5.4.1 Principe de la localisation d’´ev`enements avec le
temps de mont´ee des signaux d’ionisation
La bande passante de notre ´electronique ´etant suffisamment large (≈ 7 MHz), il est possible de r´esoudre le transitoire des signaux ionisation (d’une dur´ee typique de 1 µs). La figure 5.18 montre la forme d’un ´ev`enement moyen du volume fiduciel au voisinage de la surface sup´erieure du bolom`etre. On distingue clairement la structure des signaux li´ee au temps de d´eplacement des porteurs vers les ´electrodes de collecte.
La forme du signal transitoire est li´ee `a la variation du potentiel de Ramo (cf 2.2.4). Sur la figure 3.8 (carte du potentiel de Ramo de la voie CS) on
Fig. 5.18 – Signal transitoire moyenn´e sur les ´electrodes CI et CS lors d’´ev`enements o`u la collecte se fait sur CS et CI uniquement (CS en rouge, CI en vert). Ce type d’´ev`enements provient d’un γ de la source de 241Am ayant interagi au voisinage de la surface sup´erieure mais dans le volume fiduciel car ces ´ev`enements ne d´eposent pas de charges sur l’´electrode VSS.
note que la variation de ce potentiel est importante proche de l’´electrode CS. L’essentiel de la charge est donc d´evelopp´e quand les porteurs sont proches de l’´electrode.
Sur la figure 5.18, le d´epˆot de charge a lieu dans le volume fiduciel mais `a cˆot´e de la surface sup´erieure, donc au voisinage de l’´electrode CS et loin de l’´electrode CI. La collecte des trous est plus lente que celle des ´electrons car dans ce cas les trous doivent parcourir toute la hauteur du bolom`etre pour atteindre l’´electrode o`u ils sont collect´es (´electrodes CI). Les ´electrons sont tr`es proches de l’´electrode o`u ils sont collect´es (´electrodes CS).
Le signal d´evelopp´e sur CS qui collecte les ´electrons (en rouge) pr´esente dans un premier temps un front de mont´ee rapide (a) puis une croissance plus lente du d´eveloppement du signal (b). Le front de mont´ee rapide (a) correspond `a la partie du signal d´evelopp´ee par les ´electrons lors de leur collecte sur CS ajout´ee de celle des trous qui s’´eloignent de l’´electrode CS en direction de l’´electrode CI (`a la fin de ce front de mont´ee rapide tous les ´electrons sont collect´es sur CS mais les trous ne sont pas encore collect´es). La seconde partie (b) correspond au d´eveloppement du signal par les trous seuls lors de leur parcours `a travers le d´etecteur.
En revanche le signal d´evelopp´e sur l’´electrode CI pr´esente dans un pre-mier temps une variation lente du signal (c) qui correspond `a la d´erive des ´electrons et des trous loin de l’´electrode CI (loin de cette ´electrode la va-riation du potentiel de collecte en fonction de la distance est lente). Puis la variation du signal devient plus importante (d) lorsque les trous s’approchent de l’´electrode de collecte (la variation de potentiel de Ramo de l’´electrode CI en fonction de la distance y est plus importante). Ainsi l’analyse du front de mont´ee des signaux permet de localiser la position d’impact de la particule dans le d´etecteur.
Le temps de mont´ee des signaux est plus long dans un bolom`etre `a ´electrodes interdigit´ees (sup´erieur `a 1 µs) que dans un bolom`etre `a ´electrodes planaires (quelques centaines de nanosecondes) car le champ moyen dans le volume est plus faible. Dans ce cas, une ´electronique d’une bande passante de 7 MHz est tout `a fait suffisante pour observer le transitoire des signaux.
5.4.2 Application `a la comparaison des ´ev`enements de
volume et de surface
Il est possible de pr´eciser la position d’interaction dans le bolom`etre en comparant la forme des signaux transitoires aux simulations de transport de charge [81]. Le principe de rejet des ´ev`enements de surface que l’on a d´ecrit pr´ec´edemment est compl`etement ind´ependant de ce type de mesure
r´esolue en temps, mais une localisation par observation du temps de mont´ee des signaux peut apporter une redondance qui pourrait ˆetre tr`es appr´eciable. En pratique cette localisation est toutefois rendue difficile `a basse ´energie `a cause de la diminution du rapport signal/bruit [57].
Cette propri´et´e peut ´egalement ˆetre utilis´ee comme outil de diagnostic des signaux (cf figure 5.19 o`u on voit le signal transitoire de signaux d’ionisation des voies CS et CI pour diff´erents lieux de d´epˆot d’´energie par des neutrons du fond radioactif du laboratoire dans le d´etecteur). Si l’´energie de l’´ev`enement est suffisamment ´elev´ee, on distingue clairement la diff´erence entre un signal provenant de la face sup´erieure, inf´erieure ou du centre du bolom`etre grˆace `a l’analyse des temps de mont´ee du signal.
Cette analyse de forme permet d’avoir le maximum possible d’informa-tions sur les ´ev`enements notamment des reculs nucl´eaires qui pourraient ˆetre observ´es en prise de donn´ees de recherche de mati`ere noire. Cela pourra constituer un argument tr`es fort pour valider la pr´esomption d’avoir observ´e un WIMP (les WIMPs interagissent de mani`ere homog`ene dans le volume du d´etecteur).
5.4.3 Application au cas des ´ev`enements des zones de
champ faible
Comme dit pr´ec´edemment, le d´etecteur pr´esente des zones de champ faible. La comparaison des signaux avec des simulations de d´erive des charges dans le bolom`etre [81] permet d’identifier les ´ev`enements provenant des zones de champ faible. La figure 5.20 pr´esente la comparaison des signaux transi-toires exp´erimentaux et simul´es pour un ´ev`enement de 60 keV provenant d’une zone de champ faible localis´e sur la surface sup´erieure du d´etecteur [79]. La ressemblance des signaux simul´es dans une zone de champ faible et du signal mesur´e tend `a montrer que cet ´ev`enement a bien eu lieu dans une zone de champ faible. Or la collecte de cette ´ev`enement est compl`ete. Les zones de champ faible ne semblent donc pas ˆetre des zones `a mauvaise collecte de charge bien que le champ y soit faible.