L'objectif principal du programme de R&D ASTROSIPM est de concevoir un spectromètre rapide à rayons X/gamma utilisant le SiPM couplé à des scintillateurs GAGG dans la gamme d'énergie [20 keV - 20 MeV] pour des applications spatiales.

Contexte

Le Laboratoire APC a conçu, développé, réalisé et livré au CNES un spectromètre gamma complet qualifié pour l'espace, appelé XGRE, pour le satellite TARANIS du CNES. TARANIS a été la première mission satellitaire capable de mesurer les événements lumineux transitoires (TLE) et les flashs gamma terrestres (TGF) émis pendant les orages. Malheureusement, en novembre 2020, le lancement du satellite TARANIS a échoué.

Peu après, le CNES a créé un groupe de travail pour évaluer la faisabilité d'une nouvelle mission TARANIS-2. Au cours de cette étude, l'équipe XGRE a travaillé sur deux scénarios : une solution " conservatrice " basée sur la même technologie que XGRE et une solution " innovante " basée sur des technologies de pointe (nouveau scintillateur et photodétecteur).

Alors que TARANIS-2 était terminé, le CNES a exprimé son intérêt pour la solution innovante. Un programme de R&D a alors été initié, avec une collaboration impliquant APC, le LESIA et le CNES, afin de poursuivre le développement de ce prototype d'instrument et de démontrer sa faisabilité pour différentes applications spatiales, non seulement dédiées aux études du TGF. Ce nouveau projet est appelé Spectromètre Gamma Flash (FGS).

Spécifications

Le prototype FGS mis au point est basé sur de nouveaux scintillateurs à base de grenat de gadolinium-aluminium-gallium (GaGG) et sur un photomultiplicateur au silicium (SiPM). Il est composé de 16 unités de détection (16 couples de scintillateurs GaGG et de SiPM) lues par l'ASIC rapide APOCAT développé par la société norvégienne IDEAS. Les scintillateurs GaGG ont l'avantage d'être très rapides, lumineux et non hydroscopiques. Les exigences scientifiques du FGS, principalement dérivées de la science du TGF, sont les suivantes :

• Energy range: 20 keV – 20 MeV
• Dead time (counting rate): up to 1 Mcounts/s/channel
• Geometrical detection surface: 64 cm^2

Personnel

• Philippe Laurent (Scientist - Principal Investigator)
• Damien Pailot (Project manager)
• Eric Bréelle (Instrument scientist)
• Melody Pallu (CNES Post-Doc)
• Claude Chapron (Mechanical architecture)
• Kevin Biernacki (Mechanics)
• Stéphane Dheilly (Mechanics)
• Ronan Oger (Electronics)
• Sylvie Blin (Electronics)
• Lydie Pavili (Financial administration)

Stagiaires

• Nicolas Donadieu : Nov 2021 – Jan 2022
• Caroline Patuel : Avr 2022 – Jui 2022

Liens