La R&T photodétection, financée à APC par le CNES de 2021 à 2022, vise à augmenter les performances, la stabilité, la compacité et la polyvalence du module de photodétection initialement développé à l'IN2P3 dans le cadre des travaux instrumentaux de la Collaboration JEM-EUSO (soutenue par le CNES depuis 2011). Sa vocation est de permettre à l'équipe d'APC de proposer sa technologie dans des contextes variés, tels que les astroparticules, l'étude des météores, les phénomènes atmosphériques à haute énergie, ou encore dans le cadre des programmes de surveillance des débris spatiaux.

Les travaux réalisés dans le cadre des missions EUSO-Ballon (mission du CNES sous ballon stratosphérique, en 2014) et EUSO-SPB (mission de la NASA sous ballon pressurisé, en 2017) ont permis le développement d'une version intermédiaire des modules de photodétection, dont les caractéristiques ont déjà permis à l'équipe APC de valoriser ses acquis via la fourniture de 9 unités de seconde génération à la mission spatiale MINI-EUSO dédiée à l'observation de l'émission UV terrestre depuis l'ISS, qui prend des données avec succès depuis 2019. Ces travaux (axés sur la photodétection, l'électronique frontale, avec la réalisation d'un ASIC dédié, et l'étalonnage de précision) ont été soutenus à deux reprises par le programme IN2P3 Instrumentation R&T (DEFI), et ont conduit à un module de détection unique capable de fonctionner dans le domaine UV-vis (270nm-720nm), ultra-sensible (utilisé en mode "single photon counting"), multicanal (256 pixels), rapide (1 µs, avec une résolution de 6 ns), léger (250 g), à faible consommation (< 500 mW), compact, juxtaposable et spatialisable.

Cette R&T doit conduire à l'optimisation des tubes photomultiplicateurs multi-anodes (interaction avec le fournisseur Hamamatsu Japan concernant le design des capteurs), à un gain de compacité sur l'unité de détection, à l'augmentation des plages dynamiques de photocomptage du module, à l'ajout de modes d'acquisition sur de nouvelles échelles de temps pour élargir le champ d'application du module, voire à la validation éventuelle du remplacement des photomultiplicateurs multi-anodes par des photomultiplicateurs silicium (SiPM / MPPC).

Personnel

• Scientifique référent : Etienne Parizot
• Responsable technique : Guillaume Prévôt