UMR 7638
Laboratoire Leprince-Ringuet
Ecole polytechnique
91128 PALAISEAU Cedex
France
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  SERVICE DE MECANIQUE 

 

Présentation :

Le service de mécanique est composé de 15 personnes réparties en 4 groupes (étude et projet, méthode et CFAO, atelier et service général). Il a pour mission l’étude, la réalisation, le transport et l’installation sur site des détecteurs et appareillage de physique.
Les études de ces détecteurs sont réalisées par le groupe « étude et projet » qui dispose d’outils modernes de conception cao. La fabrication des pièces se fait à l’atelier ou en sous-traitance suivant le nombre de pièces à réaliser. Le montage et l’installation sur site est réalisé par les membres du service. Le service général assure quant à lui le transport si cela est nécessaire.
 

Savoir faire :

  • Conception et réalisation de prototypes
  • Calculs par éléments finis
  • Usinage sur machines traditionnelles et à commande numérique
  • Soudage
  • Expertise et réalisation de pièces en matériaux composites.

 

Projets actuels ou récents :

HESS – HESS II :

L’expérience d’astrophysique HESS implantée dans la région du Gamsberg en Namibie, est une collaboration scientifique internationale de vingt laboratoires européens et africains, dont six laboratoires français parmi lesquels se trouve le LLR. Cette expérience comporte deux phases, HESS1 et HESS2

La première phase appelée HESS1 se compose d’un réseau de 4 télescopes d’astronomie Gamma.
Chaque télescope est composé d’un miroir de 110 m2 (réalisé avec 380 miroirs de 60 cm de diamètre, montés sur une structure Davies-Cotton), et d’une caméra de 960 Photomultiplicateurs (ou PM) et son électronique de traitement placée en son foyer.
La distance focale est de 15 m. Le champ de vue de la caméra est de 5 degrés.

La seconde phase HESS2 est la construction d’un très grand télescope (diamètre 28m) situé au centre des 4 précédents. Il est constitué d’un miroir de 614 m2 (réalisé avec 875 miroirs hexagonaux de 90cm sur plat) et d’une caméra de 2048 PM. 
La distance focale est de 36 m et le champ de vue de la camera est de 3.5°.

Dans cette expérience, le service de mécanique a eu la responsabilité de réaliser les cinq caméras de ces télescopes. Cela comprenait l’étude des structures, l’intégration des divers éléments étudiés par les laboratoires de la collaboration, la gestion des fabrications en interne ou en sous-traitance, l’assemblage, le montage et la mise en fonctionnement dans le berceau des télescopes. La phase HESS1 s’est déroulée de 1998 à 2004 et la camera de HESS2 a été installée en juin 2012.
 
En 2013, la même collaboration scientifique a décidé de mettre à jour techniquement les 4 caméras de la phase 1.
Pour cela il a été nécessaire de réaliser une structure mécanique CopyCam (corps de caméra) identique à celles qui sont sur le site. Cette structure a été livrée à DESY (Berlin) pour y intégrer une électronique de dernière génération en mars 2014.



 

CTA :

Suite logique de HESS, CTA (Cherenkov Telescope Array) est le projet européen d’un grand reseau de plusieurs dizaines de télescopes, répartis en trois types de taille différente. Les SST (small size telescope), MST (mid size telescope) et les LST (large size telescope) constitueront ce reseau.

Depuis 2009 le service de mécanique participe activement à ce projet. Aussi bien en matière de R&D (en partenariat avec des sociétés du domaine privé) comme avec les tests thermiques ou encore le développement des collecteurs de lumière que dans la réalisation du prototype de taille réelle Gate.
Dans le projet Gate le service de mécanique a pris en charge la réalisation de la camera. Ce qui comprend l’étude de la structure, la gestion des fabrications en sous-traitance, l’assemblage des divers éléments à l’atelier ainsi que le transport pour Berlin. Ce prototype de camera est installé dans les bras du télescope depuis le 14 juin 2013.
   
 
 

T2K :

En collaboration avec l’université de Kyoto, le LLR à participé à la réalisation du détecteur INGRID.
Ce détecteur est constitué d’un ensemble de 16 modules identiques répartis en trois groupes : les modules horizontaux au nombre de 7, les modules verticaux au nombre de 7 également, et les modules hors croix au nombre de deux.

Le service de mécanique à eu en charge la conception et la réalisation de la structure du détecteur.
Cela comprenait l’étude, la conception et la fabrication de l’armature veto, l’intégration des plans de traking, la gestion en interne et en sous-traitance de la fabrication, l’assemblage et le montage sur site.

Le premier module a été installé le 12 mars 2009 et le détecteur INGRID était complètement assemblé et installé dans le puit en novembre 2010. 
 
 

CNAO :

L’hadronthérapie consiste à détruire certaines zones cancéreuses difficilement opérables en y arrêtant des faisceaux de protons ou d’ions carbone. Ceci permet de mieux cibler la zone que par l’usage classique de photons, et de réduire ainsi largement les dégâts collatéraux.

En 2004 le CNAO (Centro Nazionale di Adronterapia Oncologica) centre médical dédié aux traitements des tumeurs cancéreuses en Italie, a sollicité le laboratoire pour construire un système de guidage des faisceaux de particules vers les patients. Les systèmes devaient répondre à deux critères : ne pas présenter de phénomène de saturation comme dans les chambres à fils, et d’être d’une simplicité d’utilisation.  

Le service de mécanique après avoir construit et testé des prototypes, a eu en charge la réalisation de 24 hodoscopes à fibres scintillantes, lues par une camera CCD. Ce travail a largement contribué à l’obtention du prix de la valorisation IN2P3 en 2007, et a fait l’objet d’un dépôt de brevet.

Depuis 2010, le service est engagé dans un transfert de technologie vers l’industrie de ces profileurs afin de fournir au centre d’Hadrontherapie MEDAUSTRON en Autriche, l’ensemble du systeme de suivi du faisceau. Cela comporte l’aide à la réalisation de la serie de détecteurs puis les calibrations de chacun au laboratoire.

 
 

ILC CALICE :

L’ILC (International Linear Collider) est un projet de collisionneur d’électrons et de positrons à une énergie totale comprise entre 90 GeV et 1 TeV
Dans la configuration actuelle, l’ILC comprend deux bras l’un pour accélérer les paquets d’électrons, l’autre pour les paquets de positrons. Chaque paquet contient environ 20 milliards de particules, avec une taille verticale de quelques nanomètres . Les paquets accélérés se rencontrent au centre du complexe, où les collisions se produisent 14 000 fois par seconde..

Au sein de la collaboration internationale CALICE, le service mécanique participe à l’étude du calorimètre électromagnétique ECAL L’intégralité de l’étude et de la construction mécanique d’un prototype physique tungstène/silicium à été pris en charge. Ce travail inclut la réalisation de l’ensemble des structures composites avec le développement des moules associés et le collage des wafers de silicium sur leur circuit électronique. Ce prototype à été finalisé fin 2011 début 2012.  
Un setup de test ainsi que ces 10 slabs courts ont également été réalisés en 2012 pour les tests faisceau et cosmiques. Les études, la fabrication des pièces mécaniques des slabs et du support test ont été réalisés au service de mécanique. Les slabs ont été assemblés par le LAL et les wafers collés au LPNHE de Jussieu.
 
 

HARPO :

Le projet HARPO (Hermetic ARgon Polarimeter) est une experience d’astronomie gamma et polarimetrie gamma qui étudie un concept de détecteur fin allant du MeV au TeV avec une résolution angulaire meilleure d’un ordre de grandeur par rapport à Fermi, une surface effective par unité de masse augmentée, et une sensibilité à la polarisation. Le détecteur est construit autour d’une chambre à projection temporelle (TPC) à haute pression et une amplification de type Micromegas.

   
Dans cette experience le service de mécanique a largement contribué à la réalisation d’un démonstrateur TPC constitué d’une enceinte à vide à l’intérieur de laquelle se trouve une cage de dérive, 6 plans de scintillateurs qui forment le trigger et un plan de détection (GEM et/ou micromégas).
Le service de mécanique a réalisé les études de l’enceinte à vide et de la cage de dérive, le suivi de fabrication en sous-traitance de l’enceinte à vide ainsi que la fabrication et le montage de la cage de dérive en interne.
Le plan de détection a été réalisé en partenariat avec le service électronique du LLR, l’atelier central du cern et le labo RD51.
Ce démonstrateur a été testé en rayons cosmiques en avril-mai 2012 et la prise de données en faisceau de photons polarisés est prévue pour 2014 au Japon.
 
 

GALOP :

Les travaux du groupe GALOP (Groupe Accélération Laser par Onde Plasma)s’intègrent dans une activité internationale d’étude et de développement d’une nouvelle génération d’accélérateur / collisionneur de particules. Ces installations s’appuient sur le concept d’accélération de particules chargées par une onde plasma, ce qui permet aujourd’hui de produire des champs accélérateurs 10000 fois plus intenses que ceux utilisés dans les accélérateurs conventionnels.

Le laboratoire s’est investi dans l’étude d’interactions par ondes laser-plasma. Ces techniques en pleine expansion demandent encore beaucoup de recherche afin de bien comprendre le phénomène. Au sein de l’équipe GALOP nous avons conçu un banc de caractérisation destiné à connaitre l’énergie et la dispersion en énergie de sortie d’un faisceau plasma situé au LOA (Laboratoire d’ Optique Appliqué). Cela comprend l’étude, la conception, la gestion en interne et en sous traitance de la fabrication, l’assemblage et l’installation au LOA .
Cet ensemble se compose de :

- La ligne de focalisation du faisceau, composé d’un alignement précis de 3 quadripôles autour d’un tube à vide.

- Une enceinte à vide contenant le spectromètre, composé d’un aimant permanent de 70Kg, couplé à des écrans phosphorescent et des caméras.
 
Assemblage du spectrometre dans le hall de montage de l'atelier

 
 

Projets anciens :

GLAST / FERMI :

GLAST (Gamma-Ray Large Area Space Télescope) appelé maintenant Fermi Gamma-Ray Space Télescope, est un télescope spatial couvrant une gamme en énergie allant de 20 MeV à plus de 300 GeV. L’observatoire Fermi a été mis en orbite le 11 juin 2008.
Son champ de vue couvre environ 20% du ciel à chaque instant, et scrute le ciel entier toutes les trois heures.

Le service de mécanique a eu en charge la réalisation de la structure mécanique du calorimètre, l’un des trois sous-systèmes de l’instrument. Il a assuré la production en interne d’une des pièces maîtresses : les structures en matériau composite qui assure le maintien des 96 barreaux d’iodure de césium (CsI) équipant chacun des 16 modules du calorimètre. Ce travail a été effectué en collaboration avec le NRL (National Research Laboratory, Washington DC) et SLAC (Standford Linear Accelerator Center)
  

 

CMS :

 


 

Projets futurs :

 

L’équipe :

 

Publications :

Posters :

Publications du service de mécanique

 

 
 

Posters

Les posters du service de mécanique représentent une partie du travail réalisé sur les expériences.

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