Etude du comportement de détecteurs gazeux à micropistes MSGC sous irradiations intenses de neutrons rapides

Le CERN a décidé de remplacer le LEP par le collisionneur LHC. Celui-ci va utiliser des hadrons et devrait être mis en service en 2005. Auprès de ce nouvel accélérateur, plusieurs expériences sont prévues dont CMS pour laquelle la Belgique participe à l'élaboration et la construction d'une partie du trajectographe central qui sera constitué de détecteurs à micro-pistes et à volume sensible gazeux, les MSGC. Cette thèse s'inscrit dans le cadre des développements instrumentaux de l'expérience CMS. En effet, d'après les résultats de simulations, le flux des neutrons rapides y sera important. Nous nous sommes donc attelés à l'études du comportement des détecteurs MSGC sous flux intense de neutrons rapides. Pour ce faire, nous avons développé un nouveau faisceau de neutrons rapides à partir de la réaction 9Be(d,n)10Be en utilisant un faisceau de deutons sur une cible épaisse de béryllium. Dans le même temps, nous développions un système de mesure de très faibles courants (nanoampèremètre) sous des différences de potentiel aussi élevées que 5000 volts ainsi que l'enregistrement en ligne des mesures. Ce système permet en effet d'étudier le comportement du détecteur et plus particulièrement la présence de décharges. En collaboration avec les instituts belges (UIA, IIHE, UMH) et français (Strasbourg), plusieurs irradiations neutrons ont été effectuées sur différents prototypes de MSGC. Les principales conclusions qui ont été tirées sont : - Les neutrons produisent des particules fortement ionisantes par réactions nucléaires avec les atomes des détecteurs. Celles-ci peuvent déposer un signal sur un grand nombre de pistes augmentant ainsi l'occupation du détecteur. - A partir d'une certaine valeur de gain, liée au type de MSGC, des décharges peuvent apparaître qui peuvent limiter la marge de fonctionnement des MSGC et causer des dégâts irréversibles. Du fait de la présence de neutrons rapides dans CMS et tenant compte des résultats des tests effectués à Louvain-la-Neuve, les MSGC, dans leurs conceptions originales, ne sont pas adaptés pour CMS en terme de robustesse. Par contre, des tests dans un faisceau de pions au PSI ont montré des résultats très encourageants pour la combinaison GEM+MSGC.