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Plateforme Argon Liquide

Système cryogénique à argon liquide

Publié le 11 juillet 2022 – Mis à jour le 29 janvier 2024

Plateforme cryogénique de l'IP2I pour le test de détecteurs à Argon Liquide (signaux ultrafaibles). L'Argon constitue la cible en même temps que le milieu de détection.

Bandeau Argon liquide
Bandeau Argon liquide
La plateforme Argon Liquide est une plateforme cryogénique de l’IP2I destinée à tester certains aspects des détecteurs à argon liquide de la future expérience de détection de neutrinos DUNE. Le dispositif est un prototype miniature du détecteur et consiste essentiellement en une cuve contenant 1 tonne d’argon liquide extrêmement pur (< 0,1 ppb d’oxygène). L’argon constitue en lui-même la cible et le milieu de détection des particules élémentaires.

DUNE est une expérience internationale de très grande ampleur hebergée au Fermilab et au Sandford Underground Research Facility aux États-Unis, en association avec le CERN à Genève. En mesurant le comportement des neutrinos et des anti-neutrinos, l’expérience vise à comprendre l’asymétrie entre matière et antimatière, clé fondamentale pour comprendre la nature de la matière et l'évolution de l'Univers.
 

Caractéristiques techniques

Laboratoire d'argon liquide
  • 100 m2, 5 m de hauteur avec grue mobile et tous les équipements pour la R&D LAr TPC et le développement de l'électronique de lecture de charge et des systèmes DAQ associés.
 
Cryostat
  • Installation cryogénique et système d’injection de LAr automatisé avec citerne extérieure,
  • Paroie à double isolation (isolation par vide) de 70 cm de diamètre,
  • Bain thermal externe de LAr bouillant (366 litres). Système intégré de purification par recirculation de LAr (30 L / m) par cartouche trigon, pompe à soufflet alimentée par débit N2,
  • Cuve interne :
         >  LAr ultra-pur : < 0,1 ppb O2,
         >  Volume et dimensions : 216 L  |  50 cm Ø x ~115 cm H,
         >  Détecteur de chambre de projection temporelle intégré,
         >  Refroidisseur 25 W intégré (Cryomech AL25),
         >  Instrumentation de boucle de contrôle de température du refroidisseur, 
         >  Système de décompression.
 
Système de mesure de précision
  • Gradients de température dans le gaz et le liquide, 
  • Pression électronique du gaz Ar,
  • Niveaux d'argon liquide et système de contrôle lent associé.
 
Autres dispositifs
  • Système d'évacuation cryostatique à très haut vide avec système de détection des fuites et spectrométrie de masse pour l'analyse des contaminants gazeux résiduels,
  • Système de détection de lumière de scintillation,
  • Système très haute tension de 30 kV pour la production d’un champ électrique uniforme de 0,5kV/cm.