Belisama

Le détecteur Belisama est constitué principalement d’un scintillateur BGO, d’un photodétecteur SiPM et d’une électronique de contrôle et d’acquisition.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Photographie de l’ensemble du détecteur Bélisama

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Le scintillateur

 

Le scintillateur est un cristal de BGO de 2,5x2,5x2,5 cm de coté. Ce BGO convertit le photon Gamma incident en lumière bleue visible par le photodétecteur. Ce cristal est enrobé d’un matériau réfléchissant, du Vikuiti afin d’augmenter la détection de photons par le photodétecteur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Cristal de BGO (Crédit Saint Gobain)

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Le photodétecteur

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Le photodétecteur est un photomultiplicateur en Silicium SiPM de 6 x 6 mm produit par la société SenSL. Il est implanté sur une « fenêtre » du matériau réfléchissant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Photodétecteur SiPM (crédit SenSl)

 

Ce photodétecteur présente un gain de l’ordre du million, à une longueur d'onde d'environ 420nm avec un temps de réponse de quelques nanosecondes. Ce type de détecteur est polarisé avec une tension inférieure à 30 Volts.

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L’électronique de contrôle et d’acquisition

 

L’électronique de contrôle et d’acquisition est dédiée la polarisation du photomultiplicateur, à l’amplification et la mise en forme  des signaux générés par le SiPM et à leur stockage sur une carte mémoire.

Cette électronique est constituée d’une carte fille « Growth Daughter board »  qui présente la possibilité de lire les signaux de 2 détecteurs. Cette carte est aussi équipée d’un GPS pour synchroniser les données de plusieurs détecteurs et d’un senseur environnemental pour déterminer le température, l’humidité et la pression environnant le détecteur. Une deuxième carte a pour fonction de numériser les signaux et de les transmettre au Rapsberry qui est l’ordinateur embarqué. Le Rapsberry permet de communiquer avec chacun des sous système de Belisama et de stocker les données.

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Principe de fonctionnement

 

Lorsqu’un photon Gamma passe dans le scintillateur, une partie de son énergie est absorbée et est réémise sous forme de photons « visibles ». Ces photons sont alors absorbés par le SiPM et convertis en électrons. Ce courant d’électrons, « notre signal », a une durée de l’ordre de 0.5 ms et une amplitude d’environ 10 à 100 mV.

Cette impulsion dont l’amplitude maximale, proportionnelle à l’énergie du photon Gamma incident, est mesurée par l’électronique de détection. La détection est effectuée  en échantillonnant  le maximum à 50 MHz et en calculant l’amplitude de l’impulsion et sa date. La valeur de l’amplitude et la date sont ensuite transmises au Rapsberry pour y être stockées.