Ensemble d'analyse multidimensionnelle de physique nucléaire

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Submitted on 1 Jan 1963

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Ensemble d’analyse multidimensionnelle de physique nucléaire

J.C. Brun, C. Victor

To cite this version:

J.C. Brun, C. Victor. Ensemble d’analyse multidimensionnelle de physique nucléaire. Journal de

Physique, 1963, 24 (11), pp.954-955. �10.1051/jphys:019630024011095400�. �jpa-00205686�

954.

ENSEMBLE D’ANALYSE MULTIDIMENSIONNELLE DE PHYSIQUE NUCLÉAIRE

Par J. C. BRUN et C. VICTOR,

Laboratoire Joliot-Curie, Orsay.

Résumé. - Un analyseur multidimensionnel a 106 canaux construit autour d’un ordinateur IBM 1620 est réalisé au Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucléaire. Cet ensemble analyse ^les

informations en corrélation venant de détecteurs linéaires ou digitaux. Le traitement quasi ^simul-

tané de l’information donne une grande souplesse ^à l’appareil.

Abstract.

A multidimensional analyser having ¹⁰⁶ channels, ^{and built around an IBM 1620} computer has been constructed at the Laboratorie Joliot-Curie de Physique Nucléaire. This

equipment analyses correlated information coming from linear or digital detectors. The proces-

sing of the information is practically simultaneous with storage ^and gives ^this equipment great versatility.

1,E JOURNAL DE PHYSIQUE TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Lors de la publication ^au Journal de Physique

et le Radium (Physique Appliquée, 1962, 23, ^n° 6,

129 A) ^{de notre} projet d’analyseur multidimen- sionnel nous avons montré, ^{comme de nombreux}

autres auteurs, ^{l’intérêt d’un} appareil permettant l’analyse ^en corrélation d’impulsions électriques. ^Un

tel appareil ^{a des} applications ^très intéressantes dans les expériences ^du type : particule-particule ;

gamma-gamma; ^{E -} (dE/dx), ^{etc... Il est évident} qu’il ^{est utile de} pouvoir ^{faire ces mesures en cor-}

rélation avec d’autres grandeurs, ^{soit la} position

d’une scintillation sur un ensemble de détecteurs,

soit un champ magnétique ; les données numé-

riques ^étant fournies par ^un appareil ^auxiliaire

délivrant l’information sous forme digitale.

Au cours de l’année des expériences ^{d’un autre} type ^{se sont} présentées ayant ^certaines analogies

avec l’analyse multidimensionnelle : hodographe

en corrélation de position. Dépouillement ^simul-

tané.d’informations codées provenant ^{de chambres}

à étincelles. Pour ces raisons l’analyseur ^multidi-

mensionnel doit pouvoir accepter ^les signaux ^li-

néaires (sondes ^à scintillations ; jonctions) ^{ou les} signaux digitaux (codeurs).

Adressage des événements.

Tous les exemples

ci-dessus imposent que l’appareil puisse ^recon-

naître un grand nombre d’événements différents.

En d’autres termes si on prend ^une corrélation _y-y le nombre de canaux doit être égal ^au produit ^du

nombre des canaux qui ^seraient analysés sépa-

rément sur chaque ^voie.

L’examen des besoins nous a conduit à réaliser

un appareil ayant ^une capacité ^{de 106 canaux à}

accès digital ^ou analogique. Pour des raisons tech- nologiques ^nous utilisons le code décimal-codé- binaire (1-2-4-8). L’appareil peut ^{donc lire et tra-}

vailler sur d es mots (adresses) de 6 chiffres. Les six

positions décimales des adresses ^{seront dans cet}

exposé appelées D 1, D 2, D3, D4, D5, D6. ^{Les adresses}

de 6 chiffres contiennent les éléments d’adresse des différentes mesures faites en corrélation. Supposons

par exemple ^une analyse ^de (E, deldx) ^{en fonction}

d’un champ magnétique ^Il. Ij’expérience ^{a trois}

dimensions :

La précision nécessaire des mesures des trois

grandeurs ^n’est pas forcément ^{la même et nous}

supposons dans ^cet exemple qu’il ^{suffît de}

Les six positions de l’adresse multidimension- nelle seront affectées par le physicien ^{selon sa} pré-

férence _par exemple ^{selon le} tableau _1, en tenant

compte ^{de la nature de} l’information (analogique

ou digitale) ; ^{l’adresse maximum étant} représentée

par le nombre 991499 dans ce cas.

TABLEAU 1

donnera l’adresse multidimensionnelle : 2 2 0 1 5 8.

C’est ^ce mot de 6 chiffres qui subira le traitement d’information.

Toute combinaison de dimension et de nombre maximum de canaux dont l’adresse multidimen- sionnelle est comprise ^{entre 000 000 et 999 999 doit}

être réalisable sur demande de l’expérimentateur.

Il y ^a donc dans notre appareil ⁶ entrées, ^linéaires

ou digitales (code 1, 2, 4, 8).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019630024011095400

955

Corrélation.

Les informations sont liées par

une corrélation qui peut ^être simple (coïncidence rapide) ^ou plus complexe, ^se traduisant de toute

façon par ^un ordre d’analyse. ^{Des éléments acces-}

soires de corrélation peuvent ^{être associés au} couple d’événements. Par exemple : stockage posi-

tif ou négatif ; changement ^{de nature} du calcul à effectuer (ces éventualités sont associées à chaque adresse). Enfin le convertisseur-coordinateur ^con- tient des éléments internes tempérant ^{la nature de}

la corrélation ce qui permet ^{entre autre} de réserver

D 1, D 2, D3, D4 pour ^une analyse multidimen- sionnelle et D5, D6 pour ^un sélecteur 99 canaux

indépendant. ^Toute combinaison de ce genre étant

possible ^{on peut} imaginer ^une corrélation à deux dimensions pilotée par ^un multicanal ou l’inverse.

Traitement de l’information.

Reprenons l’exemple précédent (tableau 1) ^et remarquons que la dimension Y à 149 canaux (soit ^{150 avec la} position 000), ^{ce nombre} représente l’adresse maxi-

mum sur cette dimension ; ^la détermination de ce

nombre a un rôle équivalent ^{au seuil} supérieur

des multicanaux classiques. ^Le nombre d’adresses totales n’est pas ^{106 dans ce cas mais :}

(99 + 1) . (149 ⁺ 1). (9 ⁺ 1)

^{1,5 X 105.}

Il est évidemment intéressant de se limiter sur

chaque ^{voie au} nombre d’adresses strictement né- cessaire pour la précision recherchée. Le traitement d’information le plus simple est celui nécessité par l’accumulation (établissement ^de l’histogramme

des adresses multidimensionnelles) ^il comporte

entre autres le calcul de l’adresse associée à l’adresse multidimensionnelle. Du point ^{de vue} mathématique ^{c’est un} changement ^de système ^de

numération. D’autres calculs peuvent ^{être effectués}

avant accumulation. Pour rendre l’appareil plus souple ^et pour pouvoir ^accéder plus facilement aux

résultats, ^{nous utilisons un} petit ordinateur qui

travaille pendant l’expérience.

Cet ordinateur comporte ^en plus d’une mémoire centrale à ferrites de 40 000 positions décimales,

deux dérouleurs de bandes magnétiques, ^{un lecteur}

de cartes, ^un organe de sortie analogique (présen-

tation des courbes), ^un organe de sortie numérique,

un dispositif de sortie de signaux codés 1-2-4-8 per- mettant éventuellement de reboucler l’appareil ^sur l’expérience ^elle-même (recherche automatique ^ide position optimum d’un détecteur par exemple). ^La capacité ^de chaque ^canal (nombre ^de coups) ^est

variable et optimisable ^selon l’expérience.

Vitesse de travail.

Nous avons intercalé une

mémoire tampon ^entre le convertisseur corrélateur et l’ordinateur pour régulariser ^{le flot d’infor-}

mations.

Dans l’état actuel les vitesses de traitement d’in- formation sont les suivantes :

Vitesse _{moyenne :} 250 événements par seconde

(programme ^{de calcul} compliqué) ; 350 événements par seconde (programme ^{de calcul} simple

^sto- ckage -).

Pouvoir de résolution : 26 événements en 1600

microsecondes ; 3 événements séparés de 15 micro- secondes (analyse d’amplitude) ; ³ événements sé-

parés de 3 microsecondes (entrée digitale).

L’appareil ^est synchronisable ^{avec un accélé-}

rateur pulsé ^{dans ces} limites. Hors ces limites, ^un temps ^mort apparait.

Circuits linéaires.

Les convertisseurs analo-

giques digitaux, y compris les circuits d’entrée ont les caractéristiques suivantes :

- Linéarité 10-3.

- Entrée + ^et

de 0 à 80 volts maximum

(avec atténuateur normalisant de 0 à 10 volts).

-

Loupe ^avec expansion jusqu’à ^{10 fois.}

L’analyse d’amplitude ^{se fait à} temps ^constant

et ne dure que 12 microsecondes.

Présentation des résultats.

Nous rappelons

que ^notre appareil ^{contient un} système ^d’oscil- loscopes permettant ^{de voir} pendant l’expérience

la carte des adresses ou les projections ^{du volume}

des adresses (plus ^{de 2} dimensions).

Le dépouillement final des résultats du travail d’un analyseur multidimensionnel est fastidieux et difficile. Pour ces raisons chaque ^{courbe est} pré-

sentée (sur appel ^de l’opérateur) ^en logarithmique

pour repérer rapidement les courbes intéressantes ; l’analyse détaillée linéaire se faisant sur appel,

par le poste d’interrogation de l’ordinateur. Une indication succincte sur l’aspect peut ^{aussi être}

obtenue sur machine ^{à écrire} (position ^{et surface}

des pics importants ; largeur ^à mi-hauteur ; ^nu-

méro de la courbe).

L’établissement de la courbe log, ^et les données succinctes ne prennent que 0,3 secondes par courbe de 100 points. ^{Soit un} temps ^de dépouillement pos- sible de 60 secondes pour ^toutes les courbes de section plane ^{selon X et selon Y de 100 canaux}

par 100 ^canaux. Ce temps est nettement inférieur

au temps nécessaire à là réflexion intellectuelle de

l’expérimentateur ^{sur les courbes.} Néanmoins, l’analyse multidimensionnelle ne peut ^{être vérita-}

blement exploitée que par ^un ordinateur.

Les programmes simples peuvent être traités sur

la machine elle-même. S’il _{faut par} contre un

calcul long, ^{une machine} plus puissante exploitera

les résultats stockés sur bande magnétique.

Nous avons pour l’instant mis ^au point ^{et testé} chaque ^{élément de cet ensemble.}

L’installation définitive est prévue pour fin

juillet, ^les premières expériences ^de physique pour

fin 1963.