15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P31 Mesure de pureté de lArgon liquide du calorimètre Argon Test Cell (A.T.C.) –Présentation de la cellule.

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1 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P31 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P32 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P33 Principes: 2 sources et 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P34 LATC

5 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P35 LATC Cables signaux Hautes Tensions sources Échangeur LN2

6 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P36 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 Historique de lA.T.C. LAr DEWAR A. T. C. Calorimètre

7 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P37 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P38 Alpha : principe de la mesure Source avec longueur de radiation recombinaison Charge collectée Absorption (a,b,c = constantes) avec

9 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P39 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P310 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P311 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P312 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 Calibration (2) Source Mesuré / Attendu E (kV/cm) Absorption

13 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P313 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P314 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P315 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 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P316 Beta: paramètres vs pol. A et B donnés par calibration.

17 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P317 Beta: paramètre d vs pol. A et B donnés par calibration.

18 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P318 Beta: calibration et C.C. (déc. 2000) 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

19 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P319 Beta: calibration et N.E.C. (déc. 2000) Mesuré / Attendu

20 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P320 Résultats des mesures. (déc. 2000) Beta OCTOBRE 2000: DECEMBRE 2000: Sources et Alpha JUILLET 2000: OCTOBRE 2000: DECEMBRE 2000: Mesures compatibles et stables dans le temps.

21 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P321 Résultats des mesures (déc. 2001) Pollution en ppm : Erreur : 0.15 ppm Central C. exemple Fit noir: 0.07 ppm / C.C. Fit bleu: 0.4 ppm / calib. Fit rouge: 0.7 ppm / calib.

22 15 janvier 2002A.Besson, G.Sajot - Réunion D0-IN2P322 Conclusion et perspectives Précision des mesures : 0.15 ppm Les calorimètres de DØ : pureté OK pour les 3 calos. Mesures des 3 calos en décembre 2001: 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.

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