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(développement d’asic et de cartes de numérisation rapide). Sur ces deux sujets, le service dispose de la protection industrielle adaptée.

Orientations et perspectivesSur le moyen terme, le service est engagé dans des évolutions qui orientent sa politique de recrutement et de formation.

Orientation vers l’architecture des systèmes

La complexité croissante des projets au regard de la maîtrise des technologies et des interfaces suppose de renforcer nos capacités de simulation et d’analyse au niveau système. Il s’agit de pouvoir proposer aux expériences de physique des solutions complètes en termes d’architecture front end, d’architecture temps réel et de logiciel.

Orientation vers l’intégration de systèmes

Le service doit développer ses capacités d’intégration de systèmes en créant des équipes pluridisciplinaires (optique, mécanique et électronique) et en renforçant sa maîtrise des processus (méthodologie de gestion de projet, assurance produit). Nous devons également prendre en compte la sous-traitance accrue des productions en développant notre potentiel de maîtrise d’œuvre, de tests et de qualifi cation.

Orientation vers les développements de logiciels

La professionnalisation des métiers de l’informatique, associée à l’émergence de nouvelles technologies requiert la présence d’informaticiens de métier au côté des physiciens lors des phases de développement de code. Certains aspects logiciels comme le traitement informatique du signal et de l’image prennent également une importance majeure. Il s’agit donc de reconnaître que, tout autant que les systèmes de détection, les codes informatiques ont un impact majeur sur les retours scientifi ques. Les méthodologies de développement doivent aussi s’adapter à ce nouveau contexte pour se rapprocher du mode de fonctionnement par projet.

Recherche et développement Le Sédi poursuit des axes de recherche et développement qui sont évalués par son conseil scientifi que et technique réuni annuellement. Les programmes de R&D portent sur l’électronique (sonde de test USB confi gurable Stuc pour la réalisation de bancs de test et d’acquisition à partir d’un PC, systèmes sur puce FPGA), sur la microélectronique (structures de matrices à capacités commutées), sur l’informatique (grilles de calcul, méthodes d’analyse par transformées multiéchelles, méthodologies de développement et de déploiement pour les logiciels temps réel) et sur les détecteurs (détecteurs gazeux à micropattern, détecteurs et électronique front end pour les matrices de CdTe, pixels actifs Cmos). Une étude menée dans le domaine de l’instrumentation biomédicale pourrait également déboucher sur une implication du service. La plupart de ces programmes donnent lieu à des collaborations avec l’université ou d’autres laboratoires du CEA ou de l’IN2P3.La part consacré par le service à la recherche et développement est d’environ 12 % de ses effectifs. Elle permet de préparer l’avenir en maintenant au plus haut niveau nos compétences scientifi ques et technologiques.

La diffusion technologiquePlusieurs études conduites soit dans le cadre des expériences de physique soit dans le cadre de nos programmes de R&D conduisent à des innovations qui suscitent l’intérêt d’autres unités du CEA (Direction de la recherche technologique et Direction des applications militaires) ou des industriels. Les deux axes de valorisation portent sur les applications du détecteur Micromegas en détection de neutrons et sur les applications des matrices à capacités commutées

ObjectifsL’activité des 77 ingénieurs et chercheurs, 68 techniciens, 2 étudiants post doctoraux et 2 apprentis regroupés au sein du Sédi porte sur le développement des systèmes de détection et de traitement des données pour les expériences de physique du département.Les performances des instruments et des systèmes informatiques sont depuis longtemps une composante essentielle de la qualité des expériences de physique. Celles ci conduisent à des exigences croissantes en termes de rapidité, de précision, de fi abilité, et de fl ux de données. Le Sédi dispose de compétences de pointe dans plusieurs domaines scientifi ques et techniques comme la physique des détecteurs, l’électronique frontale analogique, l’électronique de fi ltrage et de déclenchement, l’informatique temps réel et le génie logiciel. Ces spécialités se déploient non seulement dans le cadre des programmes de physique mais aussi autour de programmes de R&D spécifi ques. Les actions de valorisation en direction d’autres unités du CEA ou d’industriels témoignent de la capacité du service à apporter des solutions innovantes dans ces domaines.

Les laboratoires du Sédi

La création du Sédi en janvier 2002 correspondait au besoin de rapprocher, au sein d’une même unité, des spécialités complémentaires comme la physique de la détection et l’électronique frontale ou comme l’informatique temps réel et l’électronique numérique. Ce rapprochement répond à l’évolution sur le long terme de l’instrumentation scientifi que dont la complexité et les exigences de performance supposent, pour être maîtrisées, la création d’équipes pluridisciplinaires soudées par une « vision système » forte et dont les activités s’étendent de l’architecture à l’intégration et aux tests.

Service d’électronique, des détecteurs et de l’informatique

Du détecteur au traitement des données.

Le périmètre des laboratoires du Sédi obéit à la même logique et vise à favoriser les échanges entre spécialités techniques tout en maintenant le lien nécessaire entre activités « amont » et « aval ».

Le service s’est structuré autour de 6 laboratoires :

Traps : traitement des données, acquisition et processeurs spécialisés

L’équipe de ce laboratoire comprend 13 ingénieurs chercheurs qui poursuivent des recherches et des développements en électronique numérique, logiciels temps réel et systèmes d’acquisition et de sélection des données. Le laboratoire Traps offre des compétences mixtes en matériel (circuits numériques asic et FPGA décrits et simulés en langage de haut niveau) et logiciel (processeurs standards, processeurs spécialisés en traitement du signal, processeurs enfouis). Ses activités portent sur la modélisation, la simulation et le développement des systèmes de transmission des données et d’assemblage d’évènements. Il dispose d’une forte spécialisation dans les systèmes de déclenchement (trigger) et de fi ltrage pour les expériences de physique. L’implication dans plusieurs projets d’électronique embarquée a par ailleurs permis à ce laboratoire d’acquérir des compétences en fi abilité des systèmes et en assurance produit.

LDEF : laboratoire de physique des détecteurs et d’électronique frontale

Les activités du LDEF portent sur l’amont des chaînes de détection depuis l’interaction du rayonnement jusqu’au fi ltrage analogique. Le laboratoire regroupe 15 ingénieurs et 8 techniciens qui disposent de compétences sur différentes techniques de détection (détecteurs gazeux, détecteurs état solide, détecteurs bolométriques, cristaux et polymères scintillants) et en électronique analogique (amplifi cation bas bruit, fi ltrage, études CEM). Le laboratoire comprend en particulier un groupe de concepteurs en microélectronique qui dévelop-pent de nombreux circuits intégrés « full custom » répondant ainsi à l’intégration croissante de l’élec-tronique « front end » des détecteurs. L’association au sein du LDEF de spécialistes des détecteurs et de l’électronique analogique permet une réelle optimisation des performances et peut conduire à proposer des solutions innovantes en terme d’architecture. Elle correspond à un effort constant de recrutement et de formation sur ces spécialités dont la maîtrise repose sur une longue pratique expérimentale.

► Détecteur Micromegas pour l’expérience COMPASS. Les détecteurs présentent 40 cmx40cm de surface active. Ils permettent d’obtenir 65 µm de résolution spatiale et 10ns de résolution temporelle. Les 12 détecteurs sont installés an CERN depuis l’été 2002.

► Détecteur à émission secondaire d’électrons monté dans le plan focal du spectromètre VAMOS. La fi gure en encadré obtenu dans un champ magnétique de 120 Gauss représente l’image du masque placé en premier plan et montre les performances du détecteur en terme de résolution spatiale.

Chef de service : Philippe Rebougeard (bât. 141/p. 103) / Tél. : +33 (1) 69 08 49 40 / E-mail : rebourgeard@dapnia.cea.fr

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de l’administration et de l’exploitation des réseaux et des systèmes (Windows, UNIX, Linux, MacOS). Une part importante et croissante du LIS travaille parallèlement en association étroite avec les physiciens sur les bases de données et les logiciels orientés objets qui sont déployés par les grandes collaborations. Une équipe du LIS est ainsi fortement associée au SAp dans le développement des analyses s’appuyant sur les méthodes de transformées multi-échelles. Enfi n, le LIS participe à des projets aussi variés que la mise en place des sites intranet et internet du Dapnia ou l’étude desgrilles de calcul.

L’antenne Cern

La mission de l’antenne est de participer à l’intégration des expériences et des tests sur faisceaux menés au Cern par les équipes du Dapnia. Elle facilite également les relations avec l’organisation sur le site du Cern (gestion des comptes des expériences au CERN, dédouanement, etc.)

Les contributions majeures du Sédi aux projets du départementLa maîtrise des instruments de détection est un atout essentiel pour l’interprétation physique des données expérimentales. Aussi, les physiciens du Dapnia, les ingénieurs et les techniciens du Sédi entretiennent-ils des relations très étroites aussi bien lors des phases de conception, que lors des tests de calibration. Ces liens qui sont source de motivation pour les acteurs techniques sont aussi une garantie de la qualité et des performances des instruments. Pour autant, les responsabilités respectives des services de physique et d’instrumentation ne se confondent pas et l’organisation en projet mise en place depuis plusieurs années déjà par le Département identifi e le rôle des différents acteurs et permet une gestion optimisée des ressources qui peuvent être partagées entre plusieurs expériences. Le schéma d’organisation matricielle permet ainsi au Sédi d’intervenir sur de nombreux projets tout en concentrant, sur chacun d’entre eux, les compétences et la taille critique qui permettent au département d’apporter une contribution signifi cative à l’échelle des collaborations internationales.

avancées techniques et scientifi ques majeures avec une prise de données associant trois bolomètres intégrés par le Sédi. Le service est aujourd’hui fortement engagé sur la phase II de l’expérience ou notre implication couvre aussi bien les détecteurs bolométriques que le système d’acquisition et l’intégration mécanique de l’expérience.

Le projet Antares qui porte sur le développement d’un observatoire sous-marin de neutrinos constitue également un engagement majeur du service qui est responsable de la production des modules optiques, de l’approvisionnement des câbles électro-porteurs et de nombreux développements en électronique (asic front end ARS, cartes d’acquisition et de commutation, logiciel embarqué).

Plusieurs expériences menées au Ganil bénéfi cient de détecteurs conçus et réalisés par le Sédi. Les détecteurs à émission secondaires du spectromètre Vamos offrent ainsi des performances accrues en terme de résolution spatiale et temporelle. De même l’asic Mate conçu pour les trois types de détecteurs du spectromètre Must améliore signifi cativement les propriétés spectroscopiques.

L’implication du service dans les expériences d’astrophysique embarquées a porté sur les expériences Herschel (conception et développement du subsystem control unit de Spire) et sur Glast (livraison des Cristal Detector Elements pour les tests de calibration).

Au cours des trois prochaines années, l’engagement du service dans les détecteurs du LHC se poursuivra à un niveau élevé sur les trois expériences auxquelles nous contribuons. La part de la mécanique aura néanmoins tendance à se réduire au profi t des développements et des réalisations en électronique et en informatique.

La physique des neutrinos représentera une part croissante de l’activité aussi bien sur les lignes de détection d’Antares dont l’immersion est prévue sur cette période que sur de nouveaux projets auprès de réacteurs (Double-Chooz) ou des accélérateurs (JParc).

Les détecteurs bolométriques pour la physique de la matière noire (Edelweiss II) ou du fond diffus cosmologique (Olimpo) constitueront également une part importante de nos activités.

Enfi n, l’engagement dans l’imageur infrarouge du JWST représentera notre contribution principale aux expériences embarquées.

La préparation des expériences auprès du Large Hadron Collider (LHC) au Cern a constitue l’activité dominante du service au cours des trois dernières années avec un engagement important dans Atlas (fabrication et intégration en collaboration avec l’IN2P3 des modules du calorimètre électromagnétique à argon liquide, développement des cartes « Tower Builder » du trigger niveau 1, développement en collaboration avec l’IN2P3 des asics Hamac) et dans CMS (développement et réalisation du système optoélectronique de monitoring des 100 000 cristaux de l’expérience, étude et développement du « Selective Readout Processor » qui permet de réduire en temps réel le fl ux de données dirigées vers le système d’acquisition).

Sur Alice, le Sédi contribue avec d’autres instituts à la fabrication des chambres à damiers du spectromètre à dimuons. L’engagement du Sédi dans les programmes du LHC concerne également la partie Software avec une contribution importante à la base de données conditionnelle du spectromètre à muons d’Atlas.

La réalisation de la plus grande camera mondiale, la camera Megacam a constitué une des réussites de ces dernières années. Le Sédi assurait la maîtrise d’œuvre du projet, l’intégration du plan focal constitué de 40 capteurs CCD couvrant un champ de 1°×1° avec 360 millions de pixels, le développement de l’électronique associée ainsi que l’intégration et la mise en service de l’instrument.

La recherche et développement sur le détecteur gazeux Micromegas a trouvé son aboutissement dans la mise en service de ce détecteur sur plusieurs expériences de physique au Cern.

Il s’agit des expériences Compass (conception et réalisation de 12 plans de détection couvrant chacun 400x400 mm2 et regroupant 12000 canaux d’électroniques équipés du SFE16, asic bas bruit conçu et développé par le groupe de microélectronique du Sédi), NA48 Kabes (réalisation de 3 spectromètres de faisceau fonctionnant dans un environnement hostile avec des exigences très pointues en termes de résolution spatiale et temporelle) et Cast (développement d’un détecteur de rayonnement X à lecture x-y et très bas seuil en énergie).

Le projet Edelweiss installé dans le laboratoire souterrain de Modane a également connu des

LSEO : laboratoire de développement de systèmes électroniques et optoélectronique

Les activités des 9 ingénieurs et 16 techniciens du LSEO sont concentrées sur l’étude et la caractéri-sation des systèmes électroniques, optiques et optoélectroniques. Le développement des bancs de mesure et de test constitue un apport indispensable à l’activité du service. Le laboratoire regroupe également les moyens du service en IAO/CAO (dessin des circuits imprimés, bibliothèques de composants, support logi-ciel). Il contribue à la conception de plusieurs dizaines de cartes par an dont certaines, très complexes, peu-vent comprendre plusieurs milliers de composants et faire cohabiter des signaux analogiques bas niveau et des processeurs rapides. Le développement d’outils de simulation permettant d’optimiser les performan-ces des cartes (maîtrise des paramètres électriques, des temps de propagation, des diaphonies et des niveaux de bruit) est un des enjeux de cette activité dans les prochaines années.

LID : laboratoire d’intégration des détecteurs

Le laboratoire d’intégration des détecteurs est composé de 9 ingénieurs qui assurent pour la plupart des fonctions de chef de projet et de 24 techniciens. Une des missions du LID consiste à participer à la conception mécanique des détecteurs en collaboration étroite avec les physiciens et le bureau d’étude du SIS. Lors de cette phase de conception, très importante pour la suite du déroulement d’un projet, les ingénieurs et techniciens du LID peuvent apporter leur connaissance du fonctionnement des détecteurs, des compétences affi rmées dans le domaine de l’architecture mécanique ou thermique et leur expérience des phases d’assemblage et d’intégration. Grâce à ce rôle central, le LID est engagé dans la plupart des projets de détection du département.

LIS : laboratoire d’informatique scientifi que

La capacité du département de disposer de moyens de calcul et de codes informatiques performants est une des conditions nécessaires au meilleur retour scientifi que de nos engagements dans les collaborations scientifi ques. Le Laboratoire d’informatique scientifi que regroupe 25 ingénieurs et 10 techniciens spécialisés dans le domaine de l’informatique. Il comprend deux pôles d’activités : le support et l’application scientifi que. La majorité des agents du LIS répond aux besoins informatiques très divers du département et de la direction des sciences de la matière dans le domaine

► Layout du circuit MAPS Mimosa 8.

► Plan focal de la camera MegacamLes 40 CCD assemblés avec une planéité de +/- 16 µm constituent une mosaïque de 360 millions de pixels.L’instrument Megacam est en fonctionnement au CFHT depuis la fi n 2002.

► Simulation de la reconstruction d’un évènement dans les chambres à muons du détecteur ATLAS.

► Calorimètre électromagnétique d’ATLASFruit d’une collaboration étroite entre l’In2p3, le Cern et le CEA/Dapnia, l’ensemble des modules du calorimètre électromagnétique d’ATLAS ont été intégrés dans le cryostat de l’expérience en 2003.