Résultats des tests sur les PMTs de HESS-II M. S. AHROUAZ LPNHE.

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1 Résultats des tests sur les PMTs de HESS-II M. S. AHROUAZ LPNHE

2 Sommaire L’expérience HESS II Intérêt de baisser le seuil en énergie Caractérisation des détecteurs de photons

3 De H.E.S.S.-I à H.E.S.S.-II, un seuil en énergie plus bas & une sensibilité plus grande 35 m 15 m

4 Quelques caractéristiques de la phase II de HESS La structure du réflecteur est parabolique (pas d’anisochronisme mais aberrations de coma). Miroir : ~100 -> ~600 m^2. Pixels : 0.16 -> 0.07 degré (meilleure résolution angulaire). Electronique rapide : moins de temps mort 461 -> 2 (meilleure sensibilité).

5 Au dessous de 100 GeV les deux modèles, électronique et hadronique, diffèrent pour décrire le flux des photons gamma : Exemple : les restes de supernova en coquille RX J1713.7-3946. HESS II Contraindre les modèles d'émission dans les pulsars (calotte polaire & cavité externe). Voir plus lointain dans l'univers (absorption du fond infrarouge). Detecter plus d'AGN. Recherche de signature de la présence de neutralinos (masse > 46 GeV) par annihilation en photons gammas. Intérêt de baisser le seuil de l’expérience

6 Caractérisation des photomultiplicateurs de HESS II

7 Les photo-détecteurs: Le Tube PhotoMultiplicateur (PMT) QE: Efficacité quantique de la photocathode. CE: Efficacité de collection de charges entre la photocathode et la première dynode. : Efficacité de collection entre les dynodes : Gain du PM. : nombre de photons incidents. : Coefficient d’émission secondaire de la dynode i.

8 Les différents tests  Spectre photoélectron unique  Ajustement du gain à 2.10 5  Linéarité  Homogénéité de la photocathode  Post-impulsions  Vieillissement des PMTs  Mesure de DQE( )=(QExCE)( ) : en cours de mise au point

9 Montage expérimental Deux roues à filtres LED pulsée (lumière bleue) CCD Quatres tiroirs Bras XY motorisé Montage optique Diffuseur 4x16 PMT Lumière blanche Participation des équipes techniques mécanique et électronique du LPNHE.

10 Spectre photo-électron unique N.B: p.e. = photo-électron. PMT Impulsion Fenêtre de lecture Buffer 1Buffer n Mémoire analogique Trigger cases en arrière Pic Vallée pic 1 p.e. Piédestal

11 Ajustement de HV : gain de 2.10 5 Avoir un gain de 2.10^5 est nécessaire pour séparer le piédestal du pic 1 p.e. gamme

12 Linéarité des PMTs Principe : Avec filtre opaque. Avec filtre de photo- électron uniquee Avec filtre à transmission plus grande (~60 pe) Résultat : Transmission du filtre (%) # p.e. = Gamme / 80 (ADC) Dans la voie Haut Gain Transmission du filtre (%) # p.e. = Gamme / 80 (ADC) Dans la voie Bas Gain

13 Homogénéité de la photocathode Image prise par la caméra CCD du banc de tests HVI (µA) 7 mm 5 mm On scan la photocathode avec un faisceau lumineux de 150 µm de rayon. Résultat du scan Rayon imposé par le con de Winston

14 Les post-impulsions On éclaire les PMTs avec de la lumière blanche à 100 MHz (équivalent au bruit de font du ciel sur le site de HESS en Namibie), et on compte, pendant un certain temps, le nombre d’impulsions qui dépassent le seuil.

15 Variation (QExCE*)(en utilisant de la lumière blanche) au cours du temps pour 4 PMTs. ~ 9 ans sur le site de HESS Vieillissement des PMTs Le gain du PMT se dégrade avec le temps. QE:Efficacité Quantique CE:Efficacité de collection de charges *

16 Test futur

17 Sphère integrante 2Sphère integrante 1 Photo-Diode calibrée (mesure puissance P1) Puissance P2 PMT R=P1/P2 connu => monochromateur => Mesure de QExCE( )

18 Conclusion et perspectives 2500 PMT de HESS-II testés : ~ 40 rejetés. Etude des caractéristiques des photo-détecteurs pour CTA (Cherenkov Telescope Array): –Optimisation du rendement quantique –Nouvelle géometrie (mécanique) –Coating En résumé : avoir un banc de tests complet pour la caractérisation d’autre type de photodétecteurs: SiPM, APD, HPD, …