20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 1 Photomultiplicateurs pour ECAL et HCAL.

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1 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 1 Photomultiplicateurs pour ECAL et HCAL

2 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 2 Situation de départ en 1999 Les Enjeux  Équiper les 7800 voies des calorimètres ECAL HCAL  Spécifications mécaniques: Photocathode de 25mm de diamètre maximum Longueur 100 mm maximum  Principale spécifications physiques: Linéarité dans la gamme de gain a ±2% entre 0 et 200 pC Stabilité du gain inférieur à ± 2% pour 10µA de courant débité à l’anode  Les autres spécifications (efficacité, bruit anodique, etc.) étaient classiques. Choix au départ pour diminuer les coûts  Un seul type de photomultiplicateur pour les deux calorimètres. Le nombre de photons produits par Gev étant différent dans les deux détecteurs. La gamme de gain est donc étendue et varie de 10 4 à 10 6.  Utiliser si possible un Pm industriel produit en grand nombre.

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4 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 4 Historique (1) 1999-2000 4 fabricants contactés: ETL (Angleterre), FEU (Russie), Hamamatsu (Japon), Photonis (France)  Projet basé sur 210CHF par tube  Construction d’un banc de test  Test de nombreux modèles décevants sur de nombreux critères  Ceux qui satisfaisaient les spécifications étaient trop chers.  Focalisation sur deux tubes utilisés dans les PET scanneurs et un tube Russe: Photonis XP3182 à 8 étages Hamamatsu R7899 à 10 étages FEU 115M-10 Juillet 2001: Aucun des trois tubes n’atteint les performances requises Le tube Photonis est stable mais pas linéaire à bas gain Le Tube Hamamatsu n’est ni stable ni linéaire à bas gain Pas de nouvelles du tube FEU. Ce tube est abandonné Juillet 2001  Novembre 2002 Nombreux prototypes de Hamamatsu et Photonis testés. Achat de 40 tubes (Photonis et Hamamatsu) aux spécifications et nécessaires pour les tests des détecteurs en faisceaux

5 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 5 Historique (2) Novembre 2002 Soumission de l’appel d’offres par le CERN pour 7800 PMs. Marché conjoint avec l’IN2P3 pour 30%. Janvier 2003 Hamamatsu est retenu 140.26CHF/tube Avril 2003 300 PMs de la présérie reçus Juillet 2003 Acceptation finale du marché. Construction d’un banc de test Juillet 2003  Décembre 2004 Livraison des PMs Juillet 2003  Mars 2005 Test des PMs  Plus de la moitié des PMs ont été mesurés au LAL (Deux autres banc ont été mis en œuvre par ITEP et IHEP)  Taux de rejection inférieur à 5% Juillet 2005 Achat de 400 pms supplémentaires qui doivent être testés au LAL

6 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 6 Personnel Physiciens:  Projet mis en œuvre par B. JEAN-MARIE 80% Test à Orsay Responsabilité du groupe PM des calo ECAL/HCAL: (LAL, IHEP, ITEP)  Participation de Frédérique FULDA 10% + Jacques + Frédéric 10% Ingénieur électronicien pendant 3 ans (Khai Truong en retraite depuis 2004) 1/3 CDD pendant 1 ans en 2004 pour les tests systématiques de réception + petite continuation sur 2005 (temps partagé avec le banc de test d’Atlas)

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9 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 9 Banc automatique pour la mesure des PMs

10 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 10 Développements techniques Le développement de bases à transistors a permis de s’affranchir de la dépendance du courant débité à l’anode sur la linéarité. Cette solution permet en plus de réduire considérablement le courant (donc la puissance) débité dans la chaîne de résistance Tests d’irradiation à l’IPNO et au CERN Elle a été utilisée pour les tests en faisceaux au CERN et dans les mesures de réception des PMs au CERN et au LAL Une solution utilisant le principe du Cockroft-Walton à été retenue pour les détecteurs ECAL, HCAL, PS est SPD. Elle a les mêmes avantages que l’utilisation des transistors, mais elle permet en plus de faire varier pour un faible coût la tension de chaque PM. D9D8 D10 D7K D6 820K  620K  680K  50    10nF 820K  A -HT D5 430K  D4 430K  D3 430K  D2 620K  D1 430K  BF820 SIGNAL Transistor Base for Hamamatsu R7899-01 BAS16 820K  750K  1M  620K   1M    

11 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 11 Dépenses CORE La demande du CORE était basée sur une estimation de prix de 210 CHF/tube. Le prix du marché a été de 140 CHF/tube

12 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 12 Budget M&0

13 20 octobre 2005 Bernard JEAN-MARIE Réunion Guy Wormser 13 Futur Le test des 400 pms commence et sera terminé avant la fin de l’année. Olivier Bonher assurera ce travail (1/2 heure matin et soir) en accord avec ATLAS. Arrêt du banc de test pour LHCb à la fin de ces mesures A l’heure actuelle mise en place d’un contrat avec Photonis pour la caractérisation de la linéarité pour les pms de la gamme actuelle et pour des prototypes en développement. Le banc de test peut être reconverti facilement en vue de ce travail. Les mesures devraient pouvoir commencer rapidement.