Research and development of a gaseous detector PIM (Parallel Ionization Multiplier) dedicated to particle tracking under high hadron rates.
Recherche et développement d'un détecteur gazeux PIM (Parallel Ionization Multiplier) pour la trajectographie de particules sous un haut flux de hadrons.
Résumé
PIM (Parallel Ionization Multiplier) is a multi-stage micropattern gaseous detector using micromeshes technology. This new device, based on MICROMEGAS (MICRO-MEsh GAseous Structure) detector principle of operation, offers good characteristics for minimum ionizing particle tracking. However, this kind of detectors placed in hadron environment suffers discharges which degrade sensibly the detection efficiency and account for hazard to the front-end electronics. In order to minimize these strong events, it is convenient to perform charges multiplication by several successive steps.
Within the framework of the European hadronphysics project (EU-I3HP-JRA4), we have investigated the multi-stage PIM detector for high hadrons flux application.
For this purpose, a systematic study for many geometrical configurations of a two amplification stages separated with a transfer space operated with the gaseous mixture Ne+10%CO2 has been performed. Beam tests realised with high energy hadrons at CERN facility have given that discharges probability could be strongly reduced with a suitable PIM device. A discharges rate lower to 10-9 by incident hadron and a spatial resolution of 51 µm have been measured at the beginning efficiency plateau (>96 %) operating point.
Within the framework of the European hadronphysics project (EU-I3HP-JRA4), we have investigated the multi-stage PIM detector for high hadrons flux application.
For this purpose, a systematic study for many geometrical configurations of a two amplification stages separated with a transfer space operated with the gaseous mixture Ne+10%CO2 has been performed. Beam tests realised with high energy hadrons at CERN facility have given that discharges probability could be strongly reduced with a suitable PIM device. A discharges rate lower to 10-9 by incident hadron and a spatial resolution of 51 µm have been measured at the beginning efficiency plateau (>96 %) operating point.
PIM (Parallel Ionization Multiplier) est un détecteur gazeux à microstructure multi-étage utilisant la technologie des micro-grilles. Ce nouveau dispositif, basé sur le principe de fonctionnement du détecteur MICROMEGAS (MICRO-MEsh GAseous Structure), offre d'excellentes caractéristiques pour la trajectographie de particules au minimum d'ionisation. Cependant, lorsque ce type de détecteur est placé dans un environnement à forte composante hadronique, des décharges apparaissent et dégradent sensiblement l'efficacité de détection et constituent un risque non négligeable pour l'électronique frontale. Afin de diminuer la probabilité d'avoir de tels événements, il est possible de réaliser la multiplication des charges par étapes successives.
Dans le cadre du programme européen de physique hadronique (EU-I3HP-JRA4), nous avons investigué le détecteur multi-étage PIM pour une application sous un haut flux de hadrons.
Lors de ce travail de recherche et développement, nous avons caractérisé de nombreuses configurations géométriques d'une structure PIM à 2 étages d'amplification séparés par un espace de transfert opérant avec un mélange gazeux Ne+10%CO2. Des tests réalisés sous faisceau de hadrons de hautes énergies auprès du CERN ont montrés que la probabilité de décharges peut être fortement réduite avec une structure adéquate du détecteur PIM. Un taux de décharges inférieur à 10-9 par hadron incident et une résolution spatiale de 51 µm ont par ailleurs été mesurés au point de fonctionnement correspondant au début du plateau d'efficacité (>96%).
Dans le cadre du programme européen de physique hadronique (EU-I3HP-JRA4), nous avons investigué le détecteur multi-étage PIM pour une application sous un haut flux de hadrons.
Lors de ce travail de recherche et développement, nous avons caractérisé de nombreuses configurations géométriques d'une structure PIM à 2 étages d'amplification séparés par un espace de transfert opérant avec un mélange gazeux Ne+10%CO2. Des tests réalisés sous faisceau de hadrons de hautes énergies auprès du CERN ont montrés que la probabilité de décharges peut être fortement réduite avec une structure adéquate du détecteur PIM. Un taux de décharges inférieur à 10-9 par hadron incident et une résolution spatiale de 51 µm ont par ailleurs été mesurés au point de fonctionnement correspondant au début du plateau d'efficacité (>96%).