L'AO R&D 2013 a été arbitré par le Comité de Pilotage le 6 mars, après examen des dossiers par le CSRD. Les résultats sont les suivants :
ATLAS-DTBB : Nouvelle électronique digitale pour générer les primitives de trigger L1 d'ATLAS
P. Schwemling (Irfu/DPhP)
Le LTDB (LAr Trigger Digitizer Board) est une mise à niveau du système de déclenchement du calorimètre ATLAS de niveau 1. Elle est conçue pour faire face à la luminosité accrue du LHC. Afin de ne pas augmenter le taux de déclenchement au-delà de la bande passante actuelle de 20 kHz attribuée au déclencheur électromagnétique de niveau 1 du calorimètre, tout en maintenant une efficacité élevée pour les objets électromagnétiques (électrons et photons), le déclencheur amélioré doit être plus sélectif vis-à-vis des jets. Ceci peut être réalisé en ajoutant plus de variables discriminantes dans la décision de déclenchement. Le système actuel (voir figure 1, en haut) est basé sur la sommation de l'énergie déposée dans les tours de déclenchement Δη × Δφ = 0,1 × 0,1, sans qu'aucune information sur le développement longitudinal ne soit retenue et sans aucune information sur la nature, électromagnétique ou hadronique. Pour surmonter ces limitations et donner plus d'informations pour construire la décision de déclenchement, le LTDB (figure 1, bas) conserve l'information longitudinale et la granularité de la sommation est significativement améliorée : dans les premier et deuxième échantillonnages du calorimètre, elle est de 0,025 dans la direction η au lieu de 0,1.
Dans le nouveau système, une tour de déclenchement de 0,1 × 0,1 est divisée en 10 sommes indépendantes de cellules de détection élémentaires. Ces sommes sont appelées supercellules dans ce qui suit. En outre, le LTDB numérise le signal provenant des supercellules et envoie les résultats numérisés par des liaisons optiques numériques à haut débit (5Gb/s) au système central de déclenchement, où la décision de conserver ou de rejeter les données de chaque événement est prise.
Description du travail réalisé :
La première étape du projet a été de développer les blocs de construction pour la section analogique du LTDB, c'est-à-dire la chaîne analogique allant du fond de panier du FrontEnd aux ADCs du LTDB, et créant également les signaux additionnés nécessaires au fonctionnement normal de la TBB, qui sont renvoyés au fond de panier. La conception a été basée uniquement sur les composants résistants au rayonnement utilisés dans l'électronique frontale actuelle. Il comporte un nombre minimal de composants actifs, permettant d'utiliser un espace minimal sur le PCB, de dissiper la puissance dans la section analogique, de minimiser le bruit injecté dans le système et le temps de transit du signal. Après l'amplification et la conversion de simple à différentiel, et avant d'être numérisés, les signaux sont soumis à une légère mise en forme, sous la forme d'un pôle unique de 15 ns, afin de ralentir quelque peu le signal, de filtrer le bruit à haute fréquence et d'éviter les problèmes de repliement à l'étape de la numérisation. Après avoir étudié plusieurs réalisations possibles du pôle, la meilleure option en termes de bruit et de diaphonie s'avère être le RC actif, ce que nous avons finalement mis en œuvre.
Les mezzanines numériques, reliées chacune à la carte mère par deux connecteurs, l'un pour la transmission du signal, l'autre pour l'alimentation, sont basées sur un ADC COTS 12 bits basse consommation, un FPGA Cyclone V ALTERA pour configurer les ADC, les lire et formater les données. Des nettoyeurs d'horloge et des PLLs standard ATLAS ont été utilisés pour la distribution et la réception des horloges. La communication optique avec le système de lecture du LTDB est assurée par des émetteurs-récepteurs VTTX standard conçus par le CERN et fonctionnant à 5 Gbs/s. Deux versions des mezzanines ont été conçues et produites, et toutes deux ont été accouplées avec succès à la carte mère analogique. Après avoir défini les schémas de la section analogique de tous les canaux, nous avons conçu et produit une carte de test de 64 canaux. Cette étape nous a permis de prouver que nous étions capables de faire tenir tous les composants sur l'espace disponible de la carte. Après cette étape, nous avons procédé à la conception d'une carte complète de démonstrateur LTDB.
Parallèlement à la conception de la carte de démonstration, nous avons également construit un démonstrateur mécanique pour tester l'insertion dans une caisse de Front-End ATLAS. Nous avons également utilisé cette carte mécanique pour vérifier avec succès que les dimensions mécaniques étaient toutes correctes. La carte a été caractérisée au CERN en utilisant la même configuration que celle utilisée pour le démonstrateur américain. Les tests effectués comprennent des tests de connectivité, des mesures de linéarité, des mesures de bruit et de diaphonie. Les mesures ont montré que ses performances étaient plus qu'adéquates pour une intégration dans ATLAS et pour maintenir la capacité de déclenchement du système actuel.
Pour résumer :
Le démonstrateur LTDB basé sur les options que nous préconisons, c'est-à-dire une carte mère analogique plus des mezzanines numériques, a été construit avec succès, testé au CERN et intégré sur le détecteur ATLAS. Tous les signaux nécessaires au fonctionnement normal du système de déclenchement actuel sont correctement générés par le démonstrateur LTDB. C'était la principale condition pour que la collaboration accepte l'intégration du démonstrateur sur le détecteur. Une architecture commune pour la LTDB finale a été trouvée suite à des discussions avec des collègues américains.
Publications :
DACTOMUS : Diagnostics and compact beam transport for multistages laser plasma accelerator
N. Delerue (LAL)
L'accélération du plasma par laser basée sur le mécanisme du champ de sillage laser est capable de créer des champs électriques longitudinaux d'accélération pouvant atteindre quelques 100 GV/m. Des études réalisées avec des systèmes laser de quelques dizaines de TW à PW ont démontré le piégeage d'électrons et l'accélération subséquente dans des régimes d'interaction non linéaires appelés régimes de soufflage ou de bulles. Des champs d'accélération de l'ordre de 10-100 GV/m sont généralement obtenus sur quelques millimètres, et il a été démontré que sur une longueur d'échelle d'un centimètre, ils produisent des grappes de plusieurs GeV. Bien que les régimes de gradients d'accélération ultra-élevés des accélérateurs à plasma laser soient extrêmement attrayants pour le développement d'accélérateurs permettant de repousser la frontière énergétique de la physique des hautes énergies, plusieurs aspects, liés aux performances des systèmes laser et à la maîtrise de la physique de l'accélération, tendent à favoriser les régimes d'accélération à gradients plus faibles (1-10 GV/m). L'énergie des électrons accélérés dans ces régimes quasi-linéaires peut être augmentée par plusieurs étapes successives d'accélération par plasma laser. L'objectif de ce type d'études est de démontrer la faisabilité des schémas d'accélérateurs à plasma laser produisant des grappes d'électrons avec des paramètres contrôlables, et évoluant vers une énergie plus élevée par l'ajout d'étages d'accélération. Dans ce contexte, l'objectif du projet DACTOMUS (Diagnostic And Compact beam Transport fOr MUltiStaged laser plasma accelerators) est de développer un système compact de transport et de focalisation et les diagnostics associés pour un faisceau d'électrons généré dans un accélérateur à plasma laser.
Dans le cadre du projet DACTOMUS, l'instrumentation nécessaire à la focalisation et au diagnostic des bouquets d'électrons a été construite et testée avec une source d'électrons générée par un accélérateur de plasma laser compact fonctionnant dans le régime non linéaire. Le contrôle de l'injection d'électrons dans la structure accélératrice est effectué en contrôlant l'ionisation de l'azote au niveau des impuretés dans un gaz dihydrogène.
La source d'électrons (ou premier étage) est produite par piégeage d'électrons contrôlé par ionisation et accélération dans le champ de sillage piloté par laser à l'intérieur d'une cellule à gaz. Une photographie de la cellule à gaz et un exemple de profil de densité d'électrons sont présentés à la Fig. 1. La pression à l'intérieur de la cellule à gaz peut varier de 100 à 500 mbar et la longueur de la cellule à gaz peut varier de 0 à 10 mm. Les simulations de fluides ont été réalisées avec OpenFOAM et SonicFoam afin d'obtenir un profil réaliste de la densité du gaz dans la cellule. La densité diminue aux bords de la cellule de gaz sur l'axe de propagation du laser, ce qui a un impact sur la focalisation non linéaire du laser à l'entrée de la cellule.
Le profil de densité est ensuite utilisé comme entrée pour les simulations PIC (Particle-In-Cell) avec WARP. Les résultats montrent que la position du waist du laser dans la cellule gazeuse a un impact significatif sur la qualité du faisceau d'électrons. La majeure partie de la charge du le faisceau d'électrons pour une énergie supérieure à 30 MeV se situe dans la gamme 50-100 MeV. L'énergie atteint un pic à 68±11 MeV. Une ligne de transport en aval de la cellule à gaz optimisée pour une énergie intermédiaire de 72 MeV a été testée expérimentalement.
L'objectif de la ligne de transfert en aval de la cellule à gaz est de caractériser les propriétés du faisceau d'électrons telles que la distribution d'énergie et la divergence angulaire. La ligne de transfert doit être :
De plus, l'implémentation implique une valeur minimale de la distance entre le premier aimant et la cellule à gaz de 160 mm. Nous avons choisi d'utiliser un triplet au lieu d'un doublet pour la focalisation afin de réduire la taille du faisceau dans les quadripôles (et donc les effets chromatiques). Un dipôle est ensuite inséré en aval du triplet pour effectuer la séparation d'énergie. Le déplacement du dipôle est motorisé, ce qui permet de faire des mesures avec le triplet seul pour vérifier l'axe de pointage du laser et l'axe de pointage des faisceaux d'électrons. Le triplet est composé de deux quadripôles de focalisation de 80 millimètres de long et d'un quadripôle de 120 millimètres de long. La longueur des quadrupôles a été choisie pour utiliser le même bloc permanent cubique de 40 × 40 × 40 mm3 . L'écrêtage angulaire à 18,8 mrad (5 mrad) est obtenu par l'ajout d'un collimateur à l'entrée du triplet de diamètre φ = 6 mm (φ = 1,5 mm, respectivement). Les champs magnétiques du triplet et du dipôle ont été simulés à l'aide du logiciel Opera. La carte de champ a été mesurée au LLR. Le triplet est situé dans la même chambre à vide que la cellule à gaz, située au centre de la chambre. Une deuxième chambre à vide contient le dipôle mobile et l'écran lanex. La distance entre le dipôle et le triplet a été imposée par la contrainte d'une chambre séparée.
Les expériences ont montré que le centroïde du faisceau d'électrons était bien stabilisé sur l'écran lanex d'une prise de vue à l'autre. Comme prévu, un pincement du faisceau est observé expérimentalement à la position correspondant à l'énergie de référence de 72 MeV. Plusieurs mesures ont été effectuées pour différentes conditions de plasma, par exemple en faisant varier la pression du gaz dans la cellule à gaz.
Publications :
INGMAR : Irradiation de glaces et météorites analysées par réflectance VIS-IR
R. Brunetto (IAS)
Les processus d'altération spatiale affectent les corps sans atmosphère du système solaire. Ils comprennent l'irradiation par le vent solaire, les ions cosmiques galactiques, les électrons, les rayons UV et X, et le bombardement par les micrométéorites. Ces processus entraînent des variations des propriétés optiques de la surface des petits corps du système solaire, ce qui affecte les efforts visant à établir des liens entre des météorites spécifiques et des types d'astéroïdes. Ils ont été largement étudiés pour la Lune et les astéroïdes de type S et V, mais on sait peu de choses sur l'altération des astéroïdes carbonés dans l'espace car les études précédentes ont eu du mal à définir une tendance spectrale générale parmi les surfaces sombres. Le projet INGMAR ("IrradiatioN de Glaces et Météorites Analysées par Réflectance VIS-IR") vise à développer un dispositif expérimental dédié à l'analyse spectroscopique VIS-IR de solides d'intérêt astrophysique à coupler à différentes plateformes d'irradiation. En particulier, dans la première phase du projet, des météorites, des carbones et des glaces analogues aux surfaces d'astéroïdes riches en carbone seront irradiés (40 keV, comme une simulation du vent solaire) sur la plateforme SIDONIE (CSNSM, Orsay) et analysés par (micro-)spectroscopie de réflectance.
Travail réalisé :
Des expériences d'irradiation ionique de la météorite Allende ont été réalisées, en utilisant des ions He+ et Ar+ à 40 keV sur la plateforme SIDONIE, afin de simuler l'irradiation par le vent solaire de la surface des corps primitifs. Nous avons utilisé différentes fluences jusqu'à 3x1016 ions/cm2, correspondant à des échelles de temps courtes de ~103-104 ans dans la ceinture principale d'astéroïdes. Les échantillons ont été analysés avant et après irradiation par spectroscopie de réflectance dans le visible et l'infrarouge lointain (0,4 - 50 µm) et par microspectroscopie Raman. De manière similaire à ce qui est observé dans les expériences précédentes, les résultats montrent un rougissement et un assombrissement des spectres de réflectance VIS-NIR. Ces variations spectrales sont cependant comparables à d'autres variations spectrales dues à la géométrie d'observation, à la taille des grains et à la préparation des échantillons, ce qui suggère une explication aux études contradictoires sur l'altération spatiale des astéroïdes sombres. Après irradiation, les bandes infrarouges des silicates de l'olivine matricielle changent de profil et se déplacent vers de plus grandes longueurs d'onde (Fig. 1, gauche), peut-être en conséquence d'un effet de pulvérisation plus efficace sur le Mg que sur le Fe (les espèces plus légères et plus volatiles sont préférentiellement pulvérisées vers l'arrière) et/ou d'une amorphisation préférentielle de l'olivine riche en Mg. Les variations spectrales sont compatibles avec le modèle d'altération de Hapke. La spectroscopie Raman montre que le composant carboné est substantiellement affecté par l'irradiation : différents degrés de désordre sont produits en fonction de la dose, pour finalement aboutir à un carbone hautement désordonné. Toutes les modifications observées semblent se mettre en échelle avec la dose nucléaire élastique. Nous avons réalisé une extension de ce travail, en irradiant des pastilles de la météorite CM Murchison. Les résultats montrent que la tendance au rougissement/assombrissement observée sur les surfaces riches en silicate n'est pas valable pour toutes les chondrites carbonées, et que les modifications spectrales après irradiation sont fonction de l'albédo initial.
Parallèlement à l'activité d'irradiation, nous avons développé une analyse de microréflectance des particules extraterrestres. La reproductibilité de la technique, à l'échelle ~20 μm, a été évaluée pour estimer l'incertitude de mesure. Pour les calibrations, des particules naturelles d'olivine de San Carlos de 20 à 100 m ont été utilisées. Les spectres de réflectance des particules isolées ont été mesurés un par un à l'aide de différents objectifs de microscope. Un deuxième étalonnage a été effectué en appliquant la même technique à des microparticules terrestres préparées par nos collègues de l'équipe de l'instrument GIADA (mission Rosetta). Certaines particules étaient recouvertes d'une fine couche de carbone aromatique (~ 200-500 nm). Grâce à la modélisation spectrale, les résultats seront utilisés pour contraindre les effets des inclusions de carbone dans les spectres de réflectance dans la gamme spectrale VIS-NIR.
Grâce à ces calibrations, nous avons pu appliquer la technique de microréflectance à trois grains extraterrestres rapportés de l'astéroïde Itokawa par la mission japonaise Hayabusa. Nous avons caractérisé la minéralogie et l'étendue de l'altération spatiale des trois particules d'Itokawa fournies par la JAXA à notre consortium. L'identification des minéraux, la caractérisation de leurs compositions élémentaires et les mesures de leurs abondances relatives ont été menées par spectroscopie Raman. Les spectres de réflectance dans le visible et le proche IR contraignent la minéralogie des grains et permettent une comparaison directe avec la surface d'Itokawa (Fig. 1, à droite). Les spectres reflètent l'étendue de la pluie spatiale subie par les trois particules. Les spectres de réflectance NIR-VIS (incidence = 45°, collecte de la lumière à e=0°) des trois particules, en particulier la bande 1-μm, sont cohérents avec la présence d'olivine et de pyroxène détectés par Raman.
Les bons résultats obtenus sur les grains d'Itokawa et de GIADA nous ont permis de mesurer (pour la première fois dans cette gamme de longueur d'onde) les spectres de microréflectance de deux micrométéorites antarctiques d'origine cométaire possible. Pour les deux micrométéorites, nous avons mesuré un albédo compatible avec celui des noyaux cométaires. Le couplage in-situ entre les spectromètres et la ligne d'irradiation dans la chambre à vide a été réalisé. Un renouvellement complet de la plateforme SIDONIE a été effectué en même temps. L'installation est complètement opérationnelle. L'extension aux échantillons glacés a également été réalisée.
Publications :
HARD : Electronique cryo à HEMT ultra bas bruit pour bolomètres (Edelweiss)
C. Nones (Irfu/DPhP)
L'objectif principal de HARD était de fournir à EDELWEISS III (et dans la perspective d'une recherche plus large de prochaine génération en collaboration avec l'expérience SuperCDMS dirigée par les Etats-Unis) une meilleure sensibilité aux particules candidates à la matière noire (WIMPs) dans la région des faibles masses. Pour obtenir ce résultat, une nouvelle électronique frontale froide était obligatoire, conçue dans le cadre du présent programme. Le JFET froid conventionnel a été remplacé par un transistor à haute mobilité électronique (HEMT) à faible bruit, capable de fournir une réduction du bruit d'un facteur 3, suivi d'un circuit d'amplification complet placé à 1 K. Cette amélioration concerne quelques lignes de lecture EDELWEISS-III. Pour exploiter pleinement cette amélioration, une nouvelle conception du détecteur est proposée, visant à réduire la capacité intrinsèque des électrodes de lecture du canal d'ionisation. Une installation de test cryogénique a été développée pour le programme HARD, en utilisant un nouveau réfrigérateur à dilution sans liquide situé dans le laboratoire IRAMIS/SPEC. Dans cette installation, nous avons effectué une caractérisation systématique des HEMTs produits sur mesure au LPN, et des amplificateurs complets basés sur ces composants ont été développés. La sensibilité de la section transversale aux WIMPs dans la gamme de masse 5-10 GeV a été améliorée d'au moins 2 ordres de grandeur, ce qui augmente considérablement le potentiel de découverte d'EDELWEISS III et jette les bases d'une meilleure technologie de détection pour la recherche commune EDELWEISS-SuperCDMS.
Description des résultats obtenus :
Les HEMTs pour HARD ont été produits au LPN. Dans la première partie du projet, des HEMTs existants ont été utilisés. Ils sont basés sur une hétérostructure AlGaAs/GaAs obtenue par MBE (épitaxie par faisceau moléculaire). Elle se compose d'une couche tampon en GaAs, d'une couche d'espacement en AlGaAs de 20 nm, bien plus épaisse que celle utilisée dans les HEMT commerciaux (entre 2 et 5 nm), d'une couche de dopage en Si, puis d'une couche barrière en AlGaAs non dopé de 15 nm, et enfin d'une couche de recouvrement en GaAs non dopé de 6 nm. Des HEMTs avec différentes longueurs et largeurs de grille ont été fabriqués et emballés individuellement dans un SOT23 en céramique. Une production de HEMT dédiée au HARD a été réalisée dans la deuxième partie du projet, optimisée pour une capacité d'entrée de 100 pF. Il faut souligner que les HEMT n'ont pas de limite de température de fonctionnement et que leur consommation électrique peut être aussi faible que 30 μW. Un bruit de tension aussi faible que 0,46 nV/√Hz à 1 kHz a été obtenu avec une capacité d'entrée d'environ 100 pF. Le bruit en 1/f qui pénalisait les HEMT pour les applications basse fréquence a été considérablement réduit et devient négligeable au-dessus de 1 kHz. Ces transistors sont très adaptés à la détection haute impédance à basse température.
De nombreux tests ont été réalisés au CSNSM afin de caractériser les HEMTs en termes de performances de bruit.
Une nouvelle carte d'amplification de tension capable de lire 4 canaux d'ionisation et 2 canaux de chaleur a été produite et testée à 4K par le groupe SEDI impliqué dans le projet. Le prototype de carte, nommé CRYOHARD, a été conçu pour être connecté sur un détecteur FID EDELWEISS à l'étage 1K du cryostat LSM. Les principales caractéristiques de cette carte amplificatrice sont les suivantes :
Toutes ces propriétés ont été vérifiées lors d'un test effectué à l'IRFU/SEDI lorsque la carte d'amplificateur a été testée à l'intérieur d'un vase de Dewar LHe.
Grâce au financement HARD, nous avons pu instrumenter le réfrigérateur de dilution sans hélium au laboratoire de cryogénie de l'IRAMIS/SPEC (Fig. 1). Nous l'avons équipé de 6 canaux complets de mesure et de régulation de la température (MM3, MGC3), et d'un système d'isolation vibratoire (Newport, auto-nivelage). Le cryostat présente une puissance de 200 uW à 100 mK et se refroidit en 15 heures de la température ambiante à 20 mK (la température de base étant d'environ 10 mK). Un avantage de cette installation est qu'elle peut faire fonctionner plusieurs bolomètres d'ionisation et composites chaleur/lumière grâce au grand nombre de canaux de lecture installés à l'intérieur. Le système d'acquisition a également été développé dans le cadre de P2IO. Cette installation a été utilisée comme banc d'essai pour l'électronique à base de HEMT.
Dans la deuxième partie du projet, une carte d'amplificateur à 4 canaux basée sur des HEMTs a été conçue, fabriquée et testée par l'IRFU (SEDI et SPP). Après une vérification générale à 4 K au SEDI, la carte a été testée dans l'installation IRAMIS/SPEC susmentionnée pendant trois passages à basse température. La carte a été entièrement intégrée avec succès à la lecture standard EDELWEISS utilisée dans le LSM.
La lecture HEMT nécessite des détecteurs spéciaux à faible capacité (<20pF). Ceux-ci ont été développés au CSNSM à partir de cristaux de HPGe d'une masse de 200 g. Ces détecteurs présentent la même structure d'électrodes que ceux actuellement utilisés dans EDELWEISS (version dite Full InterDigit - FID), ce qui nous permet de rejeter complètement les événements de surface en préservant un grand volume fiduciaire, mais ils sont équipés d'électrodes collectrices de charge intercalées très fines (Fig. 2), permettant d'abaisser le seuil d'énergie bien en dessous de 100 eV lorsqu'ils sont utilisés avec des HEMTs et un câblage appropriés à faible capacité.
Publications :
HighSPID : Identification de particules légères basse énergie par analyse de forme pour multi-détecteurs strippés Si à très haute granularité (Spiral2 phase2)
Y. Blumenfeld (IPNO)
Le but du projet HIGHSPID (HIgh Granularity HodoScope for Particle Identification) était de construire et de tester un prototype de chaîne électronique permettant de lire les informations d'un détecteur à bandelettes Si afin de mesurer l'énergie et d'identifier en masse et en charge des particules légères chargées (des protons au Li) par l'analyse de la forme des impulsions. Ce système est utilisé pour les multidétecteurs de particules basés sur la technologie Si-Strip, et en particulier pour le détecteur GASPARD déployé dans les installations de faisceaux radioactifs ISOL de prochaine génération telles que HIE-ISOLDE, SPES et SPIRAL2. L'électronique développée équipe également les détecteurs Si dédiés à la mesure des clusters atomiques tels que ceux accélérés au tandem d'Orsay.
Description du travail achevé :
Afin de résoudre le problème de l'identification des particules, la technique d'analyse de la forme des impulsions pour les particules légères a été étudiée. Elle repose sur la numérisation du signal de charge et/ou de courant avec une fréquence qui doit être adaptée au temps de montée du signal enregistré. Plusieurs expériences ont été réalisées au Tandem d'Orsay. Dans ce but, un DSSSD de 500μm d'épaisseur fabriqué à partir d'une plaquette nTD afin de garantir une bonne uniformité de la résistivité a été acheté. Le côté N des détecteurs faisait face au faisceau afin d'augmenter les possibilités de PSD. Quatre bandes de chaque côté du détecteur ont été lues par des préamplificateurs PACI conçus et fabriqués à l'IPN d'Orsay.
Le premier test a montré que des observables très simples comme le maximum du signal de courant peuvent fournir suffisamment d'informations pour identifier les particules de lumière. L'effet du biais du détecteur a également été étudié. Sans filtrage, le meilleur compromis est obtenu avec le biais de déplétion du détecteur où le PSD est de bonne qualité sans affecter la résolution en énergie. Cependant, nous avons montré qu'en utilisant un filtre bipolaire, la PSD peut également être obtenue au biais nominal (sur appauvrissement).
Une expérience de suivi a été réalisée avec le même détecteur et la même électronique, à l'exception des numériseurs qui ont été remplacés par les numériseurs de pointe WaveCatcher, construits au LAL et financés par la subvention HIGHSPID. Ils offrent plus de canaux (64) à une fréquence d'échantillonnage de 1GHz avec un taux d'acquisition 10 fois supérieur à celui du MATACQ utilisé précédemment. La réaction mesurée était destinée à se concentrer sur la discrimination entre les particules de 3He et de 4He. L'analyse préliminaire a montré que la discrimination entre 3He et 4He pouvait être réalisée de manière satisfaisante.
En résumé, la meilleure observable pour la technique PSA a été étudiée et a montré que les meilleurs résultats ne peuvent être obtenus qu'avec des observables basés sur le signal de courant. Par conséquent, les deux signaux de charge et de courant sont nécessaires dans l'électronique de GASPARD. Nous avons donc soumis une version ASIC à 9 canaux du préamplificateur PACI financée par la subvention HIGHSPID. Cet ASIC a été testé avec le détecteur prototype acheté avec les fonds HIGHSPID. Après la résolution de quelques problèmes de diaphonie, d'excellentes performances ont été obtenues avec une résolution électronique d'environ 10 KeV.
La fréquence d'échantillonnage minimale nécessaire à l'électronique numérique a également été étudiée en réduisant le nombre d'échantillons à partir de 1GHz jusqu'à 100MHz. En dessous de 200MHz, la qualité de la discrimination est considérablement réduite. Le meilleur taux d'échantillonnage pour l'électronique GASPARD serait proche de 500 MHz. Afin d'avancer dans cette direction, des tests de lecture ont été effectués en utilisant des cartes développées à l'IRFU/SEDI. Les signaux de charge de l'iPACI ont été numérisés par une carte "ASAD" avec des modifications mineures pour l'adapter aux signaux de l iPACI. Les signaux de courant de l'iPACI ont été numérisés par des cartes SAMPIC. Une vue schématique de l'installation est donnée dans la figure ci-dessous :
Publications :
MICROMEGAS Imager : Micromégas 2D avec grille segmentés pour imagerie neutron (NTOF)
F. Gunsing (Irfu/DPhN)
L'objectif de ce projet était de développer et de tester un prototype fonctionnel de détecteur de neutrons avec le développement du détecteur à microbulk à mailles et anodes segmentées XY de faible masse, ainsi que le système d'acquisition de données embarqué. Les bandes de mailles fournissent l'information Y, tandis que les bandes d'anodes fournissent l'information X. On obtient ainsi un dispositif de très faible masse doté de bonnes capacités de résolution énergétique. Un tel détecteur est pratiquement "transparent" aux neutrons, ce qui est idéal pour les mesures de neutrons dans le faisceau, comme le contrôle du flux et du profil avec une perturbation minimale du faisceau. Le développement proposé simplifie et accélère énormément la procédure de production des microbulks 2D, rendant la construction de détecteurs à microbulk de grande surface possible d'un point de vue économique et appropriée pour les expériences sur les événements rares telles que la recherche de la matière noire. La segmentation du maillage nécessite le développement d'un système d'acquisition de données embarqué ayant la capacité de se déclencher sur chaque canal. Ce système d'acquisition est basé sur le système GET (Generic Electronics for TPC).
Description du travail réalisé :
La caractérisation d'un faisceau de neutrons est essentielle pour la plupart des applications. L'un des défis dans l'étude des réactions induites par les neutrons est de déterminer à la fois le nombre de neutrons incidents et leur distribution spatiale. Les faisceaux de neutrons sont généralement utilisés avec un diamètre de quelques centimètres et leur intensité n'est souvent pas uniforme dans l'espace. Le nombre total de neutrons est généralement mesuré à l'aide d'un moniteur de flux de faisceau, en comptant le nombre de neutrons incidents avec une chambre de réaction à faible masse. Dans ce cas, les expériences peuvent être réalisées en aval du détecteur.
Pour ce projet, un premier développement de la maille et de l'anode segmentées a été réalisé au laboratoire Microbulk du CERN, la maille et l'anode étant chacune divisée en un nombre de 20 bandes. Trois prototypes différents ont été construits et testés afin de trouver la conception optimale en termes de diamètre des trous de maille et de leur espacement correspondant, ainsi que de l'espacement entre les bandes au niveau de la maille. Le but de cette optimisation était d'assurer la faisabilité de la construction avec une perte acceptable de la résolution énergétique (~12% sur le prototype optimal avec une source de 55Fe au lieu de la limite de 11% réalisable en utilisant la technologie des microbulks). La production a donné des résultats satisfaisants en ce qui concerne la faisabilité et les performances. Par la suite, deux détecteurs Microbulk finaux ont été conçus et produits, consistant en 60x60 bandes sur une surface de 6x6 cm2, où chaque bande était espacée de 40 µm et avec une distance de répétition de 1 mm. La maille a été créée en utilisant une gravure de trous de 60 µm de diamètre avec un pas de 100 µm. Ces Microbulks finaux ont été fixés sur un anneau de PCB pour être montés à l'intérieur de la chambre du détecteur. Cette configuration est illustrée sur la Figure 1.
Le système d'acquisition AGET a été mis en œuvre dans son mode de configuration CoBo réduit, capable d'acquérir 256 canaux, ce qui est suffisant pour un détecteur XY. Un nombre de 4 AGET sur une carte AsAd a été utilisé comme carte d'acquisition principale. Des cartes frontales spéciales ont été conçues et fabriquées, afin de connecter correctement les bandes de mailles et d'anodes à la carte AsAd pour la lecture des bandes, de fournir la haute tension aux bandes de mailles et de protéger les puces AGET des décharges électriques potentielles dans le détecteur. Une photo du détecteur dans la chambre est visible sur la figure 2.
Les performances du détecteur ont été testées avec des rayons X, en utilisant une source de 55Fe (EKα= 5.9 keV, EKβ=6.5 keV). La chambre du détecteur était remplie d'un mélange gazeux composé de 95% d'argon - 5% d'isobutane (iC4H10) à pression atmosphérique, circulant à un débit constant de 6 NL/h. La meilleure résolution dans ce cas a été trouvée à 13%. Cette valeur de résolution énergétique est très proche de la limite théorique pour les compteurs proportionnels avec ce gaz. La caractérisation du détecteur a été complétée par les courbes de gain et de transparence pour différents gaz. Après la caractérisation avec les rayons X, le détecteur a été utilisé avec succès en conditions réelles aux installations n_TOF et GELINA, pour l'extraction du profil du faisceau de neutrons. L'utilisation de sections efficaces standards et de la technique du temps de vol des neutrons permet de reconstruire la distribution d'énergie relative du flux et du profil du faisceau de neutrons. Il s'agit d'un ingrédient essentiel pour la normalisation absolue des mesures de sections efficaces à une énergie donnée.
Présentation des résultats et publications :
Les résultats du développement et des essais du détecteur, ainsi que des mesures du faisceau de neutrons, ont été présentés lors de réunions et de conférences internationales [1-3].
[1] M. Diakaki, « A transparent XY-MicroMegas neutron beam profiler », 66th Lindau Nobel Laureate Meeting 2016, Lindau, Germany.
[2] « A new transparent XY-MicroMegas neutron beam profiler », 4th International Conference on Micropattern Gaseous Detectors (MPGD) 2015, Trieste, Italy.
[3] Several presentations at RD51 and n_TOF collaboration meetings.
[4] M. Diakaki et al., "Development of a novel segmented mesh {MicroMegas} detector for neutron beam profiling", Nucl. Instr. Meth. A 903 (2018) 46
PRIVAT (Plateforme Régionale Intégrée pour la Validation des Algorithmes Taus)
A. Zabi (LLR)
L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid) vise à étudier les résultats des collisions de protons produites par le LHC (Large Hadron Collider) au CERN. La caractérisation du secteur du boson de Higgs ainsi que la recherche d'une nouvelle physique nécessiteront toutes les capacités du LHC. L'objectif principal du projet PRIVAT était de trouver une solution pour déclencher efficacement les électrons/photons et les leptons tau au cours de l'expérience. et les leptons tau pendant le Run 2 (2015-1018) et le Run 3 (2020-2022) du LHC. Après plusieurs étapes de mise à niveau, qui ont commencé maintenant avec le premier arrêt prolongé, le LHC sera en mesure de réaliser des collisions à 13,5 TeV dans le centre de masse et à plus de 1x1034 cm-2 s-1 de luminosité instantanée. Le nombre moyen de collisions par traversée atteindra 50, "Pile-Up", et dépassera donc les paramètres de conception de la machine. Dans ces conditions intenses, non seulement les signaux calorimétriques doivent être identifiés mais il faudra aussi mettre en œuvre une technique efficace d'atténuation du pile-up pour déterminer correctement leur énergie. Des algorithmes améliorés permettront de reconstruire précisément les objets L1 avec des résolutions améliorées. Une approche originale de la technique de déclenchement était proposée et appelée "Time Multiplexed Trigger" (TMT). Elle est basée sur la récente technologie microTCA et repose sur l'installation d'une liaison optique à haut débit pour récupérer les informations pour tous les sous-détecteurs. Le projet avait pour objectif le développement d'algorithmes sophistiqués qui peuvent être implémentés en tant que firmware dans les FPGAs Xilinx Virtex 7.
Description du travail effectué :
L'équipe du LLR a une longue expérience dans la conception et le développement de déclencheurs. En gardant à l'esprit les limitations du système actuel, l'approche envisagée a consisté à développer d'abord les meilleurs algorithmes possibles compte tenu de la granularité améliorée des déclencheurs de la phase 2. Une analyse autonome a été développée pour fonctionner à la fois avec les données du premier passage du LHC et avec les données simulées par Monte Carlo. Les données réelles permettaient une comparaison directe des performances avec l'architecture de déclenchement du Run 1 et les données simulées aidaient à tester la robustesse des algorithmes contre les conditions de pile-up sévères. Le groupe a réussi à produire des algorithmes pour sélectionner efficacement les électrons, les photons et les leptons tau en introduisant une méthode innovante de regroupement dynamique des calorimètres. L'étude détaillée de l'énergie de dépôt, ou "empreinte" des particules dans le détecteur, a été utilisée pour optimiser les paramètres de regroupement, y compris les seuils d'énergie.
L'algorithme de recherche d'électrons et de photons était basé sur les clusters produits avec les informations du calorimètre électromagnétique (ECAL). Après une étude détaillée des distributions d'énergie des leptons tau hors ligne dans ECAL et le calorimètre hadronique (HCAL) pour les différents modes de désintégration, nous avons conclu que le même clustering dynamique peut être utilisé avec les modifications suivantes : les clusters doivent être reconstruits en ajoutant l'énergie de l'ECAL et du HCAL et les clusters proches doivent être fusionnés pour améliorer les signaux de désintégration à 3 branches. Des performances sans précédent ont été obtenues pour les deux algorithmes.
L'efficacité comparée au système Run 1 est présentée sur la figure 1. Les performances obtenues pour les électrons et les photons comprennent une amélioration d'un facteur 4 de la résolution angulaire, jusqu'à 30% sur la résolution en énergie, ainsi qu'un taux réduit d'un facteur 2. L'algorithme tau de l'étape 1 n'a pas pu atteindre une efficacité de 100% au plateau alors que le déclencheur de l'étape 2 y parvient. La supériorité de cette approche est donc pleinement démontrée par ces résultats.
L'implémentation du firmware représentait le principal défi de ce projet, car ces algorithmes très sophistiqués doivent être optimisés pour tenir dans un seul FPGA Virtex 7. Un émulateur logiciel a été développé sur la base de l'analyse autonome afin de simuler plus précisément la réponse de réponse au déclenchement. Un grand serveur a été a été acheté afin de gérer les 8h de compilation nécessaires à la construction du firmware. La plateforme est également pratique pour partager facilement les fichiers de motifs entre les physiciens et ingénieurs. Basée sur le site Web CACTUS, une structure de dépôt central située au CERN a été développée. La conception VHDL a été optimisée par l'implémentation de composants génériques et le partage des ressources entre les algorithmes. Des modèles de test sont utilisés pour vérifier la fonctionnalité.
Le soutien financier de P2IO a permis au groupe d'acheter l'équipement nécessaire à la construction d'un banc d'essai microTCA. La plateforme dispose d'une carte MP7 qui est utilisée pour tester les algorithmes développés. Afin d'optimiser les étapes de synthèse et les étapes d'implémentation du VHDL dans un firmware, un serveur puissant a été ajouté avec le disque dur nécessaire. Le MP7 est livré avec un logiciel complet qui permet de communiquer avec la carte. Des commandes de script peuvent être utilisées pour écrire dans la mémoire des modèles de test et capturer le résultat via les blocs DAQ.
Les performances étaient au-delà des attentes et l'implémentation du firmware a progressé comme prévu. L'utilisation de la plateforme permet de vérifier la fonctionnalité ainsi que les performances de synchronisation, qui sont un facteur clé dans l'estimation de la latence du système final.
Publications :
SONIM : Nouvelles sondes miniaturisées pour la détection de particules chargées en imagerie moléculaire basées sur des SIPMs
L. Ménard (IMNC)
L'objectif de ce projet était de répondre à l'intérêt croissant en imagerie biomédicale pour les systèmes de détection miniaturisés capables de fournir des informations en temps réel sur la localisation et la cinétique de radiotraceurs marqués par des émetteurs de positrons. La détection de positrons présente des avantages intrinsèques par rapport à la détection gamma pour atteindre une sélectivité spatiale et une sensibilité. Dans ce contexte, nous proposions de développer une nouvelle génération de sondes miniaturisées basées sur la récente technologie SiPM. En effet, l'association de ces photodétecteurs avec une électronique intégrée dédiée offre la possibilité de réaliser des percées instrumentales. Ce projet multidisciplinaire s'appuie d'abord sur une étude de R&D visant à optimiser les performances des photodétecteurs SiPM pour la détection de particules chargées dans un contexte biomédical. Le second objectif est de compléter cette étude par le développement de sondes miniaturisées spécifiquement dédiées à deux applications : (1) une sonde d'imagerie bêta peropératoire pour la chirurgie cancéreuse radio-guidée ; (2) une sonde intracérébrale autonome pour des études précliniques sur des animaux éveillés et libres de leurs mouvements. L'étape finale consistait à évaluer l'impact de ces nouveaux systèmes par le biais de protocoles précliniques spécifiques.
Résultats :
L'optimisation des performances des SiPM pour la détection de particules chargées nécessite la compréhension des phénomènes physiques impliqués dans ces détecteurs tels que la multiplication des avalanches, les origines du bruit intrinsèque des SiPM et les phénomènes associés, ainsi que leur dépendance en température et en tension de polarisation. Dans ce contexte, la première tâche du projet s'est concentrée sur la caractérisation de quelques SiPM fournis par deux fabricants principaux (Hamamatsu HPK et KETEK) dans une large gamme de température (-175°C
A cette fin, un dispositif expérimental cryogénique dédié aux études électriques et optiques de dispositifs SiPM a été conçu et construit au LAL, ainsi qu'une procédure d'analyse automatique capable de traiter en un temps court de grandes quantités de données expérimentales et de fournir une information précise et rapide sur les principaux paramètres des SiPM et leur température [1] [2]. Les propriétés du détecteur comme l'efficacité de détection des photons PDE et la probabilité de déclenchement Geiger associée ont également été évaluées [3,4]. Le modèle proposé s'adapte bien à la forme de la courbe IV dans une très large gamme de courants allant de 10-12 A à 10-5 A sur toute la gamme de fonctionnement de divers dispositifs. Par conséquent, le modèle IV peut être utilisé comme une méthode simple et rapide pour déterminer les paramètres du SiPM. La comparaison de ces paramètres avec ceux calculés à partir de mesures AC et analysés par la procédure automatique a montré un bon accord.
Les essais comportementaux et la neuroimagerie par tomographie à émission de positons (TEP) chez les rongeurs sont largement utilisés en neurosciences. Comme l'imagerie TEP chez l'animal nécessite une anesthésie générale ou une forte contention pour immobiliser le sujet, il est impossible de la combiner avec des études comportementales simultanées. Les sondes intracérébrales bêta-sensibles comblent cette lacune en permettant de mesurer la concentration locale de molécules radiomarquées sur des animaux éveillés et libres de leurs mouvements.
La sonde intracérébrale développée au cours du projet est composée d'un dispositif SiPM de petite taille et à faible bruit couplé à une fibre scintillante et lu par une électronique de comptage miniaturisée dédiée à faible consommation. Trois dispositifs SiPM ont été choisis comme étant les plus adaptés à notre application : deux petits dispositifs KETEK de 0.5 × 0.5 mm2 et un dispositif standard Hamamatsu de 50 × 50 μm2. Le gain G, le taux de comptage dans l'obscurité DCR et la sensibilité bêta ont été mesurés en fonction de Vbias et de la température pour chaque dispositif. Les résultats préliminaires prometteurs démontrent que la sensibilité bêta obtenue avec les dispositifs KETEK peut être améliorée de manière significative en utilisant une lentille de focalisation entre la fibre scintillante et le SiPM ou en réduisant l'épaisseur de sa résine de protection époxy.
L'objectif de la troisième tâche du projet était de développer une sonde d'imagerie positronique peropératoire basée sur la technologie du pSiPM et d'évaluer sa capacité à effectuer la localisation de la tumeur en temps réel et le contrôle postopératoire de la cavité chirurgicale. Deux schémas de détection de la sonde d'imagerie positronique ont été étudiés afin de d'obtenir un rejet efficace du bruit de fond provenant des rayons γ d'annihilation à 511 keV tout en conservant une bonne sensibilité aux positrons et un faible encombrement des sondes.
Différentes conceptions des sondes d'imagerie positronique, y compris le matériau du scintillateur et son épaisseur, la fenêtre de diffusion de la lumière, le réflecteur optique et le blindage contre la lumière, ont été étudiées par des simulations de Monte Carlo et des mesures. Nous avons constaté que la conception de la tête de détection de la première configuration permettant le meilleur compromis entre les performances spatiales, la sensibilité bêta et la minimisation de la contamination par le bruit de fond γ était celle couplant un scintillateur de 0,1 mm d'épaisseur avec un guide de lumière de 2 mm d'épaisseur recouvert d'un réflecteur spéculaire et d'une couche de 10 µm d'épaisseur comme protection contre la lumière [6]. La deuxième configuration met en œuvre un scintillateur p-terphényle de 0,2 mm d'épaisseur couplé à une matrice LYSO:Ce 8x8. Cette configuration a été optimisée pour obtenir la meilleure discrimination entre les événements interagissant dans les scintillateurs supérieurs et inférieurs sur la base de méthodes de regroupement. Le site conception optimale des deux sondes d'imagerie présente des performances spatiales sub-millimétriques et une distorsion extrêmement faible sur l'ensemble du champ de vision (moins de 0,4 mm). Les performances spatiales et la sensibilité β se sont également révélées insensibles aux variations de température grâce à la mise au point d'un système de correction qui ajuste en temps réel la tension d'alimentation des SiPMs.
L'objectif de développer une sonde peropératoire entièrement opérationnelle dans la cavité chirurgicale impose de fortes contraintes sur la compacité de la sonde (petite taille, faible poids, facile à manipuler). Une électronique de lecture miniaturisée et un boîtier mécanique ont été spécialement développés à cet effet (fig. 1).
Enfin, la première configuration de la sonde d'imagerie a été évaluée dans un environnement préclinique avec des sources de 18F-FDG. La sensibilité β mesurée était de 321 cps/(kBq/ml), ce qui est comparable à celle du meilleur système d'imagerie bêta développé précédemment. La capacité de la sonde à détecter de petites tumeurs radiomarquées a été évaluée en simulant un environnement clinique réaliste avec des sources fantômes. La haute sensibilité bêta et la faible sensibilité intrinsèque au bruit de fond gamma ont permis la détection de tumeurs aussi petites que 5 mm (39 mg) pour un temps d'acquisition inférieur à 4 s, compatible avec la durée de la chirurgie et les paramètres d'absorption des radiotraceurs cliniques actuellement disponibles, tels que le 18F-FET et le 18F-Choline. De très petites tumeurs (3 mm de diamètre, 14 mg) peuvent également être détectées en augmentant le temps d'acquisition jusqu'à 30s. Ces résultats représentent une nouvelle étape vers le développement d'une sonde d'imagerie peropératoire entièrement opérationnelle, conçue pour augmenter la précision et la sécurité de la chirurgie tumorale.
Publications :
[1] A. Nagai, "Silicon Photomultiplier for Medical imaging - Analysis of SiPM characteristics", Proceedings of Journées de Rencontre Jeunes Chercheurs 2013, p. 43-46
[2] N. Dinu, A. Nagai, A. Para, "Studies of MPPC detectors down to cryogenic temperatures", Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 787 (2015) 275-279.
[3] N. Dinu, A. Nagai, A. Para, "Breakdown voltage and triggering probability of SiPM from IV curves at different temperatures", NIM A, Available online 30 May 2016
[4] A. Nagai, N. Dinu, A. Para, "Breakdown voltage and triggering probability of SiPM from IV curves", submitted to the Conference Record of IEEE NSS 2015
[5] N. Dinu, T. Ait Imando, A. Nagai, et al., "SiPM arrays and miniaturized readout electronics for compact imaging camera". Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 787 (2015) 367-372.
[6] S. Spadola, M.-A. Verdier, et al., "Design optimization and performances of an intraoperative positron imaging probe for radioguided cancer surgery", 2016 JINST 11 P12019.
[7] M.-A.Verdier, S.Spadola, L.Pinot, et al., "Gamma-background rejection method for a dual scintillator positron probe dedicated to radio-guided surgery", Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 912 (2018) 315–319.
THEOS : Cavités avec miroirs déformables compatibles au vide pour laser de forte puissance
N. Leroy (LAL)
Les différents systèmes utilisant une puissance optique élevée ou une longue ligne de base sont principalement composés de cavités Fabry-Perot, comme les détecteurs d'ondes gravitationnelles ou les sources compactes de rayons X à haute fluence. L'injection de sources laser de plus de 100 W dans des cavités d'une finesse de plus de quelques centaines conduira à stocker une puissance allant jusqu'à 1 MW. Une telle puissance crée des lentilles thermiques par absorption à l'intérieur des revêtements et substrats des miroirs qui composent la cavité. Ces déformations thermiques modifient la géométrie des modes de la cavité et limitent fortement la quantité d'énergie stockée.
Une deuxième source de désadaptation provient de la composition modale du faisceau laser injecté. Il est très difficile d'obtenir un mode gaussien pur : des modes d'ordre élevé sont ajoutés au mode fondamental lors de sa propagation à travers l'optique utilisée pour adapter la sortie du laser à l'entrée de la cavité. Les aberrations peuvent être induites par des défauts statiques dans l'optique ou thermiques lorsque la puissance du laser est supérieure à quelques 100W. Si le mode envoyé aux cavités contient des modes d'ordre élevé, seul le mode fondamental sera couplé dans les cavités et une partie importante de la puissance sera perdue par réflexion (et peut également être une source de bruit via la lumière diffusée). Le contrôle des aberrations de phase qui varient dans le temps, ou qui sont statiques mais imprévisibles, dans un faisceau laser peut être effectué par ce que l'on appelle un système dit d'optique adaptative. Celui-ci est composé de 3 éléments, un système capable de détecter les aberrations de phase, un système capable de calculer les corrections à partir du signal d'erreur et un système capable de les appliquer. Comme les aberrations thermiques peuvent être variables dans le temps ou inconnues, un système adaptatif apparaît alors essentiel pour corriger constamment les distorsions. Un tel système, et en particulier le dispositif correcteur, doit répondre à des exigences très élevées en matière de qualité optique, être compatible avec le vide et ne pas introduire de bruit dans le système.
Description du travail effectué :
L'idée principale du miroir thermiquement déformable (TDM) est de contrôler la longueur optique d'un miroir via la température du substrat. La température et sa forme sont contrôlées avec un réseau de résistances (voir figure 1). Une simulation complète utilisant Matlab a été mise en place pour étudier les deux principaux paramètres du contrôle de la température : l'épaisseur et la conductivité thermique. Les principaux résultats de cette étude montrent que l'épaisseur a une faible influence sur l'amplitude de réponse pour la gamme de fréquences spatiales que nous envisageons de corriger. Au contraire, la conductivité thermique est très importante, quelles que soient les fréquences spatiales à corriger. Une deuxième étude utilisant une simulation par éléments finis a été réalisée pour tester la taille des actionneurs et les différents substrats possibles qui peuvent être utilisés pour construire le TDM. L'étude montre que la forme de la réponse est indépendante de la taille des actionneurs (s'ils sont suffisamment petits par rapport à la longueur de diffusion thermique) et de l'épaisseur du substrat. Elle permet de comparer les propriétés optiques et thermiques de différents matériaux et de définir la réponse du TDM dans chaque cas. Le matériau doit présenter une grande variation d'amplitude tout en étant maintenu à une température raisonnable pour éviter tout dommage. Les matériaux couramment utilisés en optique, tels que le silicate fondu ou le BK7, répondent à cette exigence.
La deuxième étape de ce travail consistait à comprendre comment utiliser un tel dispositif dans un système d'adaptation de mode optique. Une correction complète en amplitude et en phase nécessite deux TDMs sur l'installation. Une étude complète a été faite pour définir la distance de séparation correcte entre les deux objets en calculant la propagation complète des champs dans le système. Il a également été décidé d'utiliser un troisième TDM dans la configuration optique pour imiter tout défaut que les deux autres miroirs seront capables de contrôler. Quelques tests préliminaires ont été réalisés. Le mode est atténué mais certains modes d'ordre inférieur augmentent également. Ils correspondent au désalignement et à la mise au point qui peuvent être contrôlés par des systèmes supplémentaires dans l'installation (télescope pour la mise au point et miroirs basculants pour l'alignement). Nous avons également mis en place une meilleure cavité optique afin d'obtenir une meilleure précision dans la position et la séparation des différents modes d'ordre élevé. Ce travail est poursuivi avec un autre projet sur la plateforme CALVA qui utilise ce développement de THEOS.
Publications :
