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Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Instrumentation et détecteurs Détecteurs gazeux et liquides Participants.

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1 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Instrumentation et détecteurs Détecteurs gazeux et liquides Participants : Philippe Bourgeois, Paul Colas, Ioannis Giomataris, Andrea Jeremie, Vincent Lepeltier et Dominique Thers

2 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides PLAN Introduction Trajectographie Imagerie et détection de  et X Neutrons Neutrinos et astroparticules Conclusion

3 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Introduction : Principaux types de détecteurs gazeux et liquides actuels Chambres à fils : BaBar, Alice… TPC : ICARUS (argon liquide), DRIFT II gaz (hors IN2P3-DAPNIA), NA48 Micromégas et GEM : COMPASS, KABES, CAST… RPC : BaBar, ATLAS, CMS, OPERA… Calorimètre à argon liquide : H1, D0, ATLAS Calorimètre avec liquide à température ambiante : KASCADE-Grande (hors IN2P3-DAPNIA) Cette présentation n’est pas exhaustive…

4 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Les Micromégas sont utilisés avec succès dans plusieurs expériences et battent des records! => Leur développement continue… Introduction : TPC et Micromégas CAST (CERN Axion Solar Telescope) Seuil de détection très bas : 600eV! NA48/KABES Résolution temporelle de 0,6 ns Résolution spatiale de 70  m

5 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Pistes Lecture des pistes Plancher Zone d’amplification (50 ou 100 µm) particule chargée e-e- microgrille HT d HT m Zone de conversion (3 mm) Électrode de dérive EaEa EcEc Avantages : Résolutions spatiale et temporelle excellentes Supporte de hauts flux Bas bruit Peu de vieillissement Montage facile et faible coût Possibilité de grandes surfaces ~1kV/cm ~50kV/cm Micromégas (I.Giomataris et al (1996)) et GEM (F.Sauli (1997)) 70  m

6 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides Trajectographie TPC futur collisionneur

7 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Trajectographie : TPC futur collisionneur e + -e - Bonne résolution spatiale pour la séparation des jets => TPC avec Micromégas au lieu de fils proportionnels TPC permet une mesure tridimensionnelle de la trajectoire de la particule chargée Bonne résolution spatiale 200 points de mesure par rayon (  1,60m)

8 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Études sur le mélange gazeux, vieillissement, mesures de gain, vitesse de dérive, tenue au champ magnétique, remontée des ions DAPNIA, LAL, IPNO, Berkeley Trajectographie : TPC futur collisionneur e + -e - TPC Micromégas Électronique de lecture

9 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Trajectographie D’autres projets non présentés mais dans le texte: Micro-TPC (micromégas avec damiers sub-millimétriques par DAPNIA) Source ponctuelle de photo-électrons (banc de test de micro- détecteurs gazeux par IPNO)

10 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides Imagerie  et X Imagerie médicale

11 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Adapter Micromégas aux contraintes de l’imagerie médicale et du petit animal => PIM avec une résolution spatiale meilleure que 50  m (FWHM) en 2D et grande sensibilité de détection 125  m A sans segmentation Barreau Kapton :50  m Épaisseur : 125  m Subatech Micromégas classique Imagerie : PIM (Parallel Ionisation Multiplier)

12 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Imagerie Autres développements Projets avec Biospace et GenHome dans le cadre du 6e PCRD pour l’imagerie  très haute résolution (  10  m) et prototype de grande surface 25x25cm 2 – Subatech de Nantes Développement d’une TEP (Tomographie à Émission de Positons) associant le détecteur PIM au Xe liquide utilisant le signal d’ionisation– Subatech de Nantes Développement d’une TEP au Xe liquide utilisant la scintillation– LPSC de Grenoble Développement d’une caméra Haute Résolution (ToHR) par émission monophotonique- IPNOrsay

13 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides Neutrons Spectrométrie Aval du cycle

14 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Neutrons : Micromégas pour détecter des neutrons Gaz Dérive ~ 1000 V Pistes (pistes 1D ou 2D, pixels,...) Microgrille ~ 400 V Espace de conversion ~ 3 mm Espace d’amplification ~ 100  m Convertisseur dépend de l’énergie du neutron par ex : 6 Li, 10 B, 6 LiF Neutron Particule ionisante Lecture des pistes

15 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Neutrons : DEMIN But du spectromètre à neutrons DEMIN : réaliser une spectrométrie fine des bouffées de neutrons dans des environnements hostiles (flux de particules, effets électromagnétiques, …). Expérience dans le cadre du projet Laser MégaJoule DAPNIA Convertisseur plastique (C 3 H 6 ) Espace de conversion petit pour éviter la remontée des ions

16 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Neutrons : DEMIN DAPNIA

17 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup e-e-  Détecteur Déchet Actinide Colis Bétonné n Accélérateur Le but du projet photofission est la caractérisation des déchets nucléaires, par une méthode non destructive, pour optimiser leurs entreposages. La sensibilité recherchée est de l’ordre de 0,1 Curie /tonne. La méthode consiste à diriger un faisceau d’électrons sur une cible pour produire des gammas qui interagissent avec les noyaux des actinides pour donner des neutrons. Micromégas doit mesurer le spectre en énergie des neutrons. DAPNIA Neutrons : Photofission => caractérisation des déchets nucléaires

18 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Neutrons D’autres projets non présentés mais dans le texte: Tomographie 2D (neutrons du réacteur Orphée par DAPNIA) PICCOLO (flux de neutrons dans barre de combustible par DAPNIA et LPC) MIND (Micromégas Neutron Detector pour la détermination de l’énergie des neutrons thermiques par temps de vol par LLB et DAPNIA)

19 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides  et astroparticules

20 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup : NOSTOS DAPNIA T  He 3 + e - +

21 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Liquid Argon Drift Gas Argon Isolation h = 20m Diamètre: 70m avec détection combinée de scintillation et Čerenkov : Projet TPC Géante 100 ktonnes Phase liquide GEM Phase gazeuse GEM 20m

22 3M 1 st Mass Production of Micromegas Bulk Micromegas, CERN-Saclay Robuste, économique, grandes surfaces, manipulation facile

23 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détection de Matière Noire : MACHe3 Après l’expérience acquise avec MACHe3, proposition de MiMaCHe3 avec une matrice de Micromégas avec pixellisation de l’anode pour discriminer efficacement entre événements e - et recul LPSC-DAPNIA-PCC-CPPM Léger déplacement de la position dû à la création de vortex

24 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup  et astroparticules Projets en discussion non présentés mais dans le texte: HELLAZ (TPC avec Hélium à température de l’azote liquide pour la détection de neutrinos solaires avec Micromégas fournie par DAPNIA) SUPERMUNU ( TPC avec microgrilles par LPSC)

25 Andrea JEREMIE LAPP-IN2P3-CNRS Journées Prospective IN2P3/DAPNIA 2004 La-Colle-sur-Loup Détecteurs gazeux et liquides CONCLUSION Nombreux projets en cours et en développement Principalement autour des Micromégas et associés… Ces détecteurs ont déjà fait leurs preuves Plusieurs équipes dans nos laboratoires mais petites Domaines très variés : Physique des particules, Astroparticules, Physique Nucléaire, Applications médicales, Aval du cycle etc… Retombées nombreuses pour le futur => RENFORCER le potentiel humain et financier


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