Dispositif expérimental

Figure: Schéma des modules durant la campagne de test MF2.

Le faisceau traverse d'abord seize MSGC prévues pour le tonneau central du trajectographe de CMS avec un flux de $\sim$ 5,5 kHz/$mm^2$, puis dix-huit modules MSGC+GEM prévus pour le trajectographe avant de CMS (flux de $\sim$ 4 kHz/$mm^2$) et enfin seize autres MSGC prévues pour le bouchon central avec un flux de $\sim$ 1 kHz/$mm^2$ (figures et ). A titre comparatif, le flux attendu au LHC pour les MSGC les plus proches du faisceau est de 4 kHz/$mm^2$.

Figure: Photographie de l'installation des modules non câblés au PSI.

Les modules MSGC+GEM du trajectographe avant (décrits partie ) sont composés de 4 substrats trapézoïdaux sans couche semiconductrice, de 512 anodes longues de 10 cm et espacées de 200 $\mu m$ du coté de la base la plus large (figure ). Le mélange 2/3-1/3 néon-DME est partagé par les quatre substrats du module et est entièrement renouvelé toutes les 30 minutes (flux de 1 l/h). Les dix-huit modules sont montés par 2 dos à dos sur neuf supports en aluminium.

Figure: Photographie des modules MSGC.

Compte tenu de l'étalement du faisceau, seuls les deux substrats centraux seront traversés par les particules et chacun équipés de quatre PreMux de 128 canaux. On aura donc un total de dix-huit modules représentant 36 substrats MSGC et 16 896 pistes dans le faisceau de pions du PSI.

Le système de déclenchement est constitué par des scintillateurs aux extrémités du banc de test. Ces scintillateurs donnent le flux de particules qui peut atteindre jusqu'à 10 kHz/$mm^2$ à haute intensité.

Figure: Photographie de l'installation des modules câblés au PSI.

Les 5 semaines d'exposition au PSI ont été divisées en 4 phases :

• durant la 1ère phase de test, les modules ont été installés au cyclotron du Paul Scherrer Institut (PSI) à Villigen (Suisse);
• les modules ont été conditionnés à haute intensité (HI) durant la 2ème phase, cette phase a permis de régler les différentes tensions pour pouvoir détecter plus de 98% des particules pour chacune des MSGC :
  • les tensions des cathodes varient entre -490 et -420 V,
  • la différence de tension au niveau de la GEM varie entre 320 et 410 V,
  • le champ entre la GEM et le plan des pistes varie entre 3,5 et 4,5 kV/cm,
  • le champ entre le plan de dérive et la GEM varie entre 3,5 et 4 kV/cm;
• puis le test MF2 à haute intensité a duré 376 heures (troisième phase);
• et la 4ème phase a permis d'étudier les marges de sécurité, notamment les tensions maximales supportées par les détecteurs.

Durant les 376 heures du milestone MF2 (3ème phase), les dix-huit modules MSGC étaient sous un faisceau de haute intensité sauf lors des prises de données à basse intensité destinées à la calibration électronique des détecteurs (2 fois par jour). Ces prises de données à basse intensité permettaient de prendre des mesures de référence comme le piédestal et le gain des détecteurs à basse intensité et de vérifier leur stabilité d'une période sur l'autre.