MESURE de L'ENERGIE DU FAISCEAU
d'ELECTRON
de CEBAF
METHODE DE LA DIFFUSION ELASTIQUE
(e,e' p)
Caractéristiques du faisceau d'électron de CEBAF
- faisceau continu d'électron cw=100 %
- Energie: entre 500 MeV et 6 GeV
- Précision absolue sur la mesure de l'énergie 0.01
%
- Résolution en Energie (FWHM) 0.01 %
Nous réalisons une mesure absolue de l'énergie
avec une précision de 0.01 %
Cette mesure est nécessaire pour maitriser les erreurs systématiques
des expériences qui vont êtres réalisées dans
le hall A de TJNAF. En particulier les expériences nécessitant
des mesures de sections efficaces très précises à
des conditions cinématiques différentes (séparations
transverses longitudinales). L'incertitude sur la valeure de l'énergie
lors de ces expériences de diffusion d'électron est l'une
des plus prépondérante lors de la mesure des sections efficaces.
Il est donc indispensables de maitriser cette incertitude pour évaluer
les grandeures physiques importantes (fonction de réponses, fonctions
de structures ou facteurs de formes) avec une précision encore jamais
atteinte danc ce domaine d'énergie.
Exemple: Electrodésintégration
du Deutérium d(e, e' p)n
Une erreur de 0.01 % sur l'énergie de l'électron
incident induit une erreur de 1.6 % sur la section efficace et de 5 % sur
la fonction de réponse longitudinale Rl.
PRINCIPE
La méthode est basée sur une double mesure (symétrique
par rapport au faisceau) des angles, de l'électron diffusé
et du proton de recul dans la réaction élastique (e, e'
p). L'énergie est une fonction de ces deux angles, elle se calcule
par la relation suivante:
Nous réalisons une détection en coincidence de l'électron
diffusé et du proton de recul , la cible de proton est réalisé
par un film mince de polypropylène (CH²) .
Les cinématiques choisis nous permettent de mesurer toutes la
game d'énergie accessible à CEBAF, en un temps de mesure
acceptable (quelques minutes). Cela correspond à un angle de détection
du proton de 60 ° par rapport au faisceau incident, et un angle de
détection de l'électron diffusé variant entre 9 °
et 40 ° suivant la valeure de l'énergie. (voir tableau ci dessous)
Pour un angle de détection du proton de 60°
L'angle d'incidence du faisceau par rapport à la cible peut être
de l'ordre de 2 mrad, ce qui induit une erreur sur la mesure de l'énergie
de 0.5 %. Pour supprimer cet effet nous faisons deux mesures simultanées
et symetriques par rapport au faisceau. Cette methode permet de s'affranchir,
au premier ordre, des effets d'angle d'incidence du faisceau sur la cible.
En réalisant une moyenne de ces deux mesures on calcule la valeure
de l'énergie avec la précision requise
on deduit la valeure de l'énergie E ou de l'impulsion P (on néglige
me)
SET-UP
Pour pouvoir mesurer l'ensemble de la game d'énergie accécible
nous utilisons 7 détecteurs micropistes sur silicium (SSD ELECTRON)
disposés à des angles compris entre 9° et 38° par
rapport au faisceau et un détecteur micropistes sur silicium (SSD
PROTON) placé à 60 degré
Acceptance en énergie de l' ensemble
des détecteurs SSD
SIMULATION MONTE-CARLO
La simulation prends en compte divers parametres:
- caractéristiques des strips (pas de 100 microns)
- incertitude sur la connaissance du point d'interaction (1mm en x, 2
mm en y)
- incertitude de l'angle d'incidence sur la cible
- incertitude sur la position des détecteurs microstrips
- Diffusion Coulombiènne Multiple dans la cible
Détecteurs :
Nous utilisons des détecteurs à micropistes silicium(SSD)
avec les caractéristiques suivantes:
- surface active 12.8*12.8 mm (SSD électron) et 51.2*25.6 mm (SSD
proton)
La fabrication des détecteurs ainsi que le montage en particulier
la connectique (fils de 17 µ) a été réalisée
par la société EURISYS MESURES
Ampli-multiplexeur
Chaque détecteur SSD est associé avec un circuit intégré
amplificateur et multiplexeur de 128 voies. L'ensemble est monté
sur un support en céramique.
Nous utilisons les circuits MX7-RH fabriqués par le RAL. Il sont
durcit au radiation (Radition Hardness) le fonctionnement est garanti pour
une dose de 1 Mrad
La precision de cette mesure est conditionné par la précision
de la mesure des angles des particules, pour cela il faut connaitre très
précisement la position dans l' espace de chaque détecteur.
Nous avons pour cela mis au point une technique de mesure nous permettant
de connaitre la position des detecteurs sur leurs support avec une precision
de 10 µm.
Cette mesure se fait en deux étapes:
- mesure de la position de chaque SSD sur son support avec une table
XY et un diode à triangulation LASER (précision dans
les trois dimensions 1 µm)
- Mesure du positionnement globale sur le cadre à l'aide de
la machine à mesurer tridimentionnelle de grande dimension de
l' ENSAM de CLUNY (précision de 10 µm)
Quelques PHOTOS
- LE TRIGGER: composé de 2 détecteurs
Cerenkov et de 2 mesures de temps de vol Réalisation
CEA
- Détecteurs Electrons avant et arrière
sur support céramique avec ampli-multiplexeur MX7-RH
- Détecteurs Protons avant et arrière
sur support céramiques avec 4 MX7-RH sur l'avant et 2 sur l'arrière
