Description and simulation of the physics of Resistive Plate Chambers

Résumé : Le siècle dernier a vu le développement de la physique des particules, avec la fondation du célèbre modèle Standard de la physique des particules. Plus spécifiquement, durant les 70 dernières années de nombreuses particules ont été détecté et étudié. Parallèlement à ces découvertes, les moyens expérimentaux et les détecteurs ont grandement évolué. de la simple chambre à bulles de l'expérience Gargamel, qui a posé la première brique expérimentale du modèle standard, aux détecteurs complexes d'aujourd'hui tel que le LHC. Durant le développement de nouveaux détecteurs, nous pouvons distinguer deux grandes catégories: les détecteurs dits Solid State et les détecteurs gazeux. La première englobe les détecteurs tels que les Cherenkov ou les scintilateurs tandis que les derniers utilisent un gaz comme moyen de détection.Les détecteurs gazeux ont aussi grandement évolué durant le siècle dernier, des tubes Geiger-Muller au chambres à étincelles ou Pestov, qui peuvent faire face aux taux de détections toujours grandissant des accélérateurs de particules. The Parallel Plate Avalanche Chamber est un détecteur gazeux similaire mais fonctionne en mode avalanche, où les signaux électriques sont produits par une multiplication contrôlée des électrons dans le gaz. Les autres détecteurs susmentionnées fonctionnent eux en mode étincelle, où le signal détectée est produit par une décharge électrique dans le gaz.Le mode avalanche permets un taux de détection encore supérieur mais au prix de signaux électriques beaucoup plus faibles. Au début des années 80 un nouveau type de détecteur gazeux commence à se développer, les Resistive Plate Chambers. Ce détecteur présente la particularité de pouvoir fonctionner en mode étincelle ou avalanche, selon le design. Utilisé en mode avalanche, ils présentent un taux de détection particulièrement intéressant au prix de signaux électriques faibles, nécessitant un circuit d'amplification dédié. De nos jours les Resistive Plate Chambers sont très largement utilisés dans de nombreuses expériences de physique des particules, notamment pour leurs performances intéressantes et leur prix contenu. Malgré leur usage répandu, les Resistive Plate Chambers n'ont pas été beaucoup étudié d'un point de vue modélisation et simulation. La simulation d'un détecteur est un outil essentiel pour leur développement et leur fabrication, permettant de tester un design et calculer les performances que l'on est en droit d'attendre. Dans les travaux présentés dans ce document nous nous sommes intéressés à la description des différents phénomènes physiques se produisant durant une avalanche électronique au sein d'un Resistive Plate Chambers fonctionnant en mode avalanche, dans le but de les modéliser et simuler. Nous décrivons un modèle détaillé pour le processus d'ionisation, qui est l'évènement fondamental pour tout détecteur gazeux. Nous décrivons aussi un modèle mis au point par Riegler-Lippmann-Veenhof pour le développement d'avalanche électronique. Une simulation C++ a été produite dans le contexte de cette étude et quelques résultats sont présentés.
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Nuclear Experiment [nucl-ex]. Université Clermont Auvergne, 2017. English. 〈NNT : 2017CLFAC035〉
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Soumis le : vendredi 9 mars 2018 - 14:50:07
Dernière modification le : mercredi 14 mars 2018 - 16:21:36
Document(s) archivé(s) le : dimanche 10 juin 2018 - 14:29:52

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Vincent Français. Description and simulation of the physics of Resistive Plate Chambers. Nuclear Experiment [nucl-ex]. Université Clermont Auvergne, 2017. English. 〈NNT : 2017CLFAC035〉. 〈tel-01727712〉

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