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SOFIA

Conception et test d’une chambre à fils proportionnelle pour le projet SOFIA

 

Etudes de la fission avec Aladin – Le projet SOFIA à GSI

Fig.1 : l’expérience SOFIA

Le but de l’expérience SOFIA est l’étude des rendements des fragments de fission mais également la production de rayons de neutrons sur des faisceaux exotiques lors d’excitation coulombienne avec une cible en plomb à GSI. Notamment, un intérêt particulier est porté sur la mesure de la masse et des charges nucléaires et sur l’énergie cinétique de chaque fragment créé en coïncidence avec le nombre total de neutrons. Pour atteindre cet objectif, l’expérience utilise une chambre de ionisation à double plans d’échantillonnage (TWIN MUSIC) pour mesurer Z, une chambre de type temps de vol et une chambre de trajectographie pour mesurer A et Ek ainsi qu’un large détecteur de neutron (LAND) pour mesurer l’ensemble des neutrons en coïncidence avec d’autre mesures comme cela est montré sur la photo de la figure 1.

 

Conception des chambres à fils proportionnelle pour le projet SOFIA à l’IPNO

Fig.2 vue 3D de SOFIA

Fig.3 : vue éclatée et détaillée de SOFIA

En particulier, le service R&D Détecteurs de l’IPNO est responsable de la conception et des tests des chambres à fils proportionnelles nécessaires pour la mesure de la trajectographie des fragments de fission. Le groupe R&DD a une expertise reconnue dans la conception de chambre proportionnelle qui s’est développée durant plusieurs années grâce à sa participation au projet ALICE pour la construction des chambres à muon de trajectographie du projet ALICE.
 
Les tests opérationnels sur les chambres à fils proportionnelle à l’IPNO

Fig.4 : Exemple d’un signal mesuré sur un seul fil de la chambre de 200 mm x 200 mm


En juin 2011, l’atelier mécanique du groupe RDD a fini la construction de la chambre de 200 mm x 200 mm du projet SOFIA. Nous avons alors procédé aux vérifications propres aux chambres à fils et pour cela, nous avons rempli la chambre dans mélange gazeux avec 80% d’argon et 20% de CO2 au niveau de l’espace actif, nommé « gap » puis nous avons appliqué la haute tension pour établir le champ électrique. Dans un premier temps, nous avons simplement testé la présence de signaux de sortie due à l’interaction des rayons cosmiques avec le gaz présent dans l’espace actif de la chambre (Fg.3). Puis nous avons irradié le détecteur avec une source de 55Fe pour tester le gain du détecteur en fonction de la haute tension appliquée. Pour finir, nous avons placé la source 55Fe en face de différents emplacements de la chambre pour tester l’uniformité du signal mesuré.
 

 

Fig.5 : simulation du flux de gaz dans la chambre

Des simulations ont été effectuées pour visualiser la répartition du gaz dans la chambre
 
Dégravage par décharge électrique sur de fins films plastiques

Fig.6 : Exemple d’un signal mesuré sur un seul fil de la chambre de 200 mm x 200 mm

Pour faire les plans « Strips », il faut dégraver une feuille de plastique aluminée. Pour cela, nous avons utilisé une machine spéciale. Le film est connecté à la masse et la pièce en aluminium est connectée à une tension négative (-24V).
 

Contact : G. Hull, J. Bettane

Publications et rapports :

Liens :


 

IPN

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

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