RAPPORT DE STAGE
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1. Seek Energy Split vi Functions TANE Seek Energy Split View US plit View itting Oates Gate Fitting Integrate Peaks CHGS _fntagiata Gating Expand Reset Clear tags Lin Loa Gating Expand Reset Clear tags tos 20 Viewer Sums 5 Fitting fas CUm co CS 2D Viewer Sums AMPSAF Fitting ES Delete Current Spectrum Peak Energies gt Clear amp v CeBr2_E Delete Current Spectrum _PeakEnergies gt Clear 57 AS Man 2 2 lt lt 1_ 0 Spectrum CeBr1 E Chan 33 to 1452 view 0 Spectrum CeBr2_E Chan 47 to 1667 Focus 42685 568 1082 38572 see 1082 Figure 15 Spectres obtenus apr s 1 jour d acquisition avec le Bi d tecteurs 1 et 2 Ensuite on relance le programme afin qu il puisse nous donner les spectres issus du TAC Dans le cas du bismuth tant donn que nos d tecteurs ont une r solution en temps qui est de l ordre de la dur e de vie du niveau de transition on obtient un spectre qui correspond une combinaison gaussienne exponentielle En comparaison avec le cobalt on obtenait juste une gaussienne car les dur e de vie des niveaux de transition tait tr s faible L acquisition qui dur e une journ e a t s parer en plusieurs tranches d analyses afin que les fluctuations de temp rature qui ont eu2. 5 4 3 Figure 18 Vue des param tres Acquisition Control dans le manuel d utilisateur de Caen V1742 5 22 Sampling Frequency 0x80D8 Bit Function 00 5 GS s 01 2 5 GS s 10 1 GS s 11 reserved do not use This register must not be written while acquisition is running Figure 19 Vue des param tres Sampling Frequency dans le manuel d utilisateur de Caen V1742 18 File I O Settings VME Settings Help Address mode cvA32_U_DATA Datawidth cvps32 v Address Hex 321080008 DWrite Hex Size 256 VME operations IRQ operations oooga 765432 Level cvIRQ1 v DW cvD8 v veao USB HighSpeed System Controller Enabled Status Bus error Figure 20 Erreur sur l adresse 0x80D8 File I O Settings VME Settings Help Data width cvD32 bad Address Hex 32i08008 Dwrite 2 size 255 VME operations IRQ operations 3952323 Level eviRQi vear USB HighSpeed System Controller Enabled Status Success Figure 21 Adresse 0x80D8 corrig e on a crit dans DWrite 19 2 Premiers bilans et ouvertures Apr s avoir trouv comment contr ler notre exp rience depuis l ordinateur nous avons proc der un premier test avec un pulseur 1 ms La Figure 22 nous montre la pr cision de l chantillonnage de notre carte Caen H eR QIX 7 4000 3500
3. 3000 2500 2000 ADC counts 1500 1000 500 0 50 100 150 200 250 ns Figure 22 Vue d un pulse enregistr avec le systeme num rique Cependant nous rencontrons encore des difficult s en ce qui concerne le fonctionnement de la carte V1742 5 GHz mais le prof Gary Simpson a d j r ussi obtenir des r sultats avec une carte similaire Caen V1751 fonctionnant 1 GHz Une fois que ces probl mes auront t r solus des tudes sur la r solution pourront d marrer On appliquera alors diff rents type de filtre math matique tout comme le filtre trap zoidal du logiciel XIA voir section II 1 2 et on choisira le filtre qui nous donne la meilleure r solution possible Enfin nous pourront d terminer les p riodes courtes des niveaux nucl aires 20 Conclusion En conclusion nous pouvons dire que les premi res tudes sur les d tecteurs CeBr3 se sont r v l es prometteuses La mise en place du syst me analogique nous permet d ores et d j d affirmer que ces cristaux donnent de tr s bons r sultats malgr une l g re faiblesse en termes de r solution nerg tique par rapport aux d tecteurs LaBr3 Par la suite le but sera d am liorer le syst me d acquisition num rique afin d arriver de meilleurs r solutions Le rapport qualit prix des cristaux de CeBr semble pour l instant jouer en leurs faveurs il faudra cependant encore beaucoup de travail avant d arriver d crocher des pr
4. s nous essayerons dans un deuxi me temps de mettre en forme ces param tres sur le syst me num rique afin de voir quels avantages on peut en tirer Note Ce rapport a aussi pour objectif d tre un support d instruction afin de permettre au futur lecteur de mieux se familiariser avec les syst mes utilis s et de pouvoir acc der une premi re approche de ce projet C est pourquoi j ai fait le choix de le r diger de fa on succincte et conceptuelle afin d tre le plus clair possible I Pr sentation 1 Le LPSC Le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie LPSC se situe sur le polygone scientifique de Grenoble Affili entre autre au CNRS et l UJF Les tudes men es au LPSC sont diverses allant de l infiniment grand l infiniment petit Pour l infiniment grand c est la recherche sur l organisation de l univers et les tout premiers instants apr s le Big bang qui sont l tude En ce qui concerne l infiniment petit il s agit de connaitre quelles sont les interactions les plus fondamentales de la mati re et leurs applications C est dans ce contexte que s inscrivent les recherches men es par le groupe Structure Nucl aire 2 Le groupe Structure Nucl aire Le groupe tudie la structure des noyaux exotiques tr s riches en neutrons dans la gamme de masse A 80 160 principalement via la spectroscopie gamma et la spectroscopie d lectrons de conversion en usant de toute une vari t de techniques
5. afin de d terminer si nous somme bien dans une coincidence Figure 4 Sch ma du chemin lectronique 2 R solution en nergie Dans un premier temps on a chercher a d terminer les meilleurs param tres a mettre en place afin d avoir une bonne r solution en nergie avec les cristaux de La m thode utilis e est la suivante Tout d abord on met en place une pastille de tant donn que connait les nergies des deux photons de transitions 1 17 et 1 33 MeV voir Figure 1 on peut calibrer et d terminer les FWHM Full width at half aximum Largeur a mi hauteur de ces pics on en d duit ensuite la r solution en nergie On trouve que c est pour un TAU qui est aux alentours de la valeur 0 35 que obtient la meilleure r solution par la suite c est cette valeur que l on choisira Les r sultats sont pr sent s dans la Figure 5 05A0 TAU CtrPic 1 ACtrPic1 CtrPic2 ACtrPic2 b calibration a calibration FWHM Pic2 AFWHM FWHM keV ResolutionEnergie Polarity 1 000 0 4 22778 4 150 207 25100 750 169 153 0 069 388 836 694 922 328 986 47 6557271 3 58 Gain 6 000 0 5 18283 555 107 822 20139 748 114 292 0 086 395 476 559 419 200 264 47 9977405 3 60 Offset 0 025 0 6 15286 971 78 123 16833 482 89 048 0 103 401 015 496 026 161 931 51 0808528 3 83 Slowlenght 2 000 0 7 13157 664 64 676 14484 229 68 566 0 120 406 396 419 045 121 821
6. du syst me d acquisition Au cours de ce stage nous avons utilis la carte CAEN V1742 Il s agit d une carte de deux fois 164 1 canaux 12 bit avec une capacit d chantillonnage allant de 1 GS s 5 GS s Les d tecteurs se branchent directement sur les cartes puis le tout peut tre reli un ordinateur par connexion USB Afin de modifier les param tres d acquisition il faut avoir un acc s direct aux adresses Z 6 4 m moires de 1 ordinateur pour cela on utilise le programme Caen VME Tout d abord il faut tablir la connexion entre la carte et le bus VME pour cela il faut entrer l adresse de la carte il s agit des nombres apparaissant sur les pivots l arri re de la carte dans notre cas 3 2 1 et 0 Cette partie se fait via le menu VME setting Ensuite on va dans le manuel d utilisateur de la carte V1742 et on cherche o se trouve les param tres que l on veut modifier Par exemple sur la Figure 18 on voit qu au niveau du bit 2 on peut d marrer ou arr ter l acquisition Un autre exemple concret avec le sampling frequency de la Figure 19 si dans le VME on tape juste l adresse 80D8 on obtient un message d erreur voir Figure 20 L erreur vient du fait qu on ne peut pas lire le sampling frequency on peut l crire On veut par exemple une fr quence de 1GS s donc une valeur 10 sur les bits 1 0 On passe cette valeur binaire sous forme hexad cimale bin 10 hex 2 et o
7. niveau excit lors de la transition du Bi vers le pp Apr s cette d sint gration les noyaux sont majoritairement dans I tat 13 2 et se d sexcitent en passant par l tat 5 2 dont on veut mesurer la dur e de vie Il y a ainsi mission successive de deux photons d nergie respective 1064 et 570 keV on peut le voir sur la Figure 14 Le niveau qui nous int resse a une dur e de vie th orique de 130 ps C est gr ce au dispositif mis en place que nous allons chercher d terminer notre valeur exp rimentale Figure 14 Sch ma de d sint gration du Bi en Pb gy 31 55 y 9 2 0 4 207B x 83 A g Q c 2398 8 ty ss S v 7 722 oS Say 2339 948 7 03 8 3 2 oo 4 AS S 0 8055 1633 368 84 18 106 S amp A 0 115 ps 22 AN 89780 130 5 ps 5 27 o 569 703 8 79 12 1 stable 12 Tout d abord on fait une calibration comme pr c demment sur chacun des deux d tecteurs voir Figure 15 GavSort Data Viewer 1 1 An Input Filename CeBr2 E Parameters gt Open Data file Display spectrum 1 5 x Lower Limit 33 2 d Lower Limit 47 Output Spectrum Write spectrum Databases Upper Limit 1452 r Output Spectrum Write spectrum DataBases Upper Limit 1687 r GavSort Data Viewer 1 1 Input Filename Ce amp ri E Parameters gt Open Data file Display spectrum 0 Functions esee Functions
8. 496 mcaebin 1 000 0 375 21845 916 147 565 24037 887 161 072 0 073 413 998 623 444 269 303 45 2969914 3 40 mcacfdthr 5 000 0 2 24177 254 161 566 26594 736 167 513 0 066 419 520 701 064 299 943 46 1850192 3 47 cfdtriggerdelay 0 000 0 05 16889 395 112 611 18563 189 114 844 0 095 433 771 569 866 202 825 54 2222395 4 07 cfddelay 1 000 cfdtrheshold 35 000 cfdfraction 0 250 cfdgrptrigger 0 000 bicut 10 000 integrator 0 000 time 250 000 ResolutionEnergie 05A0 ResolutionEnergie 06A0 4 20 4 4096 4 e 4 00 lt 4 20 4 00 3 80 Le x 00 ez ResolutionEnergie 3 8096 ResolutionEnergie 96 oo 3 60 2 ss 3 60 e 3 40 3 40 3 20 T T T 3 2096 T r 1 0 0 5 1 1 5 2 0 0 5 1 1 5 2 TAU TAU Figure 5 Etude de la r solution en nergie des d tecteurs au CeBr 10 3 R solution en temps 1 Calibration Avant de commencer notre optimisation de la r solution en temps il nous faut calibrer le rapport canaux lt gt picosecondes Pour cela on a utilis un pulseur qui a une p riode de pulsation de 10 ns voir Figure 6 CNE Main Window Spectrum CLU 0180 s X 0 00 3 0 00 spc 2767 00 _ Yz0 00 5157 00 0 00 32767 00 My 3 35 00 0 000 SpY 0 0i AUTO 0 Ew 0 000 5 00 10 00K 15 00K 20 00K 25 00k 30 00K 1 L 5 00K 400K 3000 00 2000 00 1000 00 5 00 10 00K 15 00 20 00 25 00K 30 00 Figure
9. 50 3082071 3 7896 slowgap 1 000 0 8 11559 881 54 228 12720 411 53 66 0 137 413 127 373 233 95 630 51 2189151 3 84 Mcabaseav 2 000 0 9 10325 042 45 205 11360 957 44 976 0 154 414 116 337 513 76 814 51 8887364 3 89 Fastlenght 4 000 1 9342 55 39 969 10276 182 42 944 0 171 420 423 322 389 75 694 54 9934794 4 13 fastgap 2 000 1 2 7858 676 30 540 8654 517 30 413 0 200 399 402 262 816 51 897 52 5935157 3 9596 threshold 14 000 1 44 6805 725 25 120 7497 629 25 026 0 230 393 278 238 392 42 707 54 872222 4 1296 tracelenght 32 000 1 6 6021 139 22 061 6639 060 20 465 0 258 378 620 205 250 35 705 52 9001523 3 9796 psalenght 27 000 0 35 26036 893 192 595 28703 537 208 406 0 060 381 762 735 042 376 465 43 898919 3 2996 underlay 23 000 0 375 24327 564 170 896 26812 779 179 959 0 064 385 743 685 402 323 722 43 9226073 3 3096 psaoffset 0 000 0 45 20305 037 127 287 22363 179 131 135 0 077 397 973 614 630 230 460 47 5603597 3 57 mcaebin 1 000 0 3 20801 933 116 328 22917 410 128 496 0 075 392 797 636 972 229 094 47 9533272 3 6096 mcactdthr 5 000 0 2 22610 711 133 913 24899 088 144 088 0 070 400 356 667 775 250 809 46 4739186 3 4996 cfdtriggerdelay 0 000 0 1 15194 939 76 988 16739 979 78 6 0 103 393 028 485 794 133 686 50 0747893 3 7696 cfddelay 1 000 0 05 15826 95 740 17437 865 95 149 0 099 390 445 501 964 156 613 49 596453 3 7296 cfdtrheshold 35 000 0 425 7298 441 25 429 8047 974 25 378 0 212 377 525 249 988 43 814 53 1171928 3 99 cfdfraction 0 250 cfdgrptrig
10. 6 Calibration canaux lt picosecondes avec pulseur 10 ns On mesure les distances suivantes entre chaque pulsation 4877 821 0 180 chh 10307 621 40 208 chh 15755 189 30 220 chh On obtient 10 ps gt 5444 728 40 827 chh Soit 18 3664 0 00279 ps chh 21207 096 40 201 chh 26656 734 0 216 chh Une fois que l on a proc d la calibration en temps il faut aussi que nous fassions une calibration en nergie car il ne faut pas oublier que la temp rature est un facteur important qui joue sur nos valeurs Il s agit de la m me m thode que pr c demment on connait la valeur des pics en nergie et on en d duit la calibration canaux lt gt nergies voir Figure 7 11 gavSort Data Viewer 1 1 z gavSort Data Viewer 1 1 Input Filename CeBr1_E Parameters Open Data file Display spectrum 0 Sal Input Filename Ce amp r2 E Parameters gt Open Data file Display spectrum 1 AIT x 9 Lower Limit 600 1 Lower Limit 1400 Output Spectrum write spectrum DataBases Upper Limit 1800 r Output Spectrum Write spectrum DataBases Upper Limit 2600 7 Functions ums fort Seek Energy Split View Functions Tags for Seek Energy Split View itti Gates Gat Fitti Integrate Peaks i Gates HC Gate Fitting Integrate Peaks Expand Reset _Cleartags lin toa ates jate ing Integrate Peaks Gating Expand Reset Cleartaas U
11. 8566226 109 0228883 253 7644556 254 0023462 256 748902 0 031 0 036 0 052 0 031 0 0375 0 072 0 569358076 1 340838269 179 4385673 0 948115832 0 688739608 1 621981777 179 6067814 1 146914313 1 322380047 3 114205011 181 5488897 2 202075481 13Jun12 1634 14Jun12 1037 14Jun12 1448 15Jun12 0551 15Jun12 0919 15Jun12 1520 Figure 11 R sultats avec les param tres 1 4 8 6 5 1145 1229 1143 1228 1140 1226 1278 1392 1278 1391 1278 1379 6 112 6 41 6 186 6 374 6 118 6 358 6 284 6 401 6 1155 6 384 6 235 6 3875 112 3196553 117 2510308 114 5144388 117 3153132 264 5127881 276 1261776 269 6815034 276 2775626 0 058 0 044 0 054 0 042 0 0615 0 07 0 103 0 0555 1 129532957 1 285647268 1 891738123 1 01933462 2 660050114 3 027699316 4 45504328 2 400533029 187 0387862 195 2506927 190 6936198 195 357738 1 880939474 2 140906718 3 150191314 1 697433184 18Jun12 1854 19Jun12 0657 19Jun12 0947 19Jun12 1548 19Jun12 1902 20Jun12 1005 Figure 12 R sultats avec les param tres 2 13 Time Resolution ps 200 195 190 185 Resolution ps 180 175 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Retard ns Figure 13 Diagramme de la r solution en temps 4 Mesure d une dur e de vie avec le Bismuth Nous avons pr c demment vue de quelle mani re nous pouvions parvenir de bonnes r solutions avec les cristaux de CeBr3 A pr sent on va appliquer nos r sultats afin de d terminer la dur e du
12. GRENOBLE UNIVERSITE JOSEPH FOURIER SCIENCES TECHNOLOGIE SANT Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble RAPPORT DE STAGE Mesure des p riodes courtes des niveaux nucl aires avec d tecteurs CeBr et optimisation des syst mes d acquisitions Donik KRASNIQI Sous la direction de Gary SIMPSON Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie Grenoble Aout 2012 Remerciements Je tiens a remercier mon maitre de stage Gary Simpson chef du groupe Structure Nucl aire qui m a fait partager son exp rience Son encadrement ainsi que ses id es m ont permis de tr s vite m int grer au sein du groupe et d avancer dans mon travail J ai beaucoup appris a ses cot s Je tiens aussi a remercier tout les membres du groupe Structure Nucl aire pour leur convivialit En particulier Aur lie Vancraeyenest Floriane Drouet et Guillaume Gey respectivement attach e temporaire d enseignement et de recherche Grenoble INP doctorante Grenoble INP et doctorant CNRS ILL qui ont toujours t l pour m apporter du soutiens dans mes travaux Remerciements s Lu Libo oh 2 Incerti eC lens ttes her tas nel es id ste Sid 4 Pr sentatiQngzest ins ue EUN TRIN GE RS SEU TERIS dde E EHE nn ten 5 gt lt ES cete ieu ibm M 5 2 Le groupe Structure Nucl aire cu eiat AA eee ees 5 Les d tecteurs CeBr et le syst me d acquisition analogique 6 1
13. Principe du syst me d acquisitlOnD Uo Ene e haere 6 1 Lesd t cteurs GeBrs ntt TH ie e e E ER Een de 6 2 Le chemin ascenso Rte re ius iic do 7 2 R sol tion en Energie esiin sE R E E EE R R 10 3 R solution en temp Sers e aaa e a ea te oo a ASE 11 1 ean oe oa m Pr Une ise rt dente elle eee 11 2 Mesures et r sultats I ete eerie oxi ER De ERR ten 12 4 Mesure d une dur e de vie avec le Bismuth ss 14 II Le syst me d acquisition num rique ince e eie dd eo ee ntt seen eoe ean eain aa 17 1 Principe et utilisation du syst me d acquisition eene 17 2 Premiers bilans et ouvertures 20 EY 21 for TH T 21 Introduction Le but de ce stage tait la mesure des p riodes courtes des niveaux nucl aires avec des d tecteurs de bromure de c rium HI CeBr3 Nous avons donc cherch a d terminer la r solution de ces d tecteurs Puis de d terminer si un syst me d acquisition num rique peut nous permettre d obtenir de meilleurs r sultats qu un syst me d acquisition analogique Ce rapport pr sentera les diff rentes tapes de cette d marche Dans un premier temps nous allons montrer comment on a cherch obtenir la meilleure r solution possible pour les d tecteurs CeBr3 avec le syst me d acquisition analogique Une fois les param tres optimaux trouv
14. et d installations exp rimentales Le but de ces tudes est de tester les pr dictions de diff rents mod les th oriques le mod le en couches le mod le quasi particule rotor quasi particule phonon etc dans les r gions tr s loign es de la stabilit Cela nous permet de rechercher les changements dans les forces nucl aires pour ces r gions Les pr dictions th oriques concernant ces forces y varient quelques unes pr disant que l interaction nucl on nucl on pourrait changer dans les noyaux tr s riches en neutrons On cherche par ailleurs de comprendre le r le des diff rentes orbitales dans les rapides changements de forme de certaines r gions Le groupe est aussi actuellement impliqu dans le d veloppement de d tecteurs de mesures de temps de vies courtes de l ordre de la picoseconde pour des exp riences de la collaboration internationale FATIMA C est dans ce cadre que s inscrit mon stage II Les d tecteurs CeBr et le systeme d acquisition analogique Le but final de notre syst me est de pouvoir mesurer pr cis ment la dur e de vie des niveaux de transition lors d une d sint gration voir Figure 1 C est pour cela qu on tudie les missions de photons qui sont en coincidences 198AU Ty 2 7d 27 2505 10877keV 5065 0 31 Mev ps 411 8 keV Y Y 1 33 MeV y o 6 198Hg zNi Figure 1 sch ma de d sint gration du 198Au et du 60Co 1 Principe du syst me d acquisit
15. ger 0 000 bicut 10 000 integrator 0 000 time 250 000 06 TAU CtrPic 1 ACtrPic1 CtrPic2 ACtrPic2 b calibration a calibration FWHM Pic2 AFWHM FWHM keV ResolutionEnergie Polarity 1 000 0 3 27560 254 225 332 30294 932 243 638 0 058 431 792 834 606 428 181 48 6051197 3 65 Gain 5 000 0 4 20678 381 133 047 22764 025 152 514 0 076 405 763 612 349 265 296 46 7590355 3 5196 Offset 0 035 0 5 16553 369 155 274 18216 285 101 218 0 096 412 101 515 497 173 647 49 3699334 3 7196 Slowlenght 2 000 0 6 13812 627 75 222 15202 450 72 084 0 115 409 551 427 001 124 792 48 9301006 3 67 slowgap 1 000 0 7 11878 447 54 890 13069 680 61 672 0 134 414 830 382 034 100 371 51 0754276 3 83 Mcabaseav 2 000 0 8 10418 939 46 701 11464 633 48 86 0 152 413 572 331 135 81 191 50 432115 3 78 Fastlenght 4 000 0 9 9292 12 40 652 10221 229 42 629 0 171 419 537 317 254 75 151 54 3809952 4 08 fastgap 2 000 1 8389 409 38 829 9228 407 34 323 0 190 419 252 285 045 58 419 54 1077174 4 06 threshold 16 000 1 2 7051 329 28 400 7755 632 27 72 0 226 421 237 243 753 27 720 55 1184686 4 1496 tracelenght 32 000 1 4 6096 23 635 6708 464 21 9 0 260 411 913 209 150 37 505 54 3856112 4 08 psalenght 27 000 1 6 5384 557 19 517 5920 566 17 65 0 297 426 630 186 639 30 530 55 4545299 4 16 underlay 23 000 0 45 18266 719 112 254 20091 396 125 702 0 087 421 101 563 146 222 342 49 1520592 3 6996 psaoffset 0 000 0 35 23433 436 172 871 25755 162 173 388 0 069 434 189 649 034 300 508 44 5208241 3 3
16. gh the CONET optical link OPEN PCI 0 0 BA VME digitizer accessed via the VME bus and connected to the host PC PC with an A2818 A3818 installed through a PCI VME bridge V2718 BA BaseAddress of the digitizer 23 NodeNumber This parameter has to be inserted only for optical link connections PCI cards in the host PC It indicates the node in the CONET daisy chain Typically this is 0 only one digitizer in the daisy chain it may be different if GnuPlot Help Autoscale on both x and y axis Enable Disable the ruler snail he grid Set the vertical scale y axis to the full t scale of the specific digitizer horizontal scale remains unchanged return to previous zoom Mouse Action Right click on plot window Zoom Area right click on one corner of the zoom area release the right button then left click on the opposite corner Right click on gnuplot window bar Activate gnuplot menu right click on the gnuplot window bar in order to activate a menu that let you to print the plot windows copy the screen shot to the clipboard change plot settings etc 24
17. ion 1 Les d tecteurs CeBr Les d tecteurs de bromure de c rium III sont des d tecteurs scintillation apparus r cemment Un d tecteur scintillation fonctionne de la mani re suivante lorsque la particule arrive sur le cristal celle ci interagit avec les atomes pr sents dans le cristal Cette interaction va entra ner un d p t d nergie de la particule vers le cristal qui va donc scintiller soit par fluorescence soit par phosphorescence voir Figure 2 L intensit de la scintillation d pend de l nergie de la particule initiale et du type de scintillateur utilis Ces d tecteurs ont une bonne efficacit aux photons gamma hv eb Fluorescence Phosphorescence 1 ns 1lis 1 s 1min Figure 2 Fonctionnement du d tecteur inorganique avec les niveaux cristallin Le CeBr est un scintillateur inorganique il s agit d un compos min ral dont fluorescence est possible gr ce l existence d tats interm diaires apparaissant par la pr sence d impuret s Il est important de noter que le lien nergie luminescence d pend de la temp rature dans ce type de d tecteur G n ralement on associe au d tecteur un photomultiplicateur PM Il s agit d un transformateur qui va convertir la lumi re mise en lectrons puis il amplifie le flux d lectrons gr ce sa mise sous tension travers plusieurs tages de dynodes afin de pouvoir utiliser ce signal voir Figure 3 photocathode anode
18. lectrons connecteurs lectriques lectrode de focalisation tube photomultiplicateur Figure 3 Sch ma du photomultiplicateur 2 Le chemin lectronique Afin de pouvoir utiliser le flux r colt au niveau du PM et d en extraire les donn es qui nous int ressent nous devons mettre en place un chemin lectronique L ensemble d tecteurs chemin lectronique formera notre syst me d acquisition analogique Tout ce syst me est pr sent dans la Figure 4 Le d tail de chaque composant est expos dans la suite de cette section Le pr amplificateur PA sont but est de ralentir le signal qui sort de la cathode du PM afin qu il puisse tre trait Un discriminateur a fraction constante DFC il transforme un signal d une anode en un signal logique c d un cr neau Par rapport un discriminateur seuil qui cr er un cr neau si un signal passe par un certain seuil le DFC cr er des signaux dont le temps ne d pend pas de l nergie Le signal arrivant est att nu par une fraction constante Une copie du signal est invers e et retard e Si le temps de retard est en bon accord avec la fraction constante f le passage par z ro de la somme des deux parties va tre toujours au m me temps t0 m me si le signal change Le MLU est l pour faire un ET logique entre les deux signaux qui sortent des DFC La Mise en Forme MeF permet de retarder le signal logique et d agrandir sa largeur Le Fan I
19. lieu durant la prise de donn es ne soit pas significatives sur les r sultats Lorsqu on obtient nos spectres TACI2 et TAC21 pour ces diff rentes tranches on ex cute un fit qui va nous donner le param tre 1 2 qui nous int resse L quation de notre courbe est de la forme j x e 20 m 2 Noe La Figure 17 pr sente comment la courbe est fit e Au moment du fit le programme nous donne les valeurs pr sent es ci dessous P riode 11h53 17h53 20h53 23h53 02h53 05h53 08h53 11h00 t1 2 TAC12 valeur en chh 6 907 0 040 6 995 0 051 6 994 0 053 6 854 0 094 t1 2 TAC21 valeur en chh 7 035 0 039 6 901 0 049 7 034 0 050 6 907 0 096 Ces valeurs sont en canaux en faisant la moyenne on trouve 6 95338 0 17744 chh Soit au final tjj 127 7086 3 25899 ps 15 gaySort Data Viewer 1 1 view 0 Spectrum TAC21 Chan 1200 to 1800 Focus 11863 Figure 16 Spectre TAC21 du Bi Grace TAC21 modified File Edit Data Plot View Window Ipsc3198x in2p3 fr localhost 11 0 21 Figure 17 Fit du spectre TAC21 16 ITI Le syst me d acquisition num rique Le syst me d acquisition num rique permet de regrouper tout le chemin lectronique que l on voit sur la Figure 4 dans une unique carte d acquisition On cherche faire cela afin de simplifier les prises de donn e et de r duire le co t du mat riel 1 Principe et utilisation
20. m 109 2D Viewer Sums _AMPSAF Fitting FAS wan 22 2 59 gt EN S 22 2 lt lt 5 7 gt as Cari Delete Current Spectrum Peak Energies Clear olv SEA Delete Current Spectrum Peak Energies Clear View 0 Spectrum CeBr1 E Chan 600 to 1800 Focus View 0 Spectrum 2_ Chan 1400 to 2600 Focus 1273 1423 1587 922 2088 2320 Figure 7 Vue des deux pics du Co 1 17 et 1 33 MeV avec chacun des deux d tecteurs 2 Mesures et r sultats Lorsque la calibration a t faite le programme est capable de nous sortir un spectre en temps qui dans le cas du 0Co peut tre approximer avec une gaussienne ce spectre est obtenue gr ce au TAC qui permet de d terminer le temps entre les deux photons co ncidents voir 1 2 page 7 On peut voir sur la Figure 8 le spectre TAC21 c est dire lorsque le deuxi me photon du chemin de d croissance fait le start En mesurant le FWHM on a la r solution en temps Les r sultats sont pr sent s sur les figures ci dessous gavSort Data Viewer 1 1 Input Filename TAC21 Parameters Open Data file Display spectrum 1 y Lower Limit 900 Output Spectrum Write spectrum _DataBases Upper Limit 1800 SES Functi 22222 Seek Energy it View 2 un ed Tags for gy Split View es egrate Peaks ates e Fitting Integra Gating Expa
21. n Fan Out FIFO il multiplie le signal logique Le Time to amplitude converter TAC Le TAC sort un signal dont le maximum en tension correspond au temps entre l arriv d un signal start et d un signal stop celui qui est retard de 20ns On choisit un d tecteur dont le signal logique fait toujours le start ce qui veut dire qu une capacit commence se charger avec un courant constant Un deuxi me d tecteur dont le cr neau est retard fait le stop Si ce deuxi me signal n arrive pas dans un certain temps le range un param tre r glable le rayonnement de coincidence n est pas d tect la capacit va avoir une charge maximale et le signal est rejet Cependant si un signal de coincidence suit dans l intervalle de temps le chargement est arr t et sa charge correspond au temps entre les deux signaux Le retard est un offset constant entre les deux signaux et permet de d tecter la coincidence dans les deux conditions une fois c est le premier rayonnement d une cascade qui fait le start l autre fois c est le deuxi me Avec un retard assez grand le signal start arrive toujours avent le stop m me si le start correspond au deuxi me gamma mis Le logiciel XIA pour r le dans un premier temps d analyser le signal de la cathode avec un filtre trap zoidal Par la suite c est lui aussi qui examine toutes les donn es et ex cute un ET logique entre le signal de la cathode et le signal du FIFO
22. n l crit dans la partie DWrite de VME ainsi on obtient bien la fr quence voulu voir Figure 21 C est donc ainsi que l on peut avoir un acc s sur les param tres et les r sultats de nos acquisitions Le but tant de trouver le bon jeu de variables afin d obtenir une r solution au moins aussi bonne qu avec le syst me analogique GS s GigaSamples second c est dire que la carte est capable de faire une acquisition 5 milliard d chantillons par secondes Les adresses qui sont dans le manuel par exemple 0x80D8 doivent toujours tre pr c d es de l adresse de la carte 3210 dans notre cas lorsqu on les note sur l interface du VME 17 Adresse hexad cimal Read Write on peut la fois lire le contenu et le r crire 5 23 Acquisition Control 0x8100 r w 0 Normal Mode default board becomes full whenever all buffers are full 1 Always keep one buffer free board becomes full whenever N 1 buffers are full N 1024 reserved 0 COUNT ACCEPTED TRIGGERS 1 COUNT ALL TRIGGERS allows to reject overlapping triggers see 3 5 0 Acquisition STOP 1 Acquisition RUN allows to RUN STOP Acquisition 1 0 reserved Bit 2 allows to Run and Stop data acquisition when such bit is set to 1 the board enters Run mode and a Memory Reset see 3 10 2 is automatically performed When bit 2 is reset to 0 the stored data are kept available for readout In Stop Mode all triggers are neglected
23. nd Reset Cleartags Lin Log 2D Viewer Sums AMPSAF Fitting as S AS Man 2 2 lt lt gt gt t gt 5 Ea 21 _Delete Current Spectrum _ Peak Energies Clear View 0 Spectrum 21 Chan 900 to 1800 Focus 573 Figure 8 Spectre TAC21 pour le Co 12 Calibration chh 10ns Rebin 32k 64k Calibration ps chh Calibration coeff 0 05 ps chh 5444 72825 10889 4565 0 918319477 18 36638954 Figure 9 Proc dure de la calibration canaux gt picosecondes Caract ristiques de l exprce TAU Retard ns Porte E1 Porte E2 Sigma TAC12 chh Sigma TAC21 chh Sigma Moyenne chh Sigma ps FWHM ps ASigma 12 21 ASigma Moyenne chh ASigma ps AFWHM ps Time Resolution ps ATime Resolution P riode acquisition 1137 1232 1281 1390 18Jun12 1120 18Jun12 1721 0 35 0 35 Type 2 1 4 Gain Offset a Offset 6 0 025 5 0 035 0 0 05 387 937 0 030058 402 382 0 033943 Threshold Gain Slope b Quad c 0 6 5 Offset 0 827 1 654 0 000139484 0 002789672 0 025 0 035 Threshold Offset a Slope b Quad 0 0 05 0 269 250 0 02817 0 288 697 0 032697 Figure 10 Caract ristiques de l exp rience param tres 1 et 2 3 2 1 1110 1217 1105 1223 1091 1204 1241 1393 1236 1384 1216 1358 5 867 5 871 5 916 5 867 5 874 5 956 5 867 5 8725 5 936 107 7556075 107
24. nnel from the Host PC to the digitizer LinkType Identifies the type of communication channel it can be USB or PCI USB can be the direct connection from the host PC to the digitizer Desktop or NIM models only or the connection through a V1718 and the VME bus VME models PCI can be the direct connection from the host PC housing the PCI card A2818 CONET Optical Link controller to the digitizer Optical Link all models or the connection through a V2718 and the VME bus VME models LinkNumber typically this is O one single digitizer connected to the PC If more digitizers are connected although WaveDump can handle only one digitizer it is necessary to specify which of them has to be accessed LinkNumber identifies which USB or A2818 is in use Unfortunately it is not possible to know a priori which LinkNumber corresponds to which USB port or PCI slot more than one digitizer or V2718 is connected in the chain indicates the Base Address 32 bit hexadecimal number to access the digitizer via the VME bus This number must be 0 for the direct connections from the host PC to the digitizer Examples OPEN USB 0 0 Desktop NIM digitizer directly connected to the Host PC through the USB OPEN USB 0 BA VME digitizer accessed via the VME bus and connected to the host PC through an USB VME bridge V1718 BA BaseAddress of the digitizer OPEN PCI 0 0 0 Desktop NIM VME digitizer directly connected to the Host PC with an A2818 A3818 installed throu
25. oc d s exploitables en exp riences Note Pour finir je tiens remercier tous ceux qui m ont aid l laboration de ce rapport J esp re avoir t clair vis vis des explications et que ce document servira au moins de base pour une utilisation des syst mes cristaux Je tiens aussi terminer en disant que ce stage m a apport beaucoup que ce soit en terme d exp rience ou de connaissance En effet j ai appris quelques notions essentielles pour la suite de mes tudes mis au point d un projet d tude adaptation de nouveaux logiciels r daction d un rapport etc et aussi norm ment de choses sur le monde de la recherche sur la physique nucl aire ou encore sur l organisation d un laboratoire Je ressors de cet apprentissage grandi 21 Bibliographie Pr sentation du LPSC Juin 2009 http Ipsc in2p3 fr presentation Fast Timing Array FATIMA http nuclear fis ucm es fasttiming The Smithsonian NASA Astrophysics Data System Comparison of CeBr3 http adsabs harvard edu abs 2010SPIE 7805E 9G Compte rendu stage de master 1 caract risation d un scintillateur LaBr3 et mesure de dur e de vie radiative de noyaux exotique riche en neutrons Par Anne Kr ske Johnny Dumeau Michael Carpentier Le 11 Juin 2007 gt IEEE Sign Proc Mag 28 134 137 2011 Hongwei Guo Caen Users Manual Mod V1742 3242 Ch rev 6 F vrier 2012 7 Caen VME overview http www caen it csite Product js
26. of software triggers when enabled WaveDump sends a 22 Add Remove the channel 0 7 from the plot provided that the channel is enabled In the case of Model 740 n refers to the channel within the currently active group For example if the group 2 channels 16 to 23 is active pressing you insert or remove the channel 19 1643 Change the active group of 8 channels for the plot only in the Mod x740 series NOTE The active group refers only to the plot in fact the plotter can handle only 8 traces while this option doesn t affect the acquisition which always runs on all the enabled groups Toggle the plot from Waveforms to FFT Toggle the plot from Waveforms to Histograms Space Display the online help The configuration file is divided into two parts common settings indicated in the COMMON section and individual settings for channels or groups in the case of Mod x740 series indicated in the n section where n is the channel or group number The individual settings can be also made in the common section in this case they are applied to all channels Note the special commands ON and OFF can be used to skip entire blocks of lines in fact when the WaveDump command parser finds the command OFF in the configuration file it ignores all subsequent commands until it finds the command ON OPEN LinkType LinkNumber NodeNumber BaseAddress Specifies the path of the physical communication cha
27. p parent 1 1 8 Caen Users Manual Mod V1718 VME USB Bridge rev 9 Juin 2009 UM2091 WaveDump User Manual rev 3 Juin 2012 Annexe WaveDump Help Start Stop acquisition Quit WaveDump Restart WaveDump this command stops the acquisition reload the configuration file and restart the acquisition Send a software trigger single shot this command is especially useful when the trigger thresholds are not properly set and the digitizer has no data no trigger In analogy with the oscilloscope we could say that this command acts like the Force trigger button software trigger before reading the data It is like the Auto trigger in the oscilloscopes Plot the traces of the channels that are enabled for plotting this is a one shot plot Enable Disable free running plot Write a single event to disk output files pressing w WaveDump creates one file per channel named wave n txt where n is the channel number Warning the files contain one single event and are always overwritten Each file can be ASCII or binary and may contain a header or not depending on the relevant settings in the configuration file Enable Disable the continuous event saving to disk As before WaveDump creates one file per channel the only difference is that now the files are written in append mode thus they contain a sequence of events Attention for this reason the file size can grow very quickl a d 21 Enable Disable the continuous generation
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