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Accueil du site > Activités scientifiques et techniques > Division Instrumentation et Informatique > R&D Détecteurs > Projets du service RDD > MUST2

 


MUST2

Télescopes pour la physique nucléaire

 

 
Les télescopes MUST 2, mis en service en 2005, contribuent grandement à la recherche en physique nucléaire. Le service Détecteurs a pris en charge la conception et l’intégration mécanique de ces détecteurs sur près de 8 expériences. Il s ‘agit notamment des supports de télescopes et des équipements associés pour l ’expérience (profileur de faisceau, chambre à vide, etc …). Mais c’est aussi le couplage de MUST 2 à d’autres détecteurs comme des siliciums annulaires, EXOGAM, TIARA, sur les lignes de faisceau du GANIL comme VAMOS et LISE. La dernière étude en date va emmener MUST2 sur le site de RIKEN au Japon.
 
La physique

Figure 1 : Le télescope MUST2

Le projet MUST2 consiste en un ensemble de télescopes multicouches innovants conçus pour l’étude optimale des réactions directes induites par des faisceaux de noyaux instables. Les réactions directes permettent d’étudier une large gamme de domaines de physique, telles que l’évolution de structure de noyaux, de nouveaux modes de collection, appairage loin de la stabilité, astrophysique,… Ces réactions sont actuellement étudiées dans les expériences de cinématique inverse dans lesquelles des particules chargées faisant office de cibles légères sont détectées. En mettant en application la plupart des technologies récentes pour des détecteurs et électronique, les télescopes MUST2 permettent la détection des particules légères émises dans des réactions directes à hautes énergie et résolution angulaire, ainsi qu’à grande couverture d’angle solide. Comme ensemble de détecteurs, MUST2 offre une modularité bien adaptée à l’étude des réactions de diverses caractéristiques cinématiques.

 
Le télescope MUST2


Figure 2 : Le télescope MUST2

Le détecteur MUST2, illustré sur la figure 2, est un télescope à trois couches, composées de détecteurs silicium à strips double face de grande taille (10x10 cm²), suivi d’un détecteur segmenté épais (4.5mm) de SI (Li), et des cristaux de CSi (Tl). Comparé aux télescopes de MUST, la granularité et l’angle solide sont fortement augmentés. Une nouvelle électronique a été développée en collaboration entre l’IPN et le CEA. Elle a commencé à fonctionner en 2006 pour un grand nombre d’expériences. Chaque laboratoire a défini différentes positions (angles solides, longueur focale) selon la trajectographie des particules induite par la réaction de physique. Jusqu’à 8 expériences se sont produites à l’intérieur du GANIL et les modules se sont également déplacés à RIKEN en 2010.

 
Les supports mécaniques de chaque expérience

Figure 3 : Exemple de dessin de CAO avec la configuration de RIKEN avec 5 MUST 2

 

Le service R&D Détecteurs a pris en charge la conception mécanique et l’intégration de ces expériences suivant les cahiers des charges demandés par la physique. Les supports de télescopes sont faits en aluminium et utilise un concept simple. Ses avantages sont compacité, rigidité et précision de positionnement. En outre, il réduit les coûts d’usinage, puisque nous avons besoin de beaucoup de supports, environ un différent pour chaque expérience. Une grande partie de la mécanique a été usinée avec notre centre d’usinage à commande numérique et tous les châssis mécano-soudés supports ont été faits en interne. Ces derniers éléments sont nécessaires pour fixer l’installation sur le site d’expérience et sont conçus pendant l’étude d’intégration. La figure 3 montre l’exemple de la configuration de RIKEN qui utilise 5 télescopes. La distance focale est d’environ 160mm, dirigé sur la cible. La distance minimum entre chaque télescope est réduite autant que possible pour limiter la zone d’angle mort.

Les télescopes MUST 2 télescopes fonctionnent ainsi sous vide à l’intérieur des chambres de SPEG ou M2C couplées aux équipements SPEG, VAMOS ou LISE dans le laboratoire de GANIL.

 
Le couplage avec d’autres détecteurs

Figure 4 : Vue CAO de l’intégration de MUST 2 / TIARA /EXOGAM

 

Le couplage de MUST 2 avec d’autres détecteurs est intéressant pour les chercheurs de physique nucléaire. En plus des travaux décrits précédemment, le service R&D Détecteurs a pris en la charge l’intégration de ces couplages. Pour cela, nous avons travaillé en collaboration avec le personnel du GANIL pour obtenir l’information technique et avec les concepteurs originaux des dispositifs à adapter. Une des configurations les plus intéressantes est l’expérience utilisant les détecteurs de MUST 2, de TIARA et d’EXOGAM en même temps et est illustrée sur la figure 4. Ce montage utilise 4 télescopes MUST2, insérés à l’intérieur de la chambre de TIARA. Une extension de l’enceinte, a été spécialement conçue pour permettre l’insertion du bloc de la MUST 2, de son support et du système d’ajustement en position. Un chassis fixe cet équipement à l’aimant du spectromètre VAMOS. EXOGAM entoure la partie centrale de TIARA. D’autres expériences avec TIARA ont suivi, où les détecteurs MUST2 ont été placés aux angles arrières du faisceau.
 
Un exemple de configuration : “TIARA back”

 


Figure 5 : 4 MUST 2 + un détecteur annulaire utilisés dans la configuration de TIARA backward

 

La figure 5 montre une des configurations utilisant la chambre TIARA. Ici, 4 télescopes MUST2 étaient montés aux angles arrière. Cette configuration permet d’avoir une plus grande acceptance. Les cristaux de CsI n’ont pas été montés, réduisant la profondeur des télescopes. Dans ce but, de nouvelles nappes de cables en Kapton ont été redessinés et raccourcis pour optimiser la place à assigner aux détecteurs MUST2. Le chargeur de cible a été modifié, afin d’écarter la cible de l’ombre des détecteurs centraux de TIARA. Un nouveau détecteur annulaire de silicium à strips double face a été développé, utilisant la conception commerciale S1 (Micron Semi-conductor). Un nouveau PCB a été conçue à l’IPN et fabriquée par le fournisseur afin d’adapter la compacité de la chambre et la géométrie du détecteur. Comparé aux détecteurs S1 habituels, le silicium est tourné de 45°. Ce détecteur (500 µm d’épaisseur, 16 strips annulaires par quart de cercle, et 16 secteurs en face arrière, pour un total de 80 canaux) doit s’adapter sur les cadres et connecteurs électroniques standards de MUST2. Un module électronique a été consacré pour la lecture des 80 canaux.
 

Contact  : B. Génolini

 
Publications et rapports :
 
Liens :

Projet Must2 au Ganil


 

IPN

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

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