À la découverte des capteurs CMOS

1.Un capteur CMOS c’est quoi ? Une nouvelle technologie de détecteur à pixels

Un capteur (1 million de pixels) Un cheveu au microscope à la même échelle 0.5 millimètres Le prototype placé sur son support de test 15 cm Un pixel Zoom sur une partie du capteur, on voit se dessiner les pixels Les capteurs sont conditionnés sur des galettes de silicium (33 capteurs) 20 m moi

2.Comment ça fonctionne ?

Elle libère des charges électriques, qui sont piègées par le collecteur (chargé positivement) La particule traverse le capteur. Découpons un pixel. Regardons ce qui le compose et ce qui se passe lorsqu’une particule le traverse Les charges collectées sont prétraitées et le signal est amplifié moi Électronique de prétraitement du signal Collecteur - - - Couche sensible au passage des particules - - - - - - - - Substrat (support non sensible)

On détermine la position précise du passage de la particule La position de l’impact de la particule sur le capteur est déterminée avec précision La particule traverse le capteur Pixel touché Amplitude du signal Contrôles et analyses Numéro pixel colonne Les informations de chaque pixel sont transmises au PC Numéro pixel ligne moi On détermine la position précise du passage de la particule

Déterminer la trajectoire des particules 3. À quoi ça sert ? Déterminer la trajectoire des particules

Les capteurs pourront être utilisés pour construire le détecteur de trajectoires le plus proche de la collision e+ 10 cm e- 5 couches de détecteurs disposées en cylindre 25 cm moi moi

Pour construire un détecteur de trajectoires On commence par fabriquer une échelle de capteurs Support en fibre de carbone Les échelles de capteurs sont disposées en cylindre moi

Un détecteur de trajectoires La collision entre les particules a lieu ici. Elle crée de nouvelles particules qui sont émises dans toutes les directions Les échelles de capteurs sont disposées en cylindre e- e+ 10 cm moi moi

Connaissant la position du passage des particules avec une haute précision, l’informatique nous permet de reconstruire les trajectoires de toutes les particules dans le détecteur moi

3. À quoi ça sert ? Imagerie

Trajectoire en 3D d’espace Trajectoire en 2D d’espace + 1D de temps Imagerie vs Trajectométrie La physique des particules reconstruit des trajectoires dans l’espace espace Une tête de cafard vue avec de la lumière synchrotron (rayons X de 5.2 keV) en utilisant un capteur CMOS Une caméra image la position d’une source dans le temps temps Trajectoire en 3D d’espace Trajectoire en 2D d’espace + 1D de temps Les capteurs de trajectométries doivent détecter des particules uniques La sensibilité aux particules unique apporte : une dynamique infinie une meilleure précision de l’image la réduction du bruit

Détecter des photons uniques en lumière visible Les photons frappent la photocathode et sont convertis en électrons Cellule de racine de muguet observé au microscope de fluorescence combiné avec une caméra EBCMOS Les électrons sont accélérés par le champ électrostatique Les éléctrons accélérés sont détectés individuellement par le capteur CMOS

Un groupe pionier pour la trajectométrie 4. Les capteurs CMOS à l’IPHC Un groupe pionier pour la trajectométrie

Les cqpteurs MIMOSA : une évolution cohérente Etudes collection de charges & technologies - démonstrateurs Proto taille réticulaire – Etude rendement Reticule 2x 2 cm 2006 1999 Circuits fials - Intégrations des sous-ensembles Mimosa22 2008 Pixel Array Discriminators Zero Suppression Bias Readout 2007 Production Compression des données – Numérisation Sara 2006 Suze 2007

Plus de 30 capteurs conçus et testés depuis 1999 Collaborations: The USA: Fermi Nat. Lab. Brookhaven Nat. Lab. L.Berkeley Nat. Lab. Europe: France: Lyon Uni., CEA Germany: DESY, GSI, Frankfurt Uni. Italian subatomic physics lab. (INFN) Switzerland: CERN, Geneva Uni. Chine: Dalian Uni. Xian Uni. Industrie: SAGEM PHOTONIS Centre de CAO

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