Electonique innovante pour photodetecte distribues en Physique des Particules et Astroparticule – PMm2

1- Contexte scientifique et objectifs du projet : La couverture de très grandes surfaces de photodétection est un élément essentiel des dispositifs expérimentaux dévolus aux études des gerbes atmosphériques de grande énergie, des neutrinos de différentes sources (Soleil, atmosphérique, supernova, réacteurs, accélérateurs) ainsi que celles sur la désintégration du nucléon prévue par les théories de Grande Unification. La génération suivante d'expériences dont les potentiels de découvertes sont importants ne pourra plus être le simple agrandissement des expériences existantes qui utilisent des photomultiplicateurs (PM) de très grandes dimensions (jusqu'à 50 cm de diamètre) et un système centralisé d'acquisition. Ils devront faire appel à des capteurs intelligents distribués, par analogie à la grille de calcul par rapport aux Super computers . L'objectif de ce projet est une « recherche amont » en vue de réaliser de grands détecteurs utilisant des milliers de photomultiplicateurs. Les partenaires se proposent de segmenter de très grandes surfaces en macro pixels connectés à une électronique innovante autonome permettant alors de réduire considérablement le coût surfacique de ces détecteurs et facilitant leur industrialisation. Ce développement est rendu possible par les progrès de la microélectronique qui permettent d'intégrer tous les composants d'amplification et traitement du signal de nombreuses voies de PM dans un circuit intégré (ASIC). Seules les données utiles sont ensuite expédiées par réseau (sans fil ou courant porteur) vers le système de stockage des données. Il est à noter aussi que ces développements, qui sont ici réalisés en collaboration avec des chercheurs de l'astroparticule, font déjà l'objet d'attention en vue de nombreuse autres applications dans les domaines de l'imagerie médicale et de l'imagerie neutronique de matières dangereuses ou nucléaires. - - 2- Description du projet, méthodologie : Le projet sera guidée par une intégration progressive des fonctionnalités requises. Un développement d'électronique frontale sera effectué à partir d'éléments préexistants en parallèle d'une amélioration des tubes photomultiplicateurs ainsi que l'étude de la transmission des données par réseau sans fil. - 3- Résultats attendus : Le projet donnera donc des résultats sur la possibilité d'intégrer dans une technologie moderne (SiGe 0,35mm) électronique analogique et électronique numérique, ainsi que sur le coût du photoélectron détecté intégrant le photomultiplicateur, son alimentation électrique, et l'électronique de lecture. Le projet donnera lieu à la construction d'un « démonstrateur » équipé de 16 PMs intégrant l'ensemble des éléments développés.