Activités Farès Djama (ATLAS) CPPM, le 24 novembre 2016 Réunion Instrumentation Activités Farès Djama (ATLAS)

1996-2007: Activités traditionnelles d’un instrumentaliste lors de la construction d’une expérience. Ce sont aussi les activités des chercheurs lors de cette phase: R&D Conception Prototypes Validation Construction Intégration Chacune de ces étapes comprenait des activités extrêmement variées, liées au type de détecteur, à la composition de l’équipe, aux choix de la collaboration, etc: Contacts avec l’industrie, conception de tests, dessin, adaptation du détecteur aux contraintes de la physique, de la mécanique et de l’électronique de lecture, logistique, métrologie, conditionnement, construction, câblage, intégration… Tests sous faisceau, calibration, alignement, traitement du signal, mesure des performances… Contribution à deux sous-détecteurs d’ATLAS: le calorimètre à argon liquide et le détecteur à pixels.

Depuis 2008 Le détecteur prend des données. L’instrumentation traditionnelle s’arrête et se limite à un rôle d’opération et de maintenance. Mais pas en physique des particules et surtout pas avec le détecteur à pixels. Pourquoi ? Le fonctionnement et les performances du détecteur dépendent de “conditions”, que l’on est obligés de varier pour tenir compte des paramètres de la prise de données. Ces conditions sont la température, les seuils analogiques et digitaux, la tension de polarisation. Exemples de paramètres: taux de comptage élevés, augmentation de la luminosité du LHC, la puissance dissipée. La plus grande “contrainte” sont les effets des radiations. Souvent, ces effets sont anticipés par la simulation. Parfois non et il faut prendre une décision rapide et argumentée… Cette activité est en contact permanent avec la physique. Cette activité éclaire la R&D pour les trajectographes de la prochaine génération.

Activités depuis 2008 2008-2010: Responsable du logiciel de simulation des pixels: Avoir une simulation la plus réaliste possible. Simuler tous les effets instrumentaux (bruits, seuils, cross-talk, temps…) et investiguer leurs effets sur les performances. 2011-2015: Responsable de tous les logiciels d’exploitation des pixels (et de l’IBL): Simulation Reconstruction Monitorage Bases de données (calibration, conditions…) Performances 2016: Contribution à la simulation des compteurs CMOS en vue du prochain trajectographe d’ATLAS, l’ITK (installation prévue en 2024-2025). Editeur d’une future publication ATLAS sur les performances du détecteur à pixels et de l’IBL. En particulier: Résolution et propriétés des clusters. Analyse des effets des radiations (autre future publication ?).

Quelques illustrations

Le détecteur à pixels (longueur ~1.5 m)

La couche externe (diameter = 25 cm)

A quoi sert un détecteur à pixels ?

La simulation reproduit les données…

… jusqu’à un certain point…

Changement de la latence et de la gamme dynamique de la couche B pour réduire le taux d’occupation et le nombre d’erreurs (2016):

Diminution de la zone désertée sous l’effet des radiations:

Augmentation du courant de fuite de l’IBL sous l’effet des radiations:

Dérive des seuils et de la calibration de l’IBL, entre deux réglages, sous l’effet des radiations:

Effet de la temperature sur l’angle de Lorentz (le détecteur à pixels est un très bon thermomètre…)

Leviers pour atténuer les effets des radiations et de l’augmentation de la luminosité: Le détecteur doit fonctionner jusqu’à fin 2023. Avec un arrêt en 2019-2020. L’empilement des collisions est déjà plus grand que prévu. La luminosité va encore augmenter… Le détecteur se détériore… Leviers, dont il faut valider l’impact sur les performances de physique: Seuils analogique et digital, latence, calibration, température, tension de polarization, mécanisme de recouvrement des petites charges.