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Avantages à l'utilisation d'une GEM

Une grille GEM (Gas Electron Multiplier) est une feuille de Kapton de 50 $\mu m$ d'épaisseur, métallisée sur ses deux faces et percée de trous espacés d'un pas d'environ 200 $\mu m$ (figure [*]).

Figure: Photographie d'une GEM.
\begin{figure}
\centering\psfig {file=/afs/cern.ch/user/s/smoreau/scratch0/smoreau/these/images/GEM.eps, angle=90, scale=0.45} \end{figure}

L'application d'une différence de potentiel entre les deux faces de la grille GEM engendre un champ électrique (d'environ 50 kV/cm) dont les lignes de champ convergent dans les trous de la grille GEM (figure [*]) et permettent une première amplification.

Figure: Lignes de champ dans une GEM.
\begin{figure}
\centering\psfig {file=/afs/cern.ch/user/s/smoreau/scratch0/smoreau/these/images/GEM_elec_field.eps, scale=0.8} \end{figure}

Grâce à l'utilisation de la GEM dans une MSGC (figure [*]), l'amplification a lieu à la fois au niveau des trous de la GEM et au niveau des pistes du détecteur MSGC.




Figure: Coupe d'une MSGC + GEM : du haut vers le bas, on a le plen de dérive, puis la GEM puis le substrat où les pistes sont déposées.
\begin{figure}
\centering\psfig {file=/afs/cern.ch/user/s/smoreau/scratch0/smoreau/these/images/msgc+gem.eps, angle=0, scale=0.6} \end{figure}


Cette double amplification permet de diminuer le champ au niveau des pistes, et donc les décharges, tout en gardant le même gain global et le même rapport signal sur bruit (figure [*]). De plus, la présence de cette grille GEM ne détériore pas la résolution spatiale obtenue de 45 $\mu m$ [BRO98]. Mais on observe un temps de réponse de 30 ns plus important dans une MSGC+GEM que dans une MSGC seule, ce qui est dû à une zone de dérive plus importante (5 mm au lieu de 3 mm dans les MSGC).

Figure: Mesure du rapport signal sur bruit en fonction de la tension cathodique avec et sans GEM (avec différentes tensions d'alimentation) [BRO98].
\includegraphics [angle=90,scale=0.35]{/afs/cern.ch/user/s/smoreau/scratch0/smoreau/these/images/GEM-StoN-Vc.eps}
Figure: Mesure du rapport signal sur bruit en fonction du temps de réponse avec et sans GEM (avec différentes tensions d'alimentation) [BRO98].
\includegraphics [angle=90,scale=0.35]{/afs/cern.ch/user/s/smoreau/scratch0/smoreau/these/images/GEM-StoN-delay.eps}


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Stephanie Moreau
2003-04-09