COM-FLCD-2016 - LAPP
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Date de dernière modification 7/12/2015 CONTRAT OBJECTIFS ET MOYENS ENTRE LE LAPP ET LE GROUPE FLCR&D Date du précédent contrat d’objectif validé Type de projets R&D Technologiques Contrat d’objectifs pour la période Du Avis du Conseil Le 01/01/2016 Expériences Au 01/01/2019 Cf. CR Historique des modifications du document Version du 13/01/2016 Rédigée par Commentaires, Description, Objet Diffusion Max + Yannis Objet / Avant propos Ce document permet au laboratoire de s’assurer de la compatibilité des engagements du groupe par rapport à l’ensemble du programme expérimental du laboratoire. Il précise les objectifs que le groupe et le laboratoire se fixent pour contribuer de façon significative à l'expérience ainsi que les moyens à mettre en œuvre. Il s’articule autour de grands thèmes dont 2 nécessitent une attention plus particulière du conseil de laboratoire : 1. 2. 3. 4. 5. 6. Présentation succincte du projet général Contribution LAPP actuelle et passée Contributions LAPP à venir et demandes Financement Références Engagement de la direction Il s’agit de concevoir un document lisible en interne et en externe et de simplifier autant que possible le travail du Conseil de laboratoire, de la direction et du porteur du projet en proposant une trame qui facilitera les discussions. Se référer au document de gestion d’un contrat d’objectifs et de moyens. A noter que certains des paragraphes peuvent être supprimés ou laissés vide selon les besoins et l’état du contrat d’objectif (premier contrat, mise à jour, modification)… Les textes dans cette police devront être supprimés : ce sont des guides de rédaction. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 1/14 Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 2/14 1 Présentation succincte du projet R&D détecteurs pour LC Depuis 2006, le groupe Linear Collider Detector (LCD) développe des détecteurs Micromegas pour une calorimétrie ultra-granulaire auprès d'un futur collisionneur à électrons. Ce type de calorimétrie permettrait d'atteindre une résolution excellente sur l'énergie des jets en séparant lors de la reconstruction les signaux de gerbes de particules chargées et neutres (méthode dite du Particle Flow). L'ambition première du groupe était la construction et la caractérisation d'un prototype réaliste de calorimètre hadronique (HCAL) utilisant des chambres Micromegas de 1x1 m2 dotées de damiers d'anode de 1x1 cm2 et d'une lecture à 2-bits (ou 3 seuils). Dans cette optique, quatre prototypes ont été construits. Ils répondent aux principales exigences du cahier des charges d'un ILC comme l'épaisseur de moins de 1 cm par couche active, l'intégration de l'électronique frontale au plus prés du milieu sensible (littéralement entre les absorbeurs), l'auto-déclenchement et l'alimentation pulsée (ou power-pulsing). En parallèle du travail sur les Micromegas de grande taille, le groupe se consacre depuis 2011 sur les Micromegas à anode résistive qui permettent d'éviter la formation d'arcs électriques entre les bornes du détecteur. Contrairement à leurs prédécesseurs, ces Micromegas ne nécessitent pas de circuits de protection de l'électonique frontale. Leur dessin est donc plus simple et leur fabrication à grande échelle moins coûteuse. Toutefois, les règles régissant leur comportement sont aujourd'hui peu connues. Après validation du concept de protection résistive sur quelques prototypes dessinés sur des bases empiriques, une étude systématique des propriétés des Micromegas résitifs est menée depuis 2014. Cette R&D générique ouvre de nouvelles perspectives car elle permet d'envisager des applications à très haut flux, dans des gaz purs ou dans l'air. Elle dépasse du cadre LC/HCAL et pourrait être capitalisée dans les upgrades LHC, dans des prototypes de TPC argon liquide ou par des applications hors de la physique des hautes énergies (muographie). Le détecteur Micromegas consiste en un volume gazeux plan séparé en deux régions par une fine grille d'acier de 20 μm d’épaisseur. Les électrons libérés dans la région de faible champ électrique (3 mm, 400 V/cm) dérivent vers la grille et pénètrent dans la région de fort champ (128 μm, 40 kV/cm) où ils sont multipliés par effet d'avalanche. Le plancher d'anode est segmenté en damiers conducteurs qui permettent une mesure de la charge totale des avalanches, de leur position et du moment où elles se sont produites. Le Micromegas résistif intègre en plus un fin dépôt résistif sur la surface des damiers. La capacité de ce film lui permet de se charger et lorsque la charge des avalanche devient trop importante, le champ électrique est localement réduit. L'étincelle est alors avortée. L'exédent local de charge est ensuite évacué suivant une constante de temps RC qui détermine entre autre, la tenue en flux du détecteur. La méthode de fabrication (dite Bulk) fournit un détecteur robuste où la grille est solidaire du circuit imprimé d'anode (ou PCB). Les Micromegas sont utilisés principalement comme trajectographes en physique appliquée et en physique des particules. Par exemple pour la recherche de matière noire (plan focal du télescope à axions CAST), l'étude de la matière hadronique (spectromètre de COMPASS au CERN) et la mesure des oscillations de neutrinos (TPC du détecteur proche de T2K). Ils ont été choisis pour le remplacement des chambres à muons d'ATLAS dans la région vers l'avant et sont pressentis pour la TPC d'une des deux expériences auprès d'un ILC (expérience ILD). Le groupe du LAPP est le premier à étudier les Micromegas pour la calorimétrie sur collisionneurs. Depuis quelques années, il a été rejoint par Demokritos (Athènes) et l'IRFU (Saclay). Egalement, le Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 3/14 groupe R&D détecteurs de l'institut Weizmann (Israel) s'est lancé sur une technologie alternative aux Micromegas, des THGEM resistifs. 1.1 ETAT ACTUEL DU PROJET En 2012 le Japon a annoncé sa volonté d'héberger un ILC mais une décision définitive pour construire cet accélérateur attendra l'examen attentif des données du LHC à 14 TeV qui pourraient révéler une physique au-delà du modèle standard. Malgré la conjoncture économique en France et la priorité donnée aux upgrades du LHC par nos instances scientifiques, il est primordial de maintenir une activité minimale de R&D en vue d'une possible réalisation d'un LC ou en vue d'autres applications (e.g. muographie). Cela afin de maintenir un contact avec les collaborations internationales de R&D au sein desquelles les résultats du LAPP sont reconnus. Dans la continuité des COM précédents, notre objectif reste l'optimisation des prototypes Micromegas pour un HCAL ultra-granulaire à seuils. Cet axe de R&D est décrit dans les prochains paragraphes. Les autres pistes explorées seront ensuite mentionnées. Bien que distinctes d'un projet LC/HCAL, elles restent une source de financement potentielle pour celui-ci et figurent donc dans ce document. 1.1.1 Micromegas pour la calorimétrie ultra-granulaire Ce projet peut être divisé en trois périodes de R&D, chacune motivée par un contrat objectifs et moyens. La première (2006-2009) est celle de la caractérisation de petits prototypes Micromegas à lecture analogique. La deuxième (2010-2012, financement ANR-SDHCAL) a vu la construction et le test de grands prototypes de 1x1 m2 dotés d'une électronique à 3 seuils et embarquée (les puces sont soudées sur le PCB d'anode). La période 2013-2015 est celle de l'optimisation de ces prototypes pour un coût compétitif aux technologies concurrentes. Cet objectif est partiellement rempli, le travail qui reste à accomplir est décrit dans ce document. Mais avant, nous décrivons la position de notre R&D dans les collaborations de détecteurs et présentons les résultats majeurs obtenus ces trois dernières années. Enfin, nous détaillons notre projet pour 2016 -2017 et notre demande de moyens. Micromegas dans la collaboration CALICE La collaboration CALICE rassemble 55 instituts de 19 pays et compte environ 350 chercheurs, ingénieurs et techniciens. Elle coordonne depuis 2001 les développements de calorimètres ultragranulaires pour la réalisation du programme de physique d'un collisionneur linéaire à électrons opérant entre 90 GeV et 1 TeV. Elle s'ouvre depuis quelques années à la communauté LHC qui s'intéresse aux technologies CALICE et à l'avantage d'une segmentation fine pour l'opération à très haute luminosité (essentiellement dans les régions vers l'avant). Les technologies à l'étude dans CALICE sont d'une part les scintillateurs (couplés à des SiPM) et le gaz (RPC et Micromegas) pour un HCAL acier ou tungstène. D'autre part, le silicium pour un ECAL tungstène. L'IN2P3 est impliqué sur les options gaz (IPNL, LAPP, LPC, LLR) et silicium (LLR, LAL, LPSC, LPNHE). Ces options se répartissent sur deux concepts de détecteurs : l'ILD et le SiD (collaboration à majorité américaine dont le LAPP fait partie). Pour le HCAL, l'option la plus avancée technologiquement est la RPC mais la mieux comprise et documentée est l'option scintillateur. Deux prototypes HCAL-RPC de 40-50 plans de 1x1 m2 ont été construits ainsi qu'un prototype HCAL-scintillateur de taille comparable. La perspective d'un HCAL-Micromegas (de taille plus modeste) est envisageable avec la participation d'autres collaborateurs. Un tel prototype permettrait de hisser la technologie Micromegas au même rang que les technologies concurrentes. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 4/14 Micromegas dans la collaboration RD51 RD51 est une collaboration dédiée aux détecteurs à micro-structures comme le Micromegas et le GEM (Micro Pattern Gas Detectors ou MPGD). Elle réunit 75 instituts, 25 pays et environ 450 personnes autour des problématiques de dessin, de performance, de simulation et d'électronique. Elle propose également des plateformes de test au CERN (ligne faisceaux, appareillage de laboratoire). Les axes de recherche principaux sont la conception de détecteurs de grande taille (~ m2) et la suppression des étincelles. Deux axes où l'expertise du LAPP est reconnue. Nous sommes par ailleurs les précurseurs d'une calorimétrie MPGD et collaborons 0 ce titre avec des laboratoires grec (Demokritos), français (Irfu) et israélien (Weizmann). 1.1.2 Micromegas de grande taille et SDHCAL, testbeam et simulation En novembre 2012, 4 prototypes Micromegas et 46 RPC de 1x1 m2 ont été testés sur les faisceaux du CERN dans une structure mécanique de 50 couches d'acier. Le système de lecture de ce HCAL à 3 seuils (semi-digital HCAL ou SDHCAL) fut développé au LAPP. Compatible avec l'électronique des Micromegas et des RPC, il permet une prise de données synchronisée avec ces deux types de détecteurs. Deux publications à ce sujet sont parues dans le journal Nuclear Instrumentation and Methods (NIM) en 2013 et 2014. Une troisième est en préparation. Le groupe du LAPP s'est investi dans l'analyse des données des Micromegas comme des RPC dans le but de comparer les deux technologies. Le framework de reconstruction et d'analyse est propre au LAPP. Il a permis de produire les premiers résultats du SDHCAL qui ont circulé dans CALICE. Il apparaît que le bruit électronique des Micromegas est plus faible (nombre de voies bruyantes < 0.1 %, taux d'occupation 25 fois inférieur) et uniforme (pas de « points chauds »). Les Micromegas présentent également une réponse (ou gain) spatialement plus uniforme. Cette réponse est indépendante de l'intensité du faisceau contrairement aux RPC dont le champ électrique d'amplification décroit rapidement avec le courant (du fait de la forte résistivité des plaques en verre qui les composent). Cette dépendance est à prendre en compte lors de la calibration du calorimètre et de la reconstruction de l'énergie (passage du nombre de hits en GeV). Sur un collisionneur, cela signifie que la calibration dépend de la luminosité et de la distance par rapport au point d'interaction. L'analyse des données met aussi en lumière la non-linéarité du signal RPC qui sature au delà d'une certaine densité de charge dans le gaz. Ainsi, les seuils supérieurs (lecture à 2-bits) n'apportent que peu d'information supplémentaire sur l'énergie par rapport à un seuil unique. Les Micromegas fonctionnent en mode proportionnel car la charge y est inférieure de 4 ordres de grandeur et la résistivité des électrodes est négligeable (pour des Micromegas non-résistifs). Ils permettraient donc en principe une meilleure compensation du SDHCAL. D'autres aspects techniques plaident en faveur des Micromegas comme la simplicité du mélange gazeux (Ar/CO2 90/10 contre TFE/CO2/SF6 93/5/2) et de la distribution des tensions (700 V contre 7 kV). La comparaison entre les données de test et de simulation Geant4 montre que ce programme décrit le développement des gerbes hadroniques à 10-20 % près (sur une gamme d'énergie de quelques GeV à 150 GeV). Le groupe a donc utilisé Geant4 pour mieux comprendre les performances et les limites d'un SDHCAL. Ces résultats seront inclus dans la troisième publication. Ils concernent principalement les sources de saturation d'un HCAL digital (taille de damiers, fraction électromagnétique) et les moyens de l'atténuer (compensation multi-seuils, densité locale de hits, traces). Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 5/14 Bien qu'aujourd'hui plus chers, les Micromegas semblent mieux adaptés que les RPCs à une calorimétrie gazeuse à seuils. La question du coût est centrale et motive notre R&D future : simplification du dessin des cartes électroniques par l'adoption de nouvelles protections contre les étincelles. 1.1.3 Micromegas résistifs, 2011-2013 et 2014-2015 Période financée par l'ANR, 2011-2013 Depuis 2012, nous simplifions le dessin des cartes électroniques en remplaçant les composants passifs de protection contre les étincelles (2 diodes / voie) par des dépôts résistifs sur les damiers d'anode. Ce remplacement est délicat car ces dépôts résistifs modifient le comportement du détecteur. Leur dessin et leur résistivité doivent être optimisés afin de minimiser les effets de chargement (décrits plus haut dans le cas des RPC) tout en assurant une protection efficace contre les étincelles. Dans un premier temps, différents dessins furent étudiés grâce à l'ANR SPLAM (Spark Protection of Large Area Micromegas) qui finança la construction de petits prototypes et leur test sur un faisceau d'électrons à DESY. La suppression des étincelles fut démontrée mais au prix d'effets de chargement inacceptables. Les effets de chargements sont observés comme une baisse de gain et donc d'efficacité en fonction du flux de particules. Optimisation du motif résistif, 2014-2015 Depuis 2014, nous nous concentrons sur un dessin résistif prometteur et poursuivons aujourd'hui le travail d'optimisation annoncé dans l'addendum du COM précédent. Ce dessin est celui d'une résistance enterrée entre un damier de lecture métallique (connecté à l'ASIC) et un damier d'anode résistif (collectant les électrons d'avalanche). Il est fabriqué par sérigraphie. La forme de la résistance enterrée (longueur, largeur) et sa résistivité permettent de varier la résistance entre les deux damiers. La capacité est déterminée par l'épaisseur des couches isolantes et résistives utilisées, ainsi que par leur constante diélectrique. La constante de temps (τ = RC) et l'amplitude du chargement (ΔV = ΔQ/C) peuvent ainsi être choisis à volonté. Comme expliqué dans l'introduction, cette capacité permet une réduction progressive et locale du champ électrique (et donc du gain) au fur et à mesure que la charge s'accumule sur la surface du damier résistif. Ainsi la densité critique de charge pour la formation d'un arc électrique ne peut être atteinte. On vérifiera bien sûr que la baisse de gain est négligeable sur la plage dynamique qui nous intéresse (de la particule au minimum ionisant à la gerbe hadronique de quelques dizaines de GeV). On s'assurera également que la charge est évacuée rapidement (RC court) afin de ne pas compromettre l'excellente tenue en flux du Micromegas. Dans la limite d'un RC nul, on s'attend à retrouver le comportement d'un Micromegas non-résistif, sujet aux étincelles. Il doit donc exister un RC seuil au-dessus duquel les étincelles sont supprimées. En 2014, un premier lot de trois prototypes de RC différents fut testé (taille de 10x10 cm2, damiers de 1x1 cm2). En 2015, un deuxième lot de trois vînt compléter la gamme de RC, de 1 ns à 100 μs. Des prototypes non-résistifs furent également construits pour servir de référence. Afin de pallier au manque de ressources (fin de l'ANR SPLAM en 2013, baisse des dotations IN2P3), le dessin des tout premiers prototypes de 2006 fut revisité (PCB simple, électronique externe) et les outils de l'époque mis à jour (Labview du laboratoire Subatech) ou reloués (DAQ, e-pool CERN). De plus, la moitié du coût des prototypes fut assumée par nos collaborateurs, qui participèrent également aux campagnes de test. Les résultats obtenus sont les suivants : - les effets de chargement obéissent à la loi d'Ohm : la baisse relative de gain est approximativement proportionnelle au courant. Avec un RC intermédiaire et dans des conditions de fonctionnement standards (gain de quelques milliers), cette baisse se limite à 1 % pour un flux de rayons X (8 keV) de 1 MHz/mm2. Ce résultat s'extrapole à des gains, flux et énergie différents. On peut ainsi montrer Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 6/14 que le chargement est négligeable dans les conditions d'un LC-HCAL : les dépôts d'énergie dans le gaz sont plus élevées (plusieurs dizaines de keV dans le coeur des gerbes) mais les flux restent inférieurs de plusieurs ordres de grandeur ; - le RC limite avant étincelle est de l'ordre de 10 ns environ, ce qui correspond au temps nécessaire au développement de l'avalanche dans nos Micromegas. Pour des RC plus courts, le chargement du damier résistif est insuffisant pour réduire de manière significative le champ électrique. La charge de surface est évacuée trop vite, la protection devient inefficace. Si l'on accepte le modèle qui décrit le développement de l'étincelle comme une succession locale d'avalanches initiées par les photons UV (eux mêmes issus des avalanches) libérant des photoélectrons de la grille Micromegas, notre résultat est conforme aux attentes. Le RC minimal pour supprimer les étincelles devrait être de l'ordre du temps de formation des avalanches. Il dépendrait donc principalement de la taille de l'espace d'amplification. Cette hypothèse pourrait avoir des implications importantes sur le dessin de tout détecteur gazeux résistif. Il est essentiel de la tester suivant d'autres protocoles expérimentaux. Des campagnes de mesures complémentaires sont prévues en 2016, ainsi que des petits prototypes supplémentaires. 1.2 JALONS Les concepts SiD et ILD ont déjà été validés mais ne sont pas des collaborations établies. Les collaborations de R&D continuent leur travail afin de valider plusieurs technologies de détecteurs afin de servir comme input lors de la création des futures collaborations de détecteurs. Plusieurs documents ont été terminés en 2012, par exemple les Detailed Baseline Design et pour l'instant rien n’est prévu pour le futur. Le Japon a clairement fait connaître son intention de construire un collisionneur linéaire et le futur pourrait être débloqué dans un avenir proche. Nos jalons sont donc locaux et seront exposés par la suite. 1.3 PROJECTION / FUTUR / AMELIORATION Le travail du groupe pendant les 2 prochaines années s'articulera autour de l'optimisation du Micromegas résistif et sur la validation de cette technologie sur des grands prototypes. Selon les résultats obtenus et les ressources, 2018 pourrait voir la construction d'un calorimètre. La réalisation de cet objectif étant incertaine ; celui-ci est brièvement évoqué. 1.3.1 Optimisation des propriétés du dépôt résistif Le dessin optimal (suppression des étincelles et excellente tenue en flux) se basera sur les prédictions du modèle de chargement présenté plus haut. Afin de valider ce modèle, nous prévoyons des mesures complémentaires sur les petits prototypes déjà existants ainsi que la construction de prototypes supplémentaires. Les premiers ont la même valeur de capacité et des résistances différentes. Les seconds auraient une même résistance et des capacités différentes. Le lot complet permettrait l'étude des deux dimensions du problème. Dans un deuxième temps, il sera pertinent de montrer que le RC seuil augmente avec la taille de l'espace d'amplification (i.e. le temps de développement de l'avalanche). Cet espace est de 128 μm sur les prototypes existants et peut être modifié par pas de 64 μm (ce qui correspond à l'épaisseur des films photo-sensibles utilisés lors de la fabrication du Micromegas Bulk). Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 7/14 1.3.2 Micromegas résistifs de grande taille Une fois le travail d'optimisation du Micromegas résistif terminé il faudra démontrer que cette technologie fonctionne également bien sur des prototypes de grande taille que sur des prototypes de petite taille. Son implémentation sur des cartes avec électronique frontale intégrée est anticipée depuis 2015 (commande de nouveaux ASIC, CAO de la carte en cours, devis établis). La taille de ces cartes passerait de 32x48 cm2 (taille des cartes formant les 4 prototypes de 1x1 m2) à 48x48 cm2. La simulation montre en effet que cette taille serait suffisante pour contenir latéralement des gerbes hadroniques de quelques GeV à 200 GeV. On se laisse ainsi la possibilité d'évoluer vers un prototype de HCAL. Le nombre de puces (MICROROC) disponibles est d'environ 400 dont un quart appartient à nos collaborateurs du Weizmann qui travaillent sur un projet similaire avec des THGEM résistifs. Les cartes seraient produites en 2016 et 2017 et partagées suivants les participations financières respectives du Weizmann et de nos autres collaborateurs Micromegas (Demokritos, Irfu). Afin de tester ces cartes, une nouvelle chambre de test (de dimensions supérieures à celle dédiée aux cartes 32x48 cm2) sera nécessaire. Une fois testées, les cartes seront chacune scellées dans une chambre de faible épaisseur dont le dessin sera calqué sur celui des grands prototypes de 1x1 m2. 1.3.3 Calorimètre hadronique Un calorimètre hadronique composé d'une quinzaine de cartes permettrait l'étude d'une calorimétrie Micromegas à basse énergie (pour des pions d'énergie inférieure à 10 GeV, les fluctuations de signal dûes aux fuites vers l'arrière du calorimètre seraient faibles par rapport aux fluctuations intrinsèques au développement de la gerbe hadronique). On pourrait ainsi mesurer (au CERN/PS), la réponse aux pions et aux électrons, la résolution en énergie, en mode digital, semi-digital et analogique et ainsi étudier précisemment les possibilités de compensation multi-seuils. Ce calorimètre serait équippé de plans Micromegas et THGEM afin de partager les coûts avec nos collaborateurs. Il est anticipé qu'un tel calorimètre hybride présentera des performances similaires à celles d'un calorimètre entièrement équippé de plans Micromegas. En effet, la quantité de matière et le développement du signal dans ces deux détecteurs gazeux sont semblables. Deux structures d'absorbeurs sont disponibles dans la collaboration CALICE pour effectuer les tests sur faisceaux : celle du SDHCAL en acier, celle de CLIC en tungstène. RESPONSABILITES DU LAPP 1.4 Responsable RD51 France (Y. Karyotakis). Co-convener d'un groupe de travail dans RD51 (M. Chefdeville) Membre du technical board de CALICE (M. Chefdeville) Co-chair du speaker bureau de la collaboration CLIC (jusqu'en juillet 2015, M. Chefdeville) Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 8/14 2 Contribution LAPP actuelle et passée R&D détecteurs pour LC 2.1 RESSOURCES / EQUIPES Le taux d’occupation des personnes présenté tout le long de ce document est un pourcentage de leur temps total de toutes leurs activités. 2.1.1 Composition de l’équipe de physique Prénom Nom Responsabilités / Fonction / Etudes / Sujets / Implications… 2015 Jean Jacques Blaising 50 % Analyse de physique Maximilien Chefdeville 20 % Yannis Karyotakis 20 % Simulation et analyse de données Conception et test des prototypes Simulation et analyse de données 2.1.2 Thésards et personnel non permanent 2.1.3 Composition de l’équipe technique Domaine (méca…) Prénom Nom 2015 Responsabilités / Fonction Etudes / Sujets / Implications… CDD Oui Mécanique Nicolas Geffroy 5% Dessin/assemblage prototypes Informatique Jean Jacquemier 5% Support software et Geant4 Electronique Cyril Drancourt 25 % Electronique Guillaume Vouters 5% Durée Conception PCBs Software acquisition Labview Système acquisition (architecture et firmware) CONTRIBUTIONS APPORTEES PAR LE LAPP 2.2 Développement du système d'acquisition du SDHCAL Conception de circuits intégrés (MICROROC) Conception de chambres Micromegas de grande taille Conception de Micromegas résistifs Analyse des données du SDHCAL RPC et RPC/Micromegas (réponse, résolution). Modélisation des calorimètres (ECAL/HCAL, lecture digitale/multi-seuils/analogique) Performances d’un détecteur pour CLIC. Recherche de particules super-symétriques. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 9/14 2.3 DIFFICULTES / PROBLEMATIQUES Pas vraiment de difficultés techniques. Les problématiques en actualité sont : Optimisation et validation du Micromegas résistif. Industrialisation des méthodes. 2.4 ORGANISATION Discussion/réunions semi-mensuelles au LAPP. Discussion/réunions trimestrielles Vydio avec nos collaborateurs extérieurs. 2.5 POURQUOI UN NOUVEAU CONTRAT D’OBJECTIF ? Expiration de l’ancien. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 10/14 3 Contributions LAPP à venir et demandes R&D détecteurs pour LC 3.1 NOUVELLES CONTRIBUTIONS OU MODIFICATIONS DE L’IMPLICATION 3.1.1 Nouvelles contributions en terme de physique ou modifications Avec une activité R&D et de tests en faisceaux moindre que les années précédentes, les physiciens du groupe auront la possibilité de renforcer l'implication du LAPP dans les études de physiques menées au sein de la collaboration LC-CLIC au CERN, dont nous sommes membres. Cette implication est pour l'instant incarnée essentiellement par Jean-Jacques Blaising. Compte tenu de nos ressources, aucune participation au FCC-e+e- n'est envisagée. 3.1.2 Nouvelles contributions techniques ou modifications Les nouvelles activités techniques ont été présentées dans le paragraphe 1.3.1 et 1.3.2. Elles s'inscrivent dans la continuité de notre programme de R&D. Elles se concentrent sur : - l'optimisation du dessin des protections résistives sur de prototypes de petite taille (10x10 cm2, PCB simples avec électronique externe) ; - la validation définitive des protections résistives sur des prototypes de grande taille (48x48 cm2, PCB 8 couches avec électronique embarquée) ; - si les ressources le permettent, construction et caractérisation d'un calorimètre Micromegas (et THGEM) résistif. Les plans Micromegas seraient les prototypes de grande taille évoqués ci-dessus (PCB 48x48 cm2). Une application intéressante pour les chambres MICROMEGAS de grande taille pourrait émerger. Il s’agit de la tomographie muonique au service de l’archéologie et de la géophysique. Une collaboration a été formée, et une demande ANR est déposée. Si ce programme se développe il fera partie d’une demande de moyens supplémentaires. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 11/14 3.2 3.2.1 DEMANDES DU GROUPE Demande en ressources du groupe 3.2.1.1 Equipe de recherche Profil ou nom Jean Jacques Blaising Maximilien Chefdeville Yannis Karyotakis Responsabilités / Fonction Etudes / Sujets / Implications… 2016 2017 2018 A volonté A volonté Analyse de physique 20 % A volonté 20 % 20 % 20 % 20 % 20 % Simulation et analyse des données. Conception et test des prototypes. Simulation et analyse des données. Conception et test des prototypes. 3.2.1.2 Support technique Domaine Profil Mécaniqu e Informati que Electroni que Electroni que 2016 2017 Sem 1 Sem 2 2018 Sem 1 Sem 2 AI atelier 0% 10% 10% 5% 5% IE 5% 5% 5% 5% 5% IR conception IR conception 50% 25% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% Sem1&2 3.2.1.3 Personnel non permanent / Etudiants Demande possible d’un étudiant en thèse à partir de 2016. 3.2.1.4 Demandes en formations RAS 3.3 SOUS-TRAITANCE ENVISAGEE RAS BESOINS EN LOCAUX 3.4 Salle grise pour l'assemblage des prototypes Laboratoire de tests Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 12/14 Etudes / Sujets / Implications… Conception et construction chambre 48x48 cm2 Maintenance programmes d'analyse et de reconstruction Conception cartes 48x48 cm2 Maintenance Labview Maintenance acquisition PLANNING 3.5 2016, semestre 1 - Fabrication de petits prototypes résistifs supplémentaires ; - Test en laboratoire ou sur faisceau dans le courant de l'année ; - Test des nouvelles puces MICROROC (reçues mi-2015) ; - Dessin de la carte 48x48 cm2 ; 2016, semestre 2 - Dessin d'une chambre de test pouvant acceuillir des cartes 48x48 cm2 ; - Fabrication, câblage et test (calibration) de quelques cartes 48x48 cm2. 2017, semestre 1 - Assemblage d'une (ou >1) chambre de test ; - Dépôt des anodes résistives et pose de la grille Micromegas sur les cartes à l'atelier du CERN ; - Test en laboratoire ; - Assemblage des prototypes. 2017, semestre 2 - Fabrication de prototypes supplémentaires (si ressources suffisantes) ; - Test sur faisceaux, validation des choix techniques. 2018 - Fabrication d'un calorimètre (si ressources suffisantes) ; - Test sur faisceaux, caractérisation complète d'une calorimétrie Micromegas. 3.6 ANALYSE DE RISQUES Le risque principal est l’éternisation de la décision de construire un collisionneur linéaire et la diminution des dotations IN2P3. 3.7 PARTENARIATS / VALORISATION : RAS 4 Financement R&D détecteurs pour LC Origine financement Montant Durée / Période Attribué ou Demandé IN2P3 20 k 2015 Attribué IN2P3 25 k (fonct.) + 18 k (missions) 2016 Demandé Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 13/14 Observations / Explications 5 Références R&D détecteurs pour LC Publications Construction and test of a 1x1 m2 Micromegas chamber for sampling hadron calorimetry at future lepton colliders, NIMA 729 (2013) 90-101. Test in a beam of large-area Micromegas chambers for sampling calorimetry, NIMA 763 (2014) 221. Proceedings (avec comité de lecture) Mesures calorimétriques dans le SDHCAL (talk) Micromegas for Particle Flow Calorimetry, M. Chefdeville et al.. 2013., Conference: C13-04-22.4, p.191-197. Proc. of the CHEF conference, Paris 2013. Premiers tests des Micromegas résistifs (talk) Micromegas for sampling calorimetry, PoS (TIPP2014) 054 . Proc. of the TIPP conference, Amsterdam 2014. Optimisation des Micromegas résistifs (poster) Resistive Micromegas for sampling calorimetry, a study of charge-up effects. Article In Press, NIMA. Proc. of the 13th Pisa meeting, ile d'Elbe, 2015. Modèle EDMS : I-011163 Vers.01 14/14
