Photodétecteurs Joël Pouthas IPN Orsay pouthas @ipno.in2p3.fr Grande surface Photomultiplicateurs de grande surface en physique expérimentale Dispositifs expérimentaux Rayons cosmiques de haute énergie Neutrinos. Télescopes "sous marins" Grands "Cerenkov" compacts Futures expériences et R&D associée Collaboration en cours avec PHOTONIS Projets
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Photodétecteurs Joël Pouthas IPN Orsaypouthas @ipno.in2p3.fr Grande surface Photomultiplicateurs de grande surface en physique expérimentale Dispositifs.
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Photodétecteurs
Joël Pouthas IPN Orsay pouthas @ipno.in2p3.fr
Grande surface
Photomultiplicateurs de grande surfaceen physique expérimentale
Dispositifs expérimentaux
Rayons cosmiques de haute énergieNeutrinos. Télescopes "sous marins"Grands "Cerenkov" compacts
Futures expériences et R&D associée
Collaboration en cours avec PHOTONIS
Projets
Photodétecteurs
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Grande surface
Dispositifs expérimentauxRayons cosmiques (Observatoire Pierre Auger)
Michele Giunta, INFN Pisa, VLVvT Conference, Octobre 2003
Prototype 5’’ Final 10’’
Cadre : Expérience CLUETom Project (2001)
PhotocathodeBi-alcaline ou Rb2Te
20/30 kV
Diode Si pixélisée
Dispositif pour évaporation (INFN Pisa et CERN)
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Grande surface
SynthèsePM classiques
Taille de 8 à 15 pouces, jusqu’à 20 ?
Grandes surfaces et efficacités
Bonne SER
Bonne caractéristiques temporelles
Avec aussi Verre bas bruit
Bonne linéarité
Renouveau des HPD (PM hybrides)
Localisation possible
Excellente SER
+ Possibilité de collection de lumière extérieure au PM ?
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Grande surface
PHOTONIS
Essais au Lac Baïkal (Philips XP2600)
1980 – 1990
R&D sur tubes avec diode PIN(Collaboration CERN)
Depuis 2OOO
Adaptation du XP1802 à AUGER Réduction du gain (XP1805)
Chaîne de production des tubes de 9 pouces
Collaboration PHOTONIS / IPN Orsay
1990 – 2000
Tubes (base vision nocturne) avec APD
Tubes boules pour SNO (XP1802, 9’’)
Proposition BOREXINO (idem)
Développement pour ANTARES (XP1804, 10,4’’)
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Grande surface
Collaboration avec PHOTONIS
Laboratoires :
IPN Orsay, LAL Orsay et INFN Torino
Cadre :
Bourse BdI (50% Auger) , Oct 2003 – Oct 2006
Programme CNRS Astroparticules , Eté 2004
Objectifs :
Développement de grands PMElectronique (FE) associée
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Grande surface
PHOTONISCollaboration avec IPN Orsay
Etude des expériences en cours et futures
Compréhension des caractéristiques des PM
Caractérisation de nouveaux PM
Sensibilité de photocathode PHOTONISGain en mode DC PHOTONISCourant d’obscurité PHOTONISRéponse en électron unique (SER) et bruit PHOTONIS et IPNOUniformité de réponse PHOTONIS et IPNOLinéarité PHOTONIS et INFN TorinoPost-impulsions IPNOEfficacité de détection (relative) IPNOSensibilité au champ magnétique terrestre IPNOEvolution du bruit avec la température IPNOFluctuations temporelles IPNO
+ Electronique (exposé de Christophe)
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Grande surface
Bancs de tests IPN Orsay
Réponse en électron unique(gain, amplitude, P/V)
Caractéristiques temporelles
Uniformité de photocathode
Efficacité de détection (relative)
Source de lumière : - 241Am + NE111- Diode
PM XP2020
Chariot mobile
Banc de test 1
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Grande surface
Bancs de tests IPN Orsay
Banc de test 2
Bruit
Variation avec la température la HT
Post impulsions
Enceinte climatique(Voestch VC4034)
+ Boite noire Al
(-40° à +50° )
Boite noire(bois)
Effet du champ magnétique
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Grande surface
Quelques résultats
SER et TempsXP 1806, 8 pouces, type ANTARESSER
P/V = 3
Temps
(Limite:2 ns)
Température
« Bursts »
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Quelques résultats
Post impulsions(Mesures à l’oscilloscope numérique)
XP 1806, 8 pouces, type ANTARES
Distribution en temps
Distribution en amplitude Taux de comptage différentiel
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Grande surface
Progamme
Année 1 (Sept 03-Sept 04)
Mise au point des méthodes et bancs de testsCaractérisation sur des PM de référence
Année 2 (Sept 04-Sept 05)
Fabrication et mesures de différents PM classiques (8’’ à 12’’)
Etudes de verrerieEtudes sur des HPD
Année 3 (Sept 05-Sept 06)
Fin des mesures en PM classique… jusqu’à 15 pouces ?Comparaison PM classique
HPD de 2 types (PM et APD) (Taille 12’’ ou 13’’)
Remarque
Limite actuelle en taille (PHOTONIS et IPNO) 15 pouces
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Grande surface
Participants
PHOTONIS
Pascal Lavoute, Cyril Moussant
Secteur Développement + Fabrication PM
IPN Orsay
R&D Détecteurs : Joël Pouthas, Bernard Genolini, Thi Nguyen Trung
Etudiant BdI (50%) : Damien Dornic
Stagiaires DUT (et vacataires ?) pour les séries de mesures
+ Collaboration INFN Torino
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Grande surface
Demande financementCNRS / IN2P3
Appel d’offres CNRS en Astroparticules
« R&D sur les photomultiplicateurs et l’électronique associée »(IPN Orsay, LAL Orsay et PHOTONIS)
Demandé en 2004 : 44 kE HT (dont 23 pour les PM)Obtenu (Sept 04) : 35 kE HT
En 2005 : Annoncé 35 kE HT (dont 13 pour les PM)+ Manque 2004 (11 kE) ?
En 2006 : ???
Demande IN2P3 en Equipement de Laboratoire
« Equipements pour les études et tests de détecteurs »