S ERVICE I NSTRUMENTATION

In document RAPPORT D ACTIVITÉ (Page 73-77)

Fig 2 : Face arrière (anode) avec plage d’accueil des résistances / Zoom face avant Flex

Les détecteurs gazeux, en revanche, sont intégralement développés et réalisés par le service d’instrumentation. Nous disposons d’un évaporateur équipé d’un canon à électron, qui permet de mettre en œuvre les techniques complexes de masquage utilisées pour le design d’électrodes particulières de chambres d’ionisation strippées ou à pads, ou bien de dégradeurs de champ pour les chambres à dérive, par exemple. Les circuits imprimés (Epoxy ou Kapton) dessinés avec le logiciel de CAO Altium Designer assurent le maintien mécanique et la gestion des signaux des éléments de mesures.

Les détecteurs solides (type silicium ou germanium) sont systématiquement achetés et le service dispose de moyens de test et de qualification de leurs performances.

Mais nous travaillons également sur le développement de détecteurs diamant utilisés pour le contrôle faisceau ou comme cibles actives dans certaines expériences. Ces diamants, fabriqués par pulvérisation cathodique, sont achetés bruts chezelementsix™et le laboratoire élabore les masques d’évaporation permettant de les adapter précisément aux besoins (généralement des strips X et Y avec anneau de garde). La technique très particulière de tenue de l’évaporation nécessite la mise en œuvre de dépôts primaire d’accrochage et de recuit du détecteur afin d’augmenter la robustesse de la métallisation.

Acquisition numérique FASTER

D

epuis quelques années, une action de recherche et développement est menée au sein des services techniques du laboratoire pour développer un nouveau système d’acquisition de données numériques, ce projet est nommé FASTER (http://faster.in2p3.fr). En effet, les détecteurs de physique nucléaire développés au laboratoire sont de plus en plus performants et nécessitent une acquisition capable d’exploiter ces performances.

Les systèmes d’acquisitions en physique nucléaire d’aujourd’hui voient leurs performances limitées en raison des technologies utilisées (utilisation de bus parallèle, reconstruction de l’événement par la technique du temps mort commun, réalisation des fonctions de mesure de charge, mesure d’amplitude et mesure de temps en analogique).

Le but de FASTER est de développer un système d’acquisition, de contrôle et commande dont les contraintes principales sont les suivantes :

Fig. 3 : Chambre d’ionisation à localisation par strips DOSION (Radiobiologie)

Fig. 4 : Chambre d’ionisation avec Pad central d’étalonnage pour le contrôle de la

radiothérapie

Fig. 5 : Diamant à strip – Faisceaulogie SPIRAL2

Une plate-forme modulaire entièrement configurable et extensible (standard de module).

La reprogrammation à volonté et à distance des FPGA.

La communication montante, descendante à très haut débit.

La synchronisation de l’ensemble du système par une distribution d’horloge.

La possibilité d’extension du système.

Une infrastructure électronique basée sur des standards industriels.

Le traitement numérique des signaux.

De multiples niveaux de décisions (trigger local, régional, global).

Une grande variété de modes de décision (sélections, filtrages, contre-réactions, traitements en ligne).

L’introspection du système.

Une topologie d'arbre n-aire.

Aucun a priori sur l'expérience.

Pour le développement de ce système, nous utilisons les compétences en électronique du service instrumentation pour la conception et le développement de cartes électroniques à base de FPGA. Le développement du programme de ces FPGA en VHDL et le développement des algorithmes temps réels sont réalisés par le service. La partie logicielle de ce projet est réalisée par le groupe informatique qui utilise les langages ADA et Python.

La grande modularité du système, les performances et l’utilisation du standard microTCA permettent au projet FASTER de répondre rapidement aux différentes exigences des utilisateurs répartis dans plusieurs pays :

Belgium : Université de Leuven,

France : Université de Paris-Sud, CIMAP, LPC-Caen, IPHC, CEA, Spain : Université de Granada,

Switzerland : PSI, CERN (Isolde), USA : CENPA, Argonne, MSU.

Fig. 6 : Chassis microTCA avec 6 cartes FASTER

En conclusion, le système FASTER donne aux chercheurs un outil performant facile d’emploi qui leur permet d’accéder à de nouvelles informations sur les phénomènes de physique.

Le contrôle et commande des dispositifs expérimentaux

L

e service instrumentation conçoit et développe les automatismes et le contrôle et commande nécessaire aux expériences de physique.

Les automates programmables sont généralement utilisés pour la gestion des enceintes à vide et l’injection ou la circulation des gaz utilisés par les détecteurs gazeux.

Un logiciel de contrôle et commande léger et flexible a été développé par le service instrumentation il y a quelques années. Il permet de piloter à distance des équipements hétérogènes tels que des alimentations, des pompes à vide, des générateurs, etc… Ce logiciel a permis de piloter le piège de Paul situé sur la ligne « LIRAT » au GANIL et le démonstrateur du RFQ-Cooler pour le projet SPIRAL2.

Ces deux dernières années, le logiciel a été complété par une couche de haut niveau pour l’interface homme-machine.

Les techniques du vide

L

es activités des techniques du vide au laboratoire concernent l’étude des besoins pour les expériences, la gestion des appareils de production et de mesure, la formation des utilisateurs et le contrôle d’étanchéité des ensembles mécaniques.

Le démonstrateur du RFQ-Cooler pour SPIRAL 2 est l’exemple typique d’une étude complète d’un dispositif de vide poussé dans lequel nous injectons un gaz. L‘étude, le dimensionnement des systèmes de pompage et le calcul des pressions pour les dispositifs expérimentaux font partie des activités en matière de vide. Dans le cas d’injection de gaz dans un volume faisant partie d’un assemblage d’enceintes sous vide, il est important de calculer les pertes de charge ou conductances induites par les éléments mécaniques d’interconnexion de ces enceintes.

Fig. 7 : Interface de gestion du vide du démonstrateur de refroidisseur d’ions pour SPIRAL2

Ces calculs permettent de déterminer les pressions attendues dans les différentes parties de cet assemblage et de dimensionner les systèmes de pompage.

Le principal défi de cette installation vient du fait que le gaz est injecté en présence d’ions radioactifs. Ce gaz peu devenir potentiellement radioactif, il est donc stocké puis contrôlé avant d’être éliminé. Or, l’infrastructure de l’accélérateur ne possède pas la capacité de stockage nécessaire pour une période de fonctionnement complète, nous avons étudié un système de

« recyclage » de l’hélium permettant de réutiliser le gaz rejeté par les pompes à vide.

Pour réaliser des étuvages sous vide, nous avons conçu une enceinte ultravide équipée de cordons chauffants. Ils sont reliés à un système de régulation dont le rôle est d’amener progressivement cette enceinte à une température de 150 °C.

Le maintien de cette température, pendant quelques jours, active la désorption de la vapeur d’eau contenue dans les matériaux placés sous vide, permettant ainsi un gain de temps de pompage non négligeable pour atteindre la pression limite (qq 10-10mbar).

Cette vapeur d’eau peut également être apportée par l’injection de gaz sous vide nécessaire dans certaines applications expérimentales. Dans ce cas, afin de maintenir le taux de vapeur d’eau le plus bas possible, nous utilisons des pièges froids. Ce sont des réservoirs remplis d’azote liquide dont les parois placées sous vide permettent de fixer temporairement les molécules condensables.

Spectrométrie des rayonnements X et gamma

U

ne activité de spectrométrie X et gamma fonctionne en permanence au Laboratoire. Nous disposons de deux détecteurs Germanium hyper-purs et d’un détecteur Silicium-Lithium pour effectuer respectivement de la spectrométrie de photons gamma et X. Avec ces trois dispositifs, nous effectuons des mesures de faibles concentrations de radioéléments ou d’éléments stables dans des échantillons liquides ou solides. Pour mettre en évidence des éléments stables, nous utilisons la technique de fluorescence X avec deux sources d’excitation possibles : une source radioactive d’américium ou un générateur de rayons X.

Les intérêts de ces mesures sont nombreux et variées. Ils concernent les domaines de l’environnement, l’industrie, la biologie, etc…

Applications spécifiques :

Détection de rayonnements gamma : identification des radionucléides émetteurs gamma présents dans des échantillons et mesure de la radioactivité associée.

Détection de rayonnements X : mesure non destructive qualitative et quantitative de concentration d'éléments présents dans des échantillons liquides ou solides.

Applications possibles dans les domaines de la détection.

Recherche et contrôle de la pollution.

Secteur industriel : identification et concentration d'éléments dans la matière

Fig. 8 : Enceinte pour les tests en vide poussé.

Fig. 9 : Exemple de spectre gamma avec un détecteur Germanium hyper pur

Fig. 10 : Étude de l’iode dans les algues par fluorescence X

Missions

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a documentation a en charge la gestion de l’information scientifique et technique (IST) dans son ensemble. Fonction soutien de la recherche, son rôle est d’accompagner les chercheurs dans leurs recherches bibliographiques et d’optimiser l’accès aux différentes ressources documentaires. Les actions de la documentation sont également liées à l’exploitation des données de la recherche. Les publications scientifiques produites par le laboratoire sont disponibles par notre plate-forme de stockage de données institutionnelles en libre accès : HAL−IN2P3, via notre collectionhal.in2p3.fr/LPC-CAEN/fr/.

Ce mode de diffusion apporte une visibilité optimum aux publications. La production d’indicateurs bibliométriques, essentielle pour l’évaluation de nos tutelles, du laboratoire et des chercheurs est l’aboutissement de la chaine documentaire telle qu’elle est organisée au laboratoire.

Fontionnement

L

a bibliothèque du laboratoire dispose d’un fonds documentaire spécialisé dans notre thématique de recherche. Nos collections font partie du catalogue commun des bibliothèques de l’IN2P3, géré par un système de gestion de base de données en licence libre. Nos principales ressources documentaires sont négociées par nos partenaires (CNRS, ENSICAEN et Université de Caen Basse-Normandie). L’accès à la bibliothèque est réservé aux personnels et étudiants du laboratoire.

Le LPC dispose d’un outil collaboratif pour la gestion des documents techniques, (GDT) qui s’intègre dans le processus "Qualité - Projet" de l'IN2P3. En 2013, s’est initié le remplacement de l’outil actuel (EDMS) par (ATRIUM), un informaticien renforce désormais l’action de gestion locale par la documentaliste.

Réseau DEMOCRITE

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epuis 1986, les documentalistes de l’IN2P3 travaillent en réseau et mettent en commun leurs ressources au profit de la communauté scientifique de l’institut. Le réseau représente 19 personnes sur toute la France. Les rencontres annuelles du réseau ont eu lieu au CPPM de Marseille en 2013. Sandrine Guesnon représente le réseau DEMOCRITE depuis octobre 2012.

Communication

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epuis de nombreuses années, Le LPC s’engage fortement pour le transfert de connaissance vers le grand public (cf «Manisfestations grand public»). Dans ce sens, une Cellule Communication constituée de 10 personnes élabore l’ensemble des ces actions avec l’appui du personnel (cf «Organigramme»).

Correspondante Communication auprès de nos tutelles et de nos partenaires régionaux, Sandrine Guesnon coordonne la Cellule Com, exploite l’information à son maximum vers différents supports (sites web, rapports, brochures etc.) et dresse les bilans annuels. Olivier Lopez (Chercheur CNRS) assure les relations scientifiques et Julien Gibelin (Maitre de conférence) les relations culturelles.

Laboratoire de physique corpusculaire http://www.lpc-caen.in2p3.fr

Portail IST (IN2P3) http://documentalistes.in2p3.fr

Archives Ouvertes http://hal.in2p3.fr

Outils http://koha3.in2p3.fr

http://edms.in2p3.fr Ressources http://bibliosciences.inist.fr

http://scd.unicaen.fr/

Laboratoire de physique corpusculaire http://www.lpc-caen.in2p3.fr

Portail IST (IN2P3) http://documentalistes.in2p3.fr

Archives Ouvertes http://hal.in2p3.fr

Outils http://koha3.in2p3.fr

http://edms.in2p3.fr Ressources http://bibliosciences.inist.fr

http://scd.unicaen.fr/

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