LABORATOIRE DE PHYSIQUE CORPUSCULAIRE - mathieu trocmé

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II. Dispositif Expérimental II.2.β.c - Codeur en temps ( TDC ) : Le TDC utilisé est un codeur 11 bits comprenant une entrée START et huit entrées STOP – ce qui peut s’avérer utile si l’on cherche à couvrir une surface angulaire importante, car alors chaque détecteur supplémentaire utilisé peut fournir un STOP – Le codage en temps s’effectue en 2 étapes : 1- Traduction d’une tension en temps 2- Conversion analogique-numérique La première étape consiste grossièrement à jouer sur un interrupteur. Dés qu’un signal arrive sur la borne START du TDC, un courant continu est généré pour venir charger un condensateur, et ce, jusqu’à ce qu’un second signal vienne frapper sa borne STOP. Le courant est alors coupé, provoquant la décharge du condensateur. La tension ainsi recueillie étant proportionnelle au temps de charge du condensateur lui-même proportionnel au temps s’étant écoulé entre l’arrivée des deux impulsions, il ne reste plus qu’à coder ce dernier en un entier compris entre 0 et 2047 ( Deuxième étape ). Si le second signal tarde à arriver ou n’arrive pas, le condensateur se décharge tout seul – la tension à ses bornes étant devenue trop importante – et l’entier obtenu par codage est alors 2047. Aussi est-il important de bien choisir la gamme du TDC dont l’on veut se servir. Pour le TDC utilisé, 3 gammes sont proposées: 50 ps.Cn -1 ( i.e. 50 picosecondes par canal ), 100 ps.Cn -1 ou 250 ps.Cn -1 . Cependant, ces gammes ne sont qu’approximatives. Aussi, avant de monter tous spectres en temps, faut-il étalonner le TDC. Pour ce faire, un même signal est injecté en START et en STOP du TDC de telle sorte que l’on s’arrange pour retarder artificiellement ce dernier avant qu’il n’arrive en STOP. On utilise pour cela du câble, 1m de câble engendrant un retard moyen de 4,7 ns. Ce retard correspondant à un canal bien précis du TDC – déterminé par visualisation du spectre en temps de vol –, un point de coordonnées (Cn1;t1) est ainsi obtenu. Il suffit alors de répéter l’opération une deuxième fois avec un retard différent pour obtenir un deuxième point de coordonnées (Cn2;t2) et ainsi une droite de la forme t = a.Cn + b dont a est le coefficient directeur et b l’ordonnée à l’origine. II.2.β.d - Codeur en charge ( QDC ) : Composé d’un double jeu de 16 entrées marchant par paires ( la 1 ère et la 9 ème , la 2 nde et la 10 ème , …, la i ème et la ( i+8 ) ème , la 9 ème et la 16 ème ) – le 1 er jeu destiné aux signaux physiques à intégrer, le 2 nd aux signaux contenant les bornes d’intégration pour ces derniers –, le QDC utilisé – un 12 bits – travaille en deux temps: 1- Tout d’abord, il intègre le signal incident en u(t). D’où l’obtention, à un facteur près, de la charge totale du signal : dq = RQ dt ∫ ∫ ∫ ∫ = = = dq R dt u ( t) dt R. i( t) dt R. . 26
II. Dispositif Expérimental A cet égard, le facteur R n’est pas gênant car la conversion des spectres charge - nombre de coups ( Q/nbCp ) en spectres énergie - nombre de coups ( E/nbCp ) se fait à l’aide d’une source radioactive aux caractéristiques connues et à laquelle on applique la même intégration ( Cf I.2.δ - Réglage en tension, étalonnage en énergie et détermination des seuils de détection, p.16 ). 2- Ensuite, il convertit la valeur ainsi obtenue entre 0 et 4095. Si cette dernière est trop grande, l’entier résultant est 4095. En ce qui concerne le paramétrage du QDC, la gamme proposée par défaut est de 320 pC.Cn -1 ( i.e. 320 picoCoulombs par canal ) pour les 16 canaux. Mais cette dernière est ajustable. Pour ce faire, il suffit juste d’ouvrir le tiroir et de changer un ou plusieurs condensateurs "switchables" à l’intérieur jusqu’à obtenir la capacité d’intégration désirée. On peut ainsi coder le même signal deux fois sur la même gamme ( en utilisant une même paire de voies ), l’intérêt étant de pouvoir intégrer ce dernier selon des bornes d’intégration différentes. Ce qui peut s’avérer très utile… ( Cf I.2.δ - Discrimination électronique n / γ, p.31 ). II.2.γ - Électronique logique : II.2.γ.a - Présentation : Toute l’électronique logique en physique nucléaire repose sur une norme, la norme NIM ( Nuclear Instruments and Methods ). Cette dernière présente deux aspects. D’une part tous les modules NIM possèdent une “charpente” standard ( même taille, même forme, même alimentation ) ; d’où l’existence de châssis dans lesquels peuvent être encastrés plusieurs modules rangés les uns à la suite des autres. D’autre part, tous répondent à une dialectique standard, ne générant ou ne traitant en effet que des signaux binaires, c’est-à-dire, des signaux ne pouvant prendre que deux états : - L’état 0, correspondant à une tension nulle ( 0 V ) - Ou l’état 1, correspondant à une tension d’amplitude -800 mV facilitant ainsi le traitement du signal primaire incident ( analogique, lui ). II.2.γ.b - Discriminateur à fraction constante : Plus couramment appelé D.F.C. ( ou C.F.D. pour Constant Fraction Discriminator ), le rôle de ce tiroir électronique est de convertir un signal analogique ( comme celui en sortie des détecteurs ) en un signal logique de type NIM. Aussi, afin bien sûr d’éliminer le bruit électronique environnant mais aussi de permettre de ne pouvoir s’intéresser qu’à des signaux d’une certaine amplitude, possède-t-il un seuil en tension d’entrée réglable variant de 8mV à 600mV. En outre, le signal résultant est de durée réglable, la largeur d’impulsion d’un signal NIM en sortie d’un DFC pouvant varier de 8 à théoriquement 100ns ( en pratique ≈125 ns ). 27
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