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Cafe SEDI - 30 mars 2006Dan Burke - TPC Micromegas 1 Tests au Japon de la TPC Micromégas de lILC.

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2 Cafe SEDI - 30 mars 2006Dan Burke - TPC Micromegas 1 Tests au Japon de la TPC Micromégas de lILC

3 Dan Burke - TPC Micromegas2 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Introduction La TPC pour lILC ILC et la TPC trois types damplification des tests pour ILC Tests en faisceau à KEK théorie de la résolution (juin 2005) feuille résistif (octobre 2005) mystère du CF4 (janvier 2006) Conclusions

4 Dan Burke - TPC Micromegas3 Cafe SEDI - 30 mars 2006 ILC – International Linear Collider Collisionneur linéaire délectrons et positons Quelques buts: Identité de la matière noire Etude détaillée du Higgs Recherche des dimensions supplémentaires Beaucoup dautres 3 designs sur les 4 ont choisi une TPC comme tracker

5 Dan Burke - TPC Micromegas4 Cafe SEDI - 30 mars 2006 TPC – Time Projection Chamber E Particule ionisante Électrons séparés des ions Les électrons diffusent et dérivent à cause du champ électrique Le signal en temps et en X-Y B t x y Un champ magnétique réduit la diffusion des électrons

6 Dan Burke - TPC Micromegas5 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Chambre à Fils La multiplication des électrons est fait près des fils Soumis a des effets de ExB B B E

7 Dan Burke - TPC Micromegas6 Cafe SEDI - 30 mars 2006 GEM (Gas Electron Multiplication) Lamplification est faite dans les trous des GEM 50µm

8 Dan Burke - TPC Micromegas7 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Micromégas 50µm

9 Dan Burke - TPC Micromegas8 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Micromégas Diffusion et amplification des électrons Lignes de champ électrique Lentonnoir arrête le retour des ions positifs

10 Dan Burke - TPC Micromegas9 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Des tests pour la TPC de lILC Comparer les trois technologies dans les mêmes conditions Il faut un endroit avec un faisceau et un aimant

11 Dan Burke - TPC Micromegas10 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Trouvé une endroit CERN -les faisceaux ont été arrêtés en 2005 pour faire des économies pour le LHC DESY -électrons de 6 GeV; pas idéal pour nos tests FERMILAB -structure en temps du faisceau donne un fréquence dévénements de 0.25 Hz – trop lent KEK -un faisceau de pions à 4 GeV -aimant JACEE de 1,2 T -libre entre 2004 au fin 2005

12 Dan Burke - TPC Micromegas11 Cafe SEDI - 30 mars 2006 PI2 à KEK avec laimant JACEE KEK - Tsukuba

13 Dan Burke - TPC Micromegas12 Cafe SEDI - 30 mars 2006 PI-2 4 GeV/c beam Aimant JACEE diamètre : 850 mm Longueur utile: 1 m

14 Dan Burke - TPC Micromegas13 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Les tests à KEK 2004 – Chambre à fils avril 2005 – GEMs juin 2005 – Micromégas (P.Colas, A. Giganon, V. Lepeltier, T. Zerguerras) octobre 2005 – Micromégas avec feuille résistive en collaboration avec luniversité de Carleton (D. Burke, P. Colas, A. Giganon, V. Lepeltier, T. Zerguerras) janvier 2006 – Tests en cosmiques en CF 4 couplés à réunion T2K (D. Burke, P. Colas, A. Giganon)

15 Dan Burke - TPC Micromegas14 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Tests en faisceau à KEK – juin 2005 comprendre la résolution

16 Dan Burke - TPC Micromegas15 Cafe SEDI - 30 mars 2006 MP-TPC 384 canaux Pads de 2,3 x 6,3 mm Tests avec ArIso et ArCF 4

17 Dan Burke - TPC Micromegas16 Cafe SEDI - 30 mars 2006 MP-TPC (multi-prototype TPC) Endplate fabriquée à Saclay

18 Dan Burke - TPC Micromegas17 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Display dévénement (software JTPC de D. Karlen) Trace typique, seulement 1-2 pads touchés À 4T presque uniquement 1 pad t x y

19 Dan Burke - TPC Micromegas18 Cafe SEDI - 30 mars 2006 A petite dérive la charge tombe sur seulement un pad. Il est impossible de calculer un barycentre et la résolution devient moins bonne. e-e- La dépendance en Z de la résolution Z

20 Dan Burke - TPC Micromegas19 Cafe SEDI - 30 mars 2006 La résolution Avec un gaz à faible diffusion ou un grand champ magnétique, la résolution spatiale est limitée par le pas des pads. Résolution à grande dérive: Résolution à petite dérive:

21 Dan Burke - TPC Micromegas20 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Théorie analytique Calculation for Ar+5% isobutane with Magboltz diffusion coeff. for B=0, 0.5 and 1 T, =1/46 and Polya fluctuations with =0.5, pad pitch = 2.3 mm (Keisuke Fujii)

22 Dan Burke - TPC Micromegas21 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Simulation Simulation de la résolution transverse dun TPC Micromégas (par Khalil Boudjemline, Carleton U. Ottawa) C D =193μm/cm N e =28 (fitted) A petite dérive la résolution est limitée par la largeur des damiers

23 Dan Burke - TPC Micromegas22 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Résolution – Données Les données sont en accord avec la théorie analytique et les simulations. Comment améliorer la résolution à petite dérive? ArIso – 220 V/cm

24 Dan Burke - TPC Micromegas23 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Une solution pour répartir les charges sur plusieurs pads: Une feuille résistive M. Dixit, Carleton U, Ottawa

25 Dan Burke - TPC Micromegas24 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Grille Micromégas Feuille Résistive Colle Pads Une couche résistive En ajoutant une couche résistive (1M / ) sur le plan danode on peut faire diffuser la charge après amplification. M. Dixit et al. (Carleton U. – Ottawa)

26 Dan Burke - TPC Micromegas25 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Étalement de la charge sur 3 pads ttt

27 Dan Burke - TPC Micromegas26 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Tests en faisceau à KEK octobre 2005 Collaboration Allemagne, Canada, France, Japon, Philippines KEK, TUAT Tokyo Univ., Hiroshima Univ., Kogakuin Univ., Kinki Univ., Japan Saga Univ., Tsukuba Univ., Japan PhilippinesCanada MSU, Philippines, Carleton Univ.of Ottawa,Univ. de Montréal, Canada, GermanyFrance MPI, Germany, DAPNIA-CEA, Saclay, IN2P3-LAL and IPN, Orsay, France

28 Dan Burke - TPC Micromegas27 Cafe SEDI - 30 mars 2006

29 Dan Burke - TPC Micromegas28 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Le groupe à KEK (environ 40 personnes)

30 Dan Burke - TPC Micromegas29 Cafe SEDI - 30 mars 2006 TPC utilisée dans lexpérience Carleton Ottawa Saclay TPCMP- TPC

31 Dan Burke - TPC Micromegas30 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Léquipement MP-TPC Électronique dALEPH (préampli, digitiseur 12,5 MHz) Source 55 Fe intégré Calibration en permanence Courbe de gain Carleton TPC Préampli ALEPH, digitiseur de Montréal 24 MHz

32 Dan Burke - TPC Micromegas31 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Micromégas et feuille résistive Feuille résistive Micromégas Endplate fabriquée par Orsay-Saclay MP- TPC

33 Dan Burke - TPC Micromegas32 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Le dîner japonais

34 Dan Burke - TPC Micromegas33 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Le restaurant Mexico

35 Dan Burke - TPC Micromegas34 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Les Résultats: Tests en faisceau à KEK en champ magnétique Résolution en énergie Gain Décharge de la grille Résolution spatiale

36 Dan Burke - TPC Micromegas35 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Résolution en énergie pic de 55 Fe 5.9keV pic déchappement 3keV σ=7%

37 Dan Burke - TPC Micromegas36 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Gain Gain dépasse 10 6 – la feuille résistive stabilise Micromégas *points mesurés avec le courant

38 Dan Burke - TPC Micromegas37 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Décharge de la grille avec le temps Quand on débranche le câble haute tension, le détecteur continue à marcher pendant plusieurs heures. Déchargé uniquement par la source Tremblement de terre

39 Dan Burke - TPC Micromegas38 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Létalement de la charge (en temps et en XY) dû à la feuille résistive est vu sur 6 pads Étalement de la charge x y

40 Dan Burke - TPC Micromegas39 Cafe SEDI - 30 mars 2006 PRF (Pad Response Function)

41 Dan Burke - TPC Micromegas40 Cafe SEDI - 30 mars 2006 (r=3.7cm at 1T ~11 MeV) Trace non-typique! t x y

42 Dan Burke - TPC Micromegas41 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Résolution – Carleton TPC Ar/iC4H10:95/5 TPC Micromegas avec feuille résistive (pads de 2,3 mm x 6,3 mm) 0 = 1/55 du pas des pads!

43 Dan Burke - TPC Micromegas42 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Résolution – Carleton TPC Comparaison faisceau-cosmiques TPC Micromégas Ar/CO2:90/10 (pads de 2,3 mm x 6,3 mm) FaisceauCosmiques

44 Dan Burke - TPC Micromegas43 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Résolution – MP TPC 0 = 96 ± 3 µm préliminaire

45 Dan Burke - TPC Micromegas44 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Le mystère du CF 4 janvier 2006

46 Dan Burke - TPC Micromegas45 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Ar jCF 4 – des after-pulses Trace typique avec des after-pulses qui continuent jusquau bout du temps enregistré

47 Dan Burke - TPC Micromegas46 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Ar jCF4 – des after-pulses

48 Dan Burke - TPC Micromegas47 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Ar jCF 4 – Spectre de 55 Fe Ar eCF 4 à Saclay (tests T2K)

49 Dan Burke - TPC Micromegas48 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Ar jCF 4 Isobutane – Spectre de 55 Fe En ajoutant quelques pourcent disobutane le spectre se calme

50 Dan Burke - TPC Micromegas49 Cafe SEDI - 30 mars 2006 Conclusion Beaucoup de données avec et sans feuille résistive Excellents résultats préliminaires avec micromégas et feuille résistive Comparaison avec les autres technologies Ecriture dun papier sur la théorie de la résolution en cours Une théorie qui permet doptimiser le design de la TPC dILC

51 Dan Burke - TPC Micromegas50 Cafe SEDI - 30 mars 2006 ILC TPC en construction (année 2015) Alice (CERN) décembre 2005


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