La muographie au CEA : technologie, projets en cours et perspectives

Présentation de Sébastien Procureur (CEA) au Workshop "Instrumentation Géophysique" | 3-5 juillet 2017, Brissac

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1. La muographie au CEA: projets en cours & perspectives S. Procureur, S. Bouteille, C. Filosa (IRFU/SPhN) D. Attié, D. Calvet, P. Magnier, I. Mandjavidze, M. Riallot (IRFU/Sédi) Workshop RESIF, 03/07/2017
2. S. Procureur RESIF| 03/07/2017 | 2 •  Le détecteur Micromegas et les télescopes à muons •  Principaux projets passés et en cours •  Projets futurs (financés) PLAN
3. LA MUOGRAPHIE Matériau Epaisseur Pabsorption Air 100 m 0.094 0.78% Plomb 10 cm 1.01 2.9% Eau 1 m 0.35 4.2% Sol 100 m 99% → Nombreuses applications… → essentiellement 2 modes différents, la déviation et l’absorption | 3 Imagerie par muon = muographie (analogie forte avec la photographie) S. Procureur RESIF| 03/07/2017
4. → utilisé en physique des particules & nucléaire depuis 2002 Détecteur gazeux à micro-pistes (Micromegas), inventé à Saclay → électronique de lecture dédiée → 10+ ans de R&D => maturité techno → plusieurs brevets, dont multiplexage (2012) et recirculation (2014) → transfert techno avec un industriel du PCB TECHNOLOGIE (1/2) - DÉTECTEUR S. Procureur RESIF| 03/07/2017
5. TECHNOLOGIE (2/2) - TÉLESCOPE | 5 → Instrument pour l’extérieur → Instrument autonome (gaz + analyse en ligne + stockage.) → Instrument compact (excellente résolution spatiale) → Consommation électrique faible (35W) Télescope de 4 plans de Micromegas PC miniature (Hummingboard) Modules HT sur 12V Carte de contrôle (v1) Bac électronique intégré 2015 2016 S. Procureur RESIF| 03/07/2017
6. 2015: EXPÉRIENCE WATTO | 6 Position 1 Position 2 •  mi-mai à mi-juillet •  secteur 230V, réseau filaire •  mi-juillet à début septembre •  panneaux solaires/batterie Objectif: validation du premier télescope CEA S. Procureur RESIF| 03/07/2017
7. 2015: EXPÉRIENCE WATTO - RÉSULTATS | 7 Temps de pose: 4 semaines (position 1) ⇒  Première muographie « reconnaissable » d’une structure Muographie statique Muographie dynamique Flux relatif de muons dans la cuve Hauteur d’eau dans la cuve Temps de pose: 4 jours chacun (position 2) Cuve remplie Cuve vide S. Procureur RESIF| 03/07/2017
8. 2016 - : SCANPYRAMIDS | 8 → coordonnée par l’institut HIP (M. Tayoubi) et la faculté d’ingénierie du Caire (H. Helal) → sous l’autorité du Ministère des Antiquités Egyptiennes Objectif: sonder 4 pyramides de la IVème dynastie → pyramide rhomboïdale → pyramide rouge → pyramide de Kheops → pyramide de Khephren Collaboration internationale S. Procureur RESIF| 03/07/2017
9. 2016 - : SCANPYRAMIDS | 9 Alhazen (n°1) Alvarez (n°2) Brahic (n°3) Simulation: → Emplacement optimal → Sensibilité 1er objectif: détecter une cavité connue (C2) près de l’arête Nord-Est pour valider les performances des instruments Trois télescopes de nouvelle génération S. Procureur RESIF| 03/07/2017
10. 2016 - : SCANPYRAMIDS | 10 Mission 1: 2-3 mois de fonctionnement (été 2016) → Acquisition assez stable, grâce à l’équipe locale (3G, gaz) → Excellente résolution => ≤ 1 m à 150 m de distance •  Validation des performances sur C2 •  Découverte de C1 Missions 2&3: > 5 mois, toujours en cours → Meilleure autonomie en gaz → Plus grande stabilité (sonde interne T,P,H) Evolution de la température jours S. Procureur RESIF| 03/07/2017
11. 2016 - : M-CUBE | 11 Portique de 1m² pour la muographie en déviation → 16 détecteurs Micromegas (dont 14 par industriel) → Inspection de container Exemple d’imagerie S. Procureur RESIF| 03/07/2017
12. FUTURS PROJETS DÉJÀ FINANCÉS | 12 Activité portée par plusieurs demandes d’industriels → Financement de 2 télescopes de 1m² à l’horizon 2018 → Upgrade du portique M-Cube de 1 à 2 m² d’ici 2018 → Prototype de TPC cylindrique (forage) d’ici 2019 Objectifs: PoC pour industriels (au moins 5 à ce jour) Activités de R&D en parallèle → R&D détecteurs pour améliorer la résolution spatiale (0,35 -> 0,1 mm) → R&D gaz sur fonctionnement en mode (semi-)scellé (étanchéité + dégazage) S. Procureur RESIF| 03/07/2017 Design: M. Riallot
13. CONCLUSION | 13 → activité récente (~2014) par rapport à Diaphane, TomuVol, LSBB… → … mais télescopes robustes, précis, testés dans des conditions extrêmes → flotte importante d’instruments d’ici 2018-2019 •  3 télescopes de 0,25m² •  1 portique transportable de 0,25 m² •  1 portique de 2 m² •  2 télescopes de 1m² •  1 TPC cylindrique → nombreuses sollicitations S. Procureur RESIF| 03/07/2017
14. | 14 D. Attié S. Bouteille D. Calvet P. Magnier I. Mandjavidze M. Riallot Et Muona Lisa! L’équipe de muographes à l’Irfu S. Procureur RESIF| 03/07/2017 S. Procureur