Le modèle évalué est conforme à celui présenté dans la LoI (puissance, géométrie), la puissance issue de lélectronique de « front end » nest pas comptée,

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1 Le modèle évalué est conforme à celui présenté dans la LoI (puissance, géométrie), la puissance issue de lélectronique de « front end » nest pas comptée, le changement de la géométrie des plans due au possible « ailes » de support du tube faisceau nest pas pris en compte. Plusieurs modèles évalués, avec différents matériaux supports (TPG, Béryllium, composites), avec différents modes de refroidissements (conductif et convectif). Conclusion, première esquisse Utilisation dun flux dair à température ambiante pour refroidir le plans, en surface et à lintérieur des plans. - simplifie la conception, simplifie les servitudes. - permet de limiter la quantité de matière utilisée (faible X0). Proposition de lutilisation de Béryllium pour les plans supports, bon rapport rigidité, X0, conductivité thermique. Octobre 2013 J-M Buhour Résumé des pré-études de thermique sur les plans de détection du MFT 1,4 mm 2 mm Plan de détection complet extérieur intérieur 3 flux dair distincts Sortie dair entrée dair T1 RAPPEL

2 Air 1Air 2 Air 3 Air 4Air 5 Air 6 Tube faisceau Particules Zones de détection Exemple de simulation des écoulements dair dans et sur les plans du MFT Les vitesses débitantes obtenues dans le MFT sont inférieures à 10m/s Les coefficients déchange moyens sont: 50 W/m².K à lextérieur des plans 30 W/m²K à lintérieur des plans Octobre 2013 J-M Buhour AIR5 AIR56 AIR6 Zoom INLET T2 RAPPEL

3 Première modélisation dun groupe de deux ASIC pour un calcul de thermique. Géométrie simple permettant dévaluer lapport des différentes sources de refroidissement. ASIC isolant flex support ASIC: 0,18µm Longueur 30 mm, largeur 8 mm (5 mm active, 3 mm passive) Épaisseur 50µm Puissance déposée : 515 mW Flex: 2 x 57 µm daluminium Isolant: 3 x 50µm de Kapton Support: 0,2 mm, Béryllium convection refroidissement Dépôt de puissance Octobre 2013 J-M Buhour convection Exemple de simulation de thermique sur un groupe dASIC T3 RAPPEL

4 T4 Octobre 2013 J-M Buhour Descriptif pour un quart de plan : 13 échelles 1 échelle à 1 capteur 1 échelle à 2 capteurs 6 échelles à 3 capteurs 5 échelles à 4 capteurs Soit 41 capteurs pour le quart de plan modélisé et donc environ 328 pour le disque zéro complet. Le dépôt de puissance sur les capteurs est de 515 mW/m3. Soit environ 169 W pour le disque zéro. La vitesse maximale de lair est toujours de 10m/s. Le coefficient déchange au dessus des capteurs est de 40 W/m².K Le coefficient déchange à lintérieur du plan est de 25W/m².K La température de lair est 22°C La température maximale des ASIC calculée dans cette simulation est denviron 30°C Exemple de simulation de thermique sur le disque 0 du MFT RAPPEL

5 T5 Octobre 2013 J-M Buhour Lutilisation de lair à température ambiante avec une vitesse débitante inférieure à 10 m/s sur des plans de détection dont le matériau support est du Béryllium permet dobtenir des températures de fonctionnement des ASIC inférieures à 30 °C, Toutefois, au vue des premiers devis (170 k…) concernant la fabrication de disques support en Béryllium, lusage de composites Carbone-Epoxy pourrait être privilégié. LAlliage AlBeMet pourrait être un candidat intéressant (46 k). Ces études devront être plus poursuivies dans le prochain trimestre. Toutefois, assurer le refroidissement de lintégralité du MFT avec uniquement de lair nest pas une solution unique, définitive ou arrêtée; le bilan final des puissances totales dissipées dans les plans ainsi que dautres considérations (de géométrie, de conception mécanique) feront que nous pourrons être amené à compléter le refroidissement par air par un refroidissement liquide, dans les parties situées en dehors de la zone de détection notamment. Conclusion et prochaines simulations

6 T6 Octobre 2013 J-M Buhour La suite des études mécaniques et des simulations de thermique pourra être réalisée lorsque les paramètres suivant seront fixés et estimés: -Géométrie du MFT, cest-à-dire la taille, la forme et la localisation de nouveaux éléments qui vont modifier les plans de détections (cône central, aile support du tube faisceau, position des plans par rapport à lIP). -Les puissances dissipées, dans les ASIC, dans lélectronique de front end, leur localisation, la taille des composants et de la connectique. -La mise à jour du budget matière des différents plans, afin dajuster et de confirmer le genre et lépaisseur du support de plan. -Le nombre de plans, la largeur des capteurs sont aussi des informations dont nous aurons besoin pour continuer à travailler. - Les forces disponibles (en mécanique) dans les laboratoires associés au projet MFT. prochaines études, objectifs « Layout » complet (le plus possible) des plans de détections et de lélectronique proche. => Plans densembles Reprise des simulations de mécanique des fluides et de thermique. => Liquide en plus ou pas? Réalisation dune maquette déchelle, voire de disque, « thermiquement » utilisable et représentative. => Validation du modèle et des solutions technique. Révision du cône support pour intégrer les disques et leurs servitudes. => positon, nombre et dimension des arrivées de fluides de refroidissement. Etudes mécanique détaillées des plans et échelles constituants les disques. => Solution technique et maquette