Localisation de particules par chambre à étincelles

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Submitted on 1 Jan 1969

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Localisation de particules par chambre à étincelles

O. Beer, C. Laspalles, Y. Terrien, G. Vallois

To cite this version:

O. Beer, C. Laspalles, Y. Terrien, G. Vallois. Localisation de particules par chambre à étin- celles. Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1969, 4 (2), pp.305-306.

�10.1051/rphysap:0196900402030501�. �jpa-00243274�

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des rallonges ^{de 2 m de} long. Les chambres cylindriqucs

ont fonctionné avec les mêmes caractéristiques que lcs chambres planes, c’est-à-dire un intervalle de 6 mm et une tension de 4,5 kV. Il y ^{a en} moyenne 4 à 6 ^traces par événement ^et l’efficacité dans ces conditions était de 70 % après la reconstruction cinématique ^{et lEs}

critères de sélection dans le programme de dépouille-

ment sur IBM 360/75, ^{contre 90} % pour les chambres

planes ayant ^{2 à 3 traces} par événement.

FIG. 2.

Chambres cylindriques.

III. Acquisition des données (,~g. 3).

^L’ensemble

des chambres à étincelles planes ^et cylindriques ^totalise

environ 30 000 ferrites. Les ferrites sont regroupées ^sur

des matrices de 256 ferrites. _{Il y} a 120 matrices;

100 ,s après l’événement, ^{les ferrites sont lues sur} chaque matrice, par groupe de 32 ^en 8 fois chacune. L’enre-

FIG. 3.

Acquisition des données. Schéma de décodage.

gistrement d’un événement est effectué sur bande

magnétique par l’intermédiaire d’un PDP 8. Il com-

porte les coordonnées des ferrites qui ^{ont été sensibi-} lisées, ^et les informations provenant d’échelles de comptage ^au maximum de 14. A chaque ^événement,

environ 300 ferrites basculent, ^ce qui ^{conduit à un}

temps d’enregistrement ^{de 3 ms} (10 ys par mot).

L’ensemble réalisé, ^{chambre à} étincelles, ^matrices

à ferrites, enregistrement, programme de dépouille-

ment, ^{a été} désigné ^dans l’optique ^d’une standardisation

adaptable ^{à diverses} expériences ^{avec seulement des}

modifications dans les dimensions des chambres.

LOCALISATION DE PARTICULES PAR CHAMBRE A ÉTINCELLES

O. BEER, ^C. LASPALLES, ^{Y. TERRIEN et G.} VALLOIS,

Service de Physique ^{Nucléaire à} Moyenne Énergie, C.E.N., Saclay.

Résumé. - Le système de détection de particules par chambre à étincelles utilisé au cyclo-

tron de Saclay ^est décrit. La haute tension n’est appliquée ^{que pour des} particules ^de type donné, ^{et tout} déclenchement est automatiquement ^interdit pendant ^le temps ^{mort de la}

chambre. La localisation par partage ^de courant est améliorée par la normalisation du signal

de localisation par ^la charge ^totale traversant la chambre.

Abstract.

The spark-chamber particle ^detection system ^{used at the} Saclay cyclotron

is described. The high voltage ^is applied only ^{for the} type ^of particle ^desired. Any triggering

is automatically ^forbidden during the dead time of the chamber. The localisation by ^current

division is improved by the normalization of the localisation signal by ^{the total} charge ^which

flows across the chamber.

REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE ^{Tome 4,} JUIN 1969,

Pour étudier les réactions nucléaires avec une très bonne résolution, ^{tout en} pouvant ^{accéder aux résul-}

tats dès leur acquisition, ^{nous utilisons un} spectromètre magnétique ^sur la focale duquel ^les particules ^sont

localisées par ^une chambre à étincelles déjà partielle-

REVL’E DE PHYSIQUE APPI.-IQUÉE. - ^{T. 4. V°} 2. JL’I~’ 1969.

ment décrite [1] ^{et dont nous} rapportons ^{ici les} améliorations.

C’est seulement lors du passage de certaines parti-

cules dans la chambre que la haute tension ^est appli- quée ^{entre les deux} grilles. ^{Pour cela, les} signaux

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Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196900402030501

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recueillis par deux photomultiplicateurs associés à un

cristal traversé _par ^ces particules ^sont traités par ^un circuit logique ( fig. 1) qui ^{permet de ne déclencher}

la haute tension que dans des conditions prédétermi-

nées. Les signaux ^{issus des deux} photomultiplicateurs

sont additionnés dans un mélangeur. ^{Le sélecteur de}

bande permet ^{de ne} garder que les signaux correspon-

FiG. 1.

Schéma logique ^du dispositif ^de déclenchement.

dant à un type ^de particule ^donné. Après ^{un déclen-} chement, pour permettre ^au gaz de la chambre de revenir à son état initial, le tiroir de blocage coupe le circuit logique pendant ^un temps ^{lié au} temps ^mort de la chambre à étincelles. Le déclencheur envoie sur

la chambre une impulsion ^de haute tension (10 kV/cm environ) ^{à travers une} capacité qui ^se décharge par la formation d’une étincelle ^entre les deux grilles. ^Le

temps de montée de cette impulsion ^{est de 50 ns.}

Le délai entre le _passage d’une particule ^{dans la}

chambre à étincelles et l’application de la haute ten- sion sur celle-ci est de 200 _ns, ce qui ^{est inférieur au}

temps de mémoire de la chambre.

La chambre à étincelles comprend essentiellement deux grilles parallèles placées ^{dans un} gaz, constituées par des fils de tungstène ^de diamètre 30 tim, espacés

de 0,5 ^mm. Le gaz ^est de l’hélium à la pression ^atmo- sphérique, ^{circulant à faible débit} (0,3 CM3/S environ).

L’écart entre les deux grilles ^{est de 4 mm. Les dimen-}

sions utiles de la chambre sont 45 cm sur 1,6 ^cm.

Lorsqu’une ^{étincelle s’est} produite ^{dans la} chambre,

il subsiste, dans le gaz, des ions, des électrons et des atomes métastables qui peuvent provoquer ^{une nou-} velle étincelle si une haute tension est appliquée ^entre

les grilles, ^sans qu’une ^nouvelle ionisation primaire

ait eu lieu. La durée pendant laquelle ^ce phénomène

peut ^se produire ^{est le} temps ^{mort de la chambre.}

Pour le _mesurer, on applique ^{à la} chambre, après ^le

passage d’une particule, ^deux impulsions ^{de haute}

tension séparées ^{l’une de} l’autre par ^un délai _connu,

et on mesure la probabilité ^{d’obtenir une étincelle} (étincelle parasite) ^avec la deuxième impulsion. ^Nous appelons ^{temps mort} la valeur du délai pour lequel

cette probabilité ^{est 10} %. ^{Si le} blocage ^est égal ^au

temps ^{mort ainsi} défini, ^{et si le taux de} comptage moyen ^est de 100 cps/s, ^{ceci nous conduit à un nombre}

d’étincelles parasites inférieur à 1 % ^du nombre total d’étincelles. Le temps ^{mort est} évidemment d’autant

plus grand que la haute tension appliquée ^{à la chambre}

est plus grande; pour le réduire, ^on applique ^en per-

manence un champ ^de balayage ^{de 100 à 300} V/cm. ^La

valeur du temps ^mort ainsi obtenu est inférieure à 3 ms.

L’étincelle est localisée _par la mesure du partage du courant qu’elle transporte [2]. ^Pour éviter l’erreur due à la fluctuation de ce courant, qui provient ^{de la} décharge ^{de la} capacité ^du déclencheur (voir plus haut), ^un calculateur PDP 8 en ligne effectue la divi- sion du signal ^de localisation _par ^un signal propor- tionnel à ce courant. La figure ^{2 montre le même}

spectre ^{avec et sans division. Le} signal ^de localisation

est fonction linéaire de la position de l’étincelle sur la chambre à + 2 % près. ^La résolution spatiale ^obtenue

est de l’ordre de 0,7 mm, ^ce qui ^{conduit à une résolu-}

tion inférieure à 20 keV pour la réaction indiquée ^sur

la figure ^2.

FIG. 2.

Spectres ^{avec et sans division.}

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^SAUDINOS (J.), ^VALLOIS (G.) ^et LASPALLESS (C.), ^Nucl.

Instr. Methods, 1967, 46, 229.

[2] ^CHARPAK (G.), ^MASSONET (L.) ^{et FAVIER} (J.), ^Nucl.

Instr. Methods, 1963, 24, 501.