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Accueil du site > Activités scientifiques et techniques > Division Instrumentation et Informatique > R&D Détecteurs > Projets du service RDD > AUGER PRIME

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AUGER PRIME

 

 

Principe

Fig.1 : le détecteur de scintillateurs de surface au-dessus de la cuve à eau Cherenkov pour l’Upgrade d’Auger


Fig.2 : banc de test pour les mesures de lumière en fonction de la température


Fig. 3. : un paquet de 96 fibres optiques, polies en bout avec une machine. Avec ce principe, des trous peuvent être percés si une fibre optique est cassée et nécessite d’être changée

L’Upgrade de l’Observatoire Pierre Auger prévoit l’installation de scintillateurs, appelés SSD pour Scintillators Surface Detectors, placés au-dessus des détecteurs Cherenkov (WCD pour Water Cherenkov Detector). Ils ont pour but d’ajouter une mesure supplémentaire des particules issues des rayons cosmiques (appelés EAS) et cela indépendamment des mesures faites avec le WCDs (image 1). Le SSD doit être fiable, facile à réaliser et installer et doit nécessiter une maintenance minimale en fonctionnement dans la Pampa pour une durée de fonctionnement de 10 ans. Dans l’actuelle conception des SSD, l’unité de base est composée de deux modules de 2m2 de scintillateurs plastiques, qui sont lus par une des fibres optiques à décalage de longueur d’onde (WLS pour Wavelength Shifting) couplées à un simple photo-détecteur. La partie active de chaque module est un plan de scintillateurs en polystyrène extrudé composés de 24 barres de 1.6m de long. Chaque barre, de 1cm d’épaisseur et de 5cm de large, est équipée de deux trous le long de la barre pour accueillir la fibre optique nécessaire pour transmettre la lumière vers le photo-détecteur.

Dans le cadre de la phase R&D du SSD, nous avons réalisé un petit télescope pour rayon cosmique afin de tester plusieurs combinaisons scintillateur/fibre optique et choisir ceux fournissant le rendement lumineux le plus haut par MIP. Nous avons testé des scintillateurs extrudés et moulés, de vendeurs différents (GNKD de la Chine et FNAL des États-Unis), avec des géométries et des sections différentes (avec des trous et des rainures) et nous les avons couplés avec différentes fibres optiques (Kuraray Y11 (200) MSJ diam 1.0mm, Saint-Gobain BCF91A diam 1.2mm et Saint-Gobain BCF9929AMC diam 1.2mm).

 Comme le SSD sera installé dans la Pampa en Argentine, où il y a des températures allant de-5°c à + 40°C, pour une sélection des configurations de détecteurs, nous avons étudié l’effet des variations de température sur le rendement lumineux, grâce à une chambre climatique. La configuration expérimentale utilisée pour cette étude est présentée sur l’image 2.

Dans le cadre du développement du SSD, nous avons proposé aussi une solution mécanique afin de coupler le paquet de fibres optiques aux fenêtres d’entrée de PMT, (image 3).

 

Contact  : G. Hull

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IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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