JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel1 Mesure de pureté de lArgon liquide du calorimètre DØ Argon Test Cell (A.T.C.) –Présentation.

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1 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel1 Mesure de pureté de lArgon liquide du calorimètre DØ Argon Test Cell (A.T.C.) –Présentation de la cellule –Cryogénie, électronique Source –Mesures –Calibrations et erreurs Source Résultats et conclusion Pureté de lArgon liquide A. Besson, Y. Carcagno, G. Mondin, G. Sajot

2 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel2 Importance de la mesure Calorimètre DØ à échantillonnage –Partie active : Argon liquide (LAr) –Partie passive : Ur (EM) / acier (Had) Gerbe électromagnétique Ionisation de lArgon liquide Pureté de lArgon liquide –Toute molécule électronégative ( ) absorbe les e - et donc diminue le signal. LATC E=10kV/cm, d=2mm (ATLAS LARG-NO-53) Disposer dune pureté < 0.5 ppm Mesurer précisément la pollution.

3 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel3 Principes : 2 sources et ALPHA 5.5 MeV, T = 10 ans BETA 3.5 MeV, T = 1 an, 40kBq LATC Électrodéposition des sources sur une électrode de cuivre Immersion dans lArgon liquide (à ~ 85 K) Ionisation, dérive des charges par un champ électrique E ajustable distance (gap) entre les électrodes : d = 2.15 mm. La charge collectée dépend de la pollution p et du champ E.

4 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel4 Système utilisé au Run I (1990- 96) LAr stocké depuis 5 ans dans un dewar (~ 80 000 litres) Améliorations Run II –Nouvelle source Beta –Électronique (preAmplis, Pulsers, etc.) –Programme dacquisition en LabWindows –Ajout dun pollueur à pour la calibration –Revue complète du cryostat (détections de fuites, vérifications des vannes, etc.) Calibration du système (2000) Mesures de pureté –Juillet 2000 et octobre 2000. Histoire de lA.T.C. LAr DEWAR A. T. C. Calorimètre

5 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel5 LATC

6 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel6 LATC Cables signaux Hautes Tensions sources Échangeur LN2

7 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel7 Mesures avec la source Alpha Particule hautement ionisante Énergie déposée sur ~ 20 m courant constant Balayage du champ électrique E (~20 valeurs) Charge collectée = f (E,p) ~ 40 000 evts / point Signal renormalisé : Source PiedestalSignalPulser

8 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel8 Alpha : principe de la mesure Source avec longueur de radiation recombinaison Charge collectée Absorption (a,b,c = constantes) avec

9 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel9 Alpha : exemple de mesure Fit de Abs(E,p) en fonction de E. Exemple –Noir : fit = 0.37 ppm –Bleu : fit - 0.1 ppm –Rouge : fit + 0.1ppm Source E (kV/cm) Absorption

10 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel10 Estimation des erreurs Principales sources derreur : –Statistique ~ 0.5 % –Haute Tension ~ 2 % –gap entre les électrodes : d = 2.15 0.05 mm –Fit ~ 2 - 5 % Total p/p ~ 5-7 % Erreurs systématiques (électronique, non linéarité du gain des préamplis, etc.) Calibration nécessaire Source

11 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel11 Recette –Partir dun échantillon dArgon ultra pur < 0.1 ppm –Polluer dune quantité connue d. Par exemple 0.5 ppm –Bien mélanger, laisser reposer une heure. –Mesurer Calibration Source

12 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel12 Erreurs sur la pollution : Quantité dArgon : 8-10 litres 5 % Volume d : 8.3 cm 3 1.5 % Pression d : 1 bar 10 % Erreur sur la pollution attendue ~ 11 % Calibration (2) Source Mesuré / Attendu E (kV/cm) Absorption

13 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel13 Erreurs sur la mesure alpha Source Mesuré (ppm) Attendu (ppm) Pollution mesuréErreur 0.2 ppm 0.10 0.3 ppm 0.10 0.5 ppm 0.11 1.0 ppm 0.12 2.0 ppm 0.16 3.0 ppm 0.21 5.0 ppm 0.33 Fit linéaire donne lerreur finale

14 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel14 Source Beta Source Installation : octobre 2000 Particularités –Spectre complet. –Particule très peu ionisante La trace traverse le gap –Utilisation dun gap trigger diminue le bruit Pas dexpression théorique fit empirique Avec = 0.193 et a,b,c,p paramètres du fit.

15 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel15 Beta : Calibration et erreurs Source E (kV/cm) Signal Pollution mesuréErreur 0.2 ppm 0.10 0.3 ppm 0.10 0.5 ppm 0.11 1.0 ppm 0.20 2.0 ppm 0.38 3.0 ppm 0.57 5.0 ppm 0.95 Calibration en cours Mesuré / Attendu

16 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel16 Résultats des mesures. Beta OCTOBRE 2000 Source et Alpha JUILLET 2000 OCTOBRE 2000 Mesures compatibles et stables dans le temps.

17 JJC, Saumur, 10-15 dec 2000A. Besson, F. Déliot, M. Ridel17 Conclusion Précision des mesures : 0.15 ppm LArgon liquide du Dewar pourra être utilisé au Run II. Le calorimètre de DØ en cours de remplissage. Prochaine série de mesures dans une semaine. Pureté de lArgon liquide