D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson1 Mesure de pureté de lArgon liquide du calorimètre Argon Test Cell (A.T.C.) –Présentation de la.

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1 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson1 Mesure de pureté de lArgon liquide du calorimètre Argon Test Cell (A.T.C.) –Présentation de la cellule –Cryogénie, électronique Source Résultats des mesures Perspectives A. Besson, Y. Carcagno, G. Mondin, G. Sajot

2 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson2 Importance de la mesure Calorimètre DØ: – –Partie active : Argon liquide (LAr) – –Partie passive : Ur (EM) / acier (Had) Gerbe électromagnétique Ionisation de lArgon liquide Pureté de lArgon liquide – –Toute molécule électronégative ( ) absorbe les e - et donc diminue le signal. E=10kV/cm, d=2mm (ATLAS LARG-NO-53) Disposer dune pureté < 0.5 ppm Mesurer précisément la pollution.

3 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson3 Principes: 2 sources et ALPHA 5.5 MeV, T = 430 ans BETA 3.5 MeV, T = 1 an, 40kBq Électrodéposition des sources sur une électrode dacier inoxydable. Immersion dans lArgon liquide (à ~ 85 K) Ionisation, dérive des charges par un champ électrique E ajustable distance (gap) entre les électrodes : d = 2.15 mm. La charge collectée dépend de la pollution p et du champ E.

4 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson4 LATC

5 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson5 LATC Cables signaux Hautes Tensions sources Échangeur LN2

6 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson6 Système du Run I (1990-96) LAr stocké depuis 5 ans dans un dewar (~ 80 000 litres) Améliorations Run II –Nouvelle source Beta –Électronique (preAmplis, Pulsers, etc.) –Programme dacquisition en LabWindows –Ajout dun pollueur à pour la calibration –Revue complète du cryostat (détections de fuites, vérifications des vannes, etc.) Calibration du système (2000) Mesures de pureté Dewar –Juillet 2000 et octobre 2000. Mesures Calo : Décembre 2000 Dernières mesures : Déc. 2001 Histoire de lA.T.C. LAr DEWAR A. T. C. Calorimètre

7 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson7 Mesures avec la source Alpha Particule hautement ionisante Énergie déposée sur ~ 20 m courant constant Balayage du champ électrique E (~20 valeurs) Charge collectée = f (E,p) ~ 40 000 evts / point Signal renormalisé : Source PiedestalSignalPulser

8 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson8 Alpha : principe de la mesure Source avec longueur de radiation recombinaison Charge collectée Absorption (a,b,c = constantes) avec

9 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson9 Alpha : exemple de mesure Fit de Abs(E,p) en fonction de E. Exemple –Noir : fit = 0.37 ppm –Bleu : fit - 0.1 ppm –Rouge : fit + 0.1ppm Source E (kV/cm) Absorption

10 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson10 Estimation des erreurs Principales sources derreur : –Statistique ~ 0.5 % –Haute Tension ~ 2 % –gap entre les électrodes : d = 2.15 0.05 mm –Fit ~ 2 - 5 % Total p/p ~ 5-7 % Erreurs systématiques (électronique, non linéarité du gain des préamplis, etc.) Calibration nécessaire Source

11 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson11 Recette –Partir dun échantillon dArgon ultra pur < 0.1 ppm –Polluer dune quantité connue d. Par exemple 0.5 ppm –Bien mélanger, laisser reposer une heure. –Mesurer Calibration Source

12 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson12 Erreurs sur la pollution : Quantité dArgon : 8-10 litres 5 % Volume d : 8.3 cm 3 1.5 % Pression d : 1 bar 10 % Erreur sur la pollution attendue ~ 11 % Calibration (2) Source Mesuré / Attendu E (kV/cm) Absorption

13 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson13 Alpha: calibration déc. 2000 Mesuré / Attendu Échantillon Argon Pollution attendue Pollution mesurée (moyenne) Cylinder 1< 0.2 0.05 0.10 Cylinder 2< 0.2 0.10 Argon pollué 0.69 0.120.77 0.12 Argon pollué 0.97 0.141.01 0.12 Argon pollué 1.11 0.151.21 0.12

14 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson14 Erreurs sur la mesure alpha Source Mesuré (ppm) Attendu (ppm) Pollution mesuréeErreur 0.2 ppm 0.10 0.3 ppm 0.10 0.5 ppm 0.11 1.0 ppm 0.12 2.0 ppm 0.16 3.0 ppm 0.21 5.0 ppm 0.33 Fit linéaire donne lerreur finale

15 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson15 Source Beta Source Installation : octobre 2000 Particularités –Spectre complet. –Particule très peu ionisante La trace traverse le gap –Utilisation dun gap trigger diminue le bruit Pas dexpression théorique fit empirique Avec a, b, c, d, g paramètres du fit.

16 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson16 Beta: paramètres vs pol. A et B donnés par calibration.

17 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson17 Beta: calibration et C.C. Mesuré / Attendu Pollution mesuréeErreur 0.2 ppm 0.10 0.3 ppm 0.10 0.5 ppm 0.11 1.0 ppm 0.20 2.0 ppm 0.38 3.0 ppm 0.57 5.0 ppm 0.95

18 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson18 Beta: calibration et N.E.C. Mesuré / Attendu

19 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson19 Résultats des mesures. Beta OCTOBRE 2000: DECEMBRE 2000: Sources et Alpha JUILLET 2000: OCTOBRE 2000: DECEMBRE 2000: Mesures compatibles et stables dans le temps.

20 D0-France, Strasbourg, 29-30 Novembre 2001Auguste Besson20 Conclusion et perspectives Précision des mesures : 0.15 ppm Les calorimètres de DØ : pureté OK pour C.C. et N.E.C. Mesures des 3 calos en décembre : contrôler la stabilité des mesures. Référence pour les cellules internes. Sources internes prendront le relais (Univ. Mainz) en cours de tests. http://isnwww.in2p3.fr/d0/purete/cryostat.html DØ notes 3799 et 3827.