de control maître (MLCM) du quatrième étage du secteur, à un taux de 100 Mb/s. Le MLCM combine les données des LCMs des cinq étages puis transforme le signal électrique en si-gnal optique avec une technologie DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) et le transfère au module de control de la ligne (SCM String Control Module) à un débit de 1Gb/s. Enfin, le SCM centralise les signaux de chaque MLCM des cinq secteurs puis l’envoie à la salle de contrôle à terre via la boîte de jonction. La fig. 2.21 illustre ce chemi-nement des données. Les informations ainsi récoltées sont alors traitées selon différents filtres.