ADC "pipe line" 5 bits
ADC "pipe line" 10-12 bits
- Figures (1) (fichier .ppt)
- Figures (2) (fichier .ppt)
Cartes de tests :
Conception et réalisation de l’électronique de lecture et de codage pour les pixels MOS du détecteur micro‑vertex développés par l’IPHC de Strasbourg
Les 5 couches de détection de ce détecteur conduisent à environ 300 millions de pixels. Chaque canal d’électronique comporte un échantillonneur‑bloqueur et un ADC « pipe line » d’une dynamique de 4 ou 5 bits. Cette réalisation est effectuée en collaboration avec l’IPHC de Strasbourg. La taille du circuit est extrêmement réduite : de l’ordre de 1 mm × 20 µm. L’extraction des signaux (~ 1 mV), la faible consommation (~ 1 mW) et la rapidité (> 10 MHz) constituent des contraintes drastiques. Les cellules de détection (« pixels ») et l’électronique seront disposées sur le même support monolithique. Des prototypes ont déjà été développés (figure 1) et les résultats ont fait l’objet d’un article dans la revue IEEE Transactions on Nuclear Science 54 (2007) 1195‑1200.
Conception de circuits convertisseurs analogiques‑numériques rapides de type « pipe line » et de grande dynamique (12 bits) pour le calorimètre électromagnétique (EM).
La faible consommation est un paramètre critique pour cette étude : nos premiers résultats ont un facteur de qualité (consommation/vitesse) de 1,5 mW/MHz à l’état actif. Le calorimètre EM sera doté d’environ 83 millions de voies électroniques. Plusieurs prototypes (sans et avec échantillonneur‑bloqueur) ont été développés et testés (figure 2).
Tous les circuits sont polarisés en mode pulsé très rapide (extinction à 1/1000 en 1 µs), pour rendre la dissipation proportionnelle au rapport cyclique du faisceau (~ 1 ms toutes les 200 ms).
Figure 1 : Circuit de 32 canaux d’ADC pipeline |
Figure 2 : Circuit d’ADC pipeline12 bits, 25 MHz, reçu en septembre 2007. |
Conception d’un circuit électronique pour l’étalonnage du calorimètre EM (DAC ΣΔ de 16 bits)
Un premier prototype de convertisseur DAC de type ΣΔ a été réalisé.
Les laboratoires du CNESTEN (Rabat, Maroc) et IXL de Bordeaux contribuent ponctuellement à certaines phases de ces études.
- Le dispositif experimental (fichier .ppt)
- Gerbe produite par un électron de 50 GeV dans le calorimètre EM
- Début de gerbe produite par un pion positif de 10 GeV en fin de calorimètre EM
- Trace et gerbe produite par un pion négatif de 80 GeV dans le calorimètre EM puis hadronique et enfin dans le "tail catcher"
- Résultats préliminaires des tests en faisceau au CERN (fichier .ppt)
- Hostachy Jean-Yves, Directeur de Recherche au CNRS (Chef de projet/Project leader)
- Dzahini Daniel -- Ingénieur de Recherche en micro-électronique au CNRS
- Gallin-Martel Laurent -- Ingénieur en électronique au CNRS
- Giraud Julien -- Ingénieur d'Eudes en mécanique au CNRS
- Grondin Denis -- Ingénieur de Recherche en mécanique au CNRS
- Rarbi Fatah-Ellah -- Ingénieur de Recherche en micro-électronique au CNRS
Au‑delà du LHC, le prochain projet majeur en physique des particules sera l’ILC « International Linear Collider » : un accélérateur linéaire dans lequel des électrons et leurs anti‑particules (positrons) entreront en collision initialement avec une énergie disponible dans le centre de masse comprise entre 90 et 500 GeV, qui pourra être portée dans une seconde étape vers 1 TeV. Le but de l’ILC est d’essayer de répondre aux questions concernant la nature fondamentale de la matière, de l’énergie, de l’espace et du temps, de la matière noire, de l’énergie noire et de l’existence de dimensions supplémentaires. La technologie de base de cet accélérateur est désormais établie et une partie de la communauté scientifique s’efforce de définir les concepts concernant les détecteurs.
La contribution du LPSC porte sur le concept de détecteur européen LDC « Large Detector Concept »
- Nous avons participé à la conception de l’électronique de lecture :
- du sous‑détecteur de vertex (ou détecteur à « pixels »), collaboration CMOS.
- du calorimètre électromagnétique (EM), fait de silicium et de tungstène (Si/W), collaboration CALICE. Pour ce sous-détecteur, nous avons aussi travaillé sur la réalisation du système électronique d'étalonnage. Ces activités sont acuellement en veille ou en attente pour des raisons budgétaires
Nous sommes aussi engagés dans la construction mécanique des bouchons EM (structure alvéolaire composite : tungstène + fibres de carbone, géométrie, simulation des déformations, étude du système d’accrochage, étude du système de refroidissement en raison des nombreuses voies électroniques). Enfin nous participons aux tests en faisceau de prototypes de calorimètres EM et hadroniques, à l’analyse des données recueillies, ainsi qu’à la simulation des performances des bouchons EM.