Ce sont deux semaines de tests sous faisceau au PS du CERN (6–21 juin 2022) qui viennent de s’achever pour le démonstrateur de calorimètre électromagnétique Si–W FoCal (Forward Calorimeter) qui fera partie des jouvences de l’expérience ALICE pour le Run 4 du LHC. Ce démonstrateur (cf Figure 1), constituant 1/5 d’un module final, était pour la première fois équipé de 18 couches de senseurs silicium de type p, produit par Hamamatsu, complètement instrumentés par l’électronique de lecture front-end et back-end développées au LPSC Grenoble.
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| Figure 1 : Vue longitudinale du démonstrateur constitué d’un sandwich carte front-end/silicium/tungstène (gauche). Démonstrateur FoCal installé sur la ligne de faisceau T9 du PS du CERN. Il est précédé par un hodoscope de scintillateurs destiné à lui fournir un signal de déclenchement lors du passage des particules incidentes du faisceau (droite) - Crédits : LPSC & Université de Tsukuba |
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Les données collectées, toujours en cours d’analyse, montrent d’ores et déjà de bons résultats avec un signal MIP laissé dans le calorimètre par des hadrons de 15 GeV/c délivrés par le PS, se détachant très nettement du piédestal comme illustré sur la Figure 2.
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Figure 2 : Spectre en amplitude d’une voie d’une couche du sandwich du démonstrateur. |
Pour prendre la mesure, au moins en partie, de ce qui s’est joué durant ces deux semaines, il faut remonter environ 2 années en arrière où, malgré des conditions sanitaires inédites, avec l’effort conjugué de différents instituts internationaux, articulés autour de la charnière centrale formée par le LPSC Grenoble et l’Université de Tsukuba[1] (cf. Figure 2), la collaboration ALICE FoCal s’est engagée dans la conception de ce démonstrateur constituant l’état de l’art en matière de calorimétrie de haute granularité telle qu’également envisagée par les collaborations CALICE ILD et CMS HGCal.
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| Figure 3 : Membres Franco-Japonais de la collaboration ALICE FoCal - Crédits : Université de Tsukuba |
Les excellents résultats obtenus constituent l’aboutissement du travail rigoureux mené par les services techniques du LPSC Grenoble en collaboration avec plusieurs autres équipes du CNRS-IN2P3 : le centre de microélectronique OMEGA (CNRS-IN2P3 / École Polytechnique), dont l’ASIC HGCROC équipe la carte de lecture développée par le LPSC Grenoble (cf. Figure 4 à gauche), la plateforme C4Pi de l’IPHC Strasbourg qui a réalisé le micro-câblage des senseurs au travers de cavité de seulement 2 mm de diamètre (cf Figure 4 à droite), sans oublier Ulisse (UAR 2966) qui a géré les nombreuses expéditions entre la France et le Japon.
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| Figure 4 : Carte de lecture front-end du démonstrateur embarquant en son centre l’ASIC HGCROC (gauche). 20 cavités permettent de relier le senseur silicium au PCB par micro-câblage comme illustré sur la photo de droite - Crédits : LPSC & IPHC |
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Ces tests se poursuivront auprès du SPS du CERN en septembre prochain où une caractérisation du démonstrateur sera effectuée sur une plus large gamme de sa plage dynamique avec des faisceaux d’électrons d’encore plus haute énergie (jusqu’à environ 250 GeV/c).
Plus de photos sont disponibles dans l’article du CERN > https://cds.cern.ch/record/2812555
[1] Cette collaboration Franco-Japonaise étroite s’est forgée dans le cadre du LIA TYL-FJPPL de l’IN2P3 et du partenariat stratégique avec l’Université de Tsukuba de l’Université Grenoble Alpes.
