Validation de la correction géométrique C Geom par des mesures ex-

obtenir. En eet, la solution la plus simple serait d'utiliser des rayonnements gamma an de sonder la profondeur du bloc mais il n'est alors possible que de prévoir la position moyenne de l'interaction du rayonnement. La correction géométrique va être testée à l'aide d'une source d'électrons de conversion du207Bi (976 keV) placée en diérents points de la face avant et arrière du scintillateur (gure5.4). Les mesures sont réalisées en trois étapes. Premièrement, une mesure sans la présence de la source de 207Bi est eectuée an de caractériser le spectre de bruit de fond. Ensuite, la mesure est réalisée avec la source dans la conguration désirée puis avec la présence d'un absorbeur en aluminium. Cet absorbeur permet d'arrêter l'ensemble des électrons de conversion pour obtenir le spectre des rayonnements gamma de la source qui sera soustrait du spectre total.

Source de 207Bi en face avant du scintillateur

Pour la face avant du scintillateur, l'énergie visible obtenue au niveau des marches et des coins pour plusieurs modules optiques a pu être mesurée (gure5.4). L'énergie visible au centre de la face avant permet l'étalonnage de la réponse de chaque module optique, la simulation en position centrale étant normalisée à cette valeur. De plus, étant donné qu'on se situe loin de la photocathode, la totalité de celle-ci est illuminée de façon homogène. Les diérences de non-uniformité de la photocathode

Figure 5.4: Schéma des diérentes positions (points rouges) de la source de 207Bi lors des tests de vérication de la correction géométrique CGeom.

entre les diérents PMs n'ont pas d'impacts sur ce type de mesures. L'ensemble des résultats est présenté dans le tableau 5.1. Les incertitudes sont calculées à partir de l'erreur sur la valeur de l'ajustement de la distribution en charge et prend aussi en compte l'écart type existant entre les mesures réalisées sur les diérentes marches ou coins du module optique étudié. On constate que l'ajout de la correction géométrique est le seul moyen de reproduire les eets de collection de lumière au niveau de la face avant du scintillateur.

Module optique (SN8) ^Evisible (keV)

Centrale Marche Coin

437 (Expérimental) 979 ± 5 964 ± 10 929 ± 10 438 (Expérimental) 954 ± 10 924 ± 10 441 (Expérimental) 954 ± 10 914 ± 10 442 (Expérimental) 964 ± 10 934 ± 10 443 (Expérimental) 969 ± 10 948 ± 10 444 (Expérimental) 964 ± 10 939 ± 10 Moyenne* (Expérimental) 962 ± 6 931 ± 11

Simulation (avec CGeom) 979 ± 5 967 ± 5 933 ± 5

Simulation (sans CGeom) 979 ± 5 979 ± 5 979 ± 5

*l'incertitude sur la moyenne correspond à l'écart type de la distribution

Table 5.1: Mesures de l'énergie visible dans diérentes congurations de prise de données avec une source de207Bi placée en diérents points de la face avant de six modules optiques de SuperNEMO (type SN8). Les données expérimentales sont comparées aux simulations réalisées avec et sans application de la correction géométrique.

Source de 207Bi en face arrière du scintillateur

Dans cette conguration, la source est placée aux quatre points cardinaux autour du PM comme représenté gure5.4. Le repère est déni par rapport à la position de la première dynode (SUD) du PM (gure 4.10). Contrairement aux mesures en face avant du scintillateur, le dépôt d'énergie et la production de lumière se font à proximité immédiate de la photocathode. Pour prendre en compte précisément l'eet de la non-uniformité de la réponse du PM en fonction du point d'impact sur la photocathode, nous utiliserons les données d'uniformité anodique correspondant au PM de référence testé. Les résultats sont présentés dans le tableau5.2. L'énergie visible obtenue est très variable en fonction de la position de la source. On compte en eet jusqu'à environ 160 keV d'écart entre les positions SUD et EST/OUEST. Sur les gures 5.5a et 5.5b, on peut observer la cartographie de l'ecacité de collection du PM établie à partir des données fournies par HAMAMATSU ainsi que les diérents points d'impacts de photons de scintillation en fonction de la position de la source. Ces impacts sont concentrés dans la zone du dépôt en énergie. Dans la conguration SUD, cette zone située en arrière de la première dynode entraine une mauvaise collection des photoélectrons. A l'inverse, quand la source est positionnée à l'EST, la focalisation des photons de scintillation a lieu dans une zone où la collection est meilleure, augmentant de ce fait l'énergie visible obtenue. Cependant, même si les diérences d'énergie visible mesurée entre les positions sont globalement respectées, il est plus dicile de reproduire exactement les valeurs obtenues expérimentalement. Cela est lié au fait que l'ecacité de collection des photoélectrons n'a été mesurée par HAMAMATSU que pour quatre axes représentés sur la gure3.10. La cartographie complète utilisée pour la simulation provient d'une interpolation entre les diérents points mesurés. La simulation permet toutefois de se rapprocher de la réalité dans une conguration d'évènements qui sera, dans tous les cas, très exceptionnelle dans les analyses futures de SuperNEMO.

Module Optique 448 (Type SN8) ^Evisible (keV)

NORD SUD EST OUEST

Expérimental 851 ± 10 818 ± 10 977 ± 10 987 ± 10

Simulation avec CGeom 907 ± 5 768 ± 5 1024 ± 5 976 ± 5 Simulation sans CGeom 979 ± 5 979 ± 5 979 ± 5 979 ± 5 Table 5.2: Mesures de l'énergie visible dans diérentes congurations de prises de données avec une source de207Bi placée au niveau de la face arrière d'un module optique. Les données expérimentales sont comparées aux simulations réalisées avec et sans application de la correction géométrique.

La même étude est ensuite reprise pour cinq autres modules optiques en comparant les données mesurées avec les données simulées à partir, cette fois, de la moyenne des ecacités de collection des photoélectrons. Ces résultats sont présentés dans le tableau 5.3. Les variations observées pour les diérents modules optiques à une position de la source donnée montre bien qu'une reproduction des données pour chaque PM est impossible sans une mesure précise des paramètres optiques associés. Néanmoins, les variations relatives entre les diérentes positions sont respectées. L'énergie visible est globalement plus importante si la source est positionnée à l'EST et diminue fortement quand la source est située derrière la première dynode au SUD.

En conclusion, bien qu'il soit dicile de reproduire exactement chaque donnée expérimentale dans le cadre de congurations exotiques, la prise en compte de la correction géométrique apporte une information supplémentaire vers une modélisation plus réaliste de l'énergie et elle doit être prise en compte pour le démonstrateur SuperNEMO.

(a) (b)

Figure 5.5: Aperçu de l'ecacité de collection (normalisée à 1) en fonction du lieu de création du photoélectron au niveau de la photocathode et points d'impact des photons de scintillation en noir sur la photocathode dans le cas où la source est positionnée au SUD (a) et à l'EST (b).

Ref. module optique (Type SN8) ^Evisible (keV)

NORD SUD EST OUEST

448 (Expérimental) 851 ± 10 818 ± 10 977 ± 10 987 ± 10 427 (Expérimental) 986 ± 10 918 ± 10 1010 ± 10 980 ± 10 452 (Expérimental) 920 ± 10 910 ± 10 1260 ± 10 1020 ± 10 445 (Expérimental) 910 ± 10 820 ± 10 1115 ± 10 930 ± 10 443 (Expérimental) 879 ± 10 819 ± 10 1090 ± 10 917 ± 10 Moyenne* (Expérimental) 909 ± 46 857 ± 53 1090 ± 99 967 ± 38

Simulation avec CGeom 828 ± 5 788 ± 5 1018 ± 5 984 ± 5 Simulation sans CGeom 979 ± 5 979 ± 5 979 ± 5 979 ± 5

*l'incertitude sur la moyenne correspond à l'écart type de la distribution

Table 5.3: Mesures et simulations de l'énergie visible dans diérentes congurations de prise de données avec une source de 207Bi placée en diérents points de la face arrière pour cinq modules optiques de SuperNEMO (type SN8). Les données expérimentales sont comparées aux simulations avec et sans application de la correction géométrique.