Qualification d

Qualification d'un détecteur infrarouge

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  • rapport de stage - matière potentielle : qualification
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Kévin Bernard Rapport de stage Qualification d'un détecteur infrarouge Enseignant tuteur : Mme. Claire Valentin Maître de stage : Pr. Gérard Smadja Centre de formation : UCB Lyon 1 – IUT B – Département Génie Électrique et Informatique Entreprise : Institut de Physique Nucléaire de Lyon Stage de 10 semaines du 12 avril au 22 juin 2007 Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 1 sur 63
  • univers lointain
  • centre d'hadronthérapie de traitement des tumeurs cancéreuses par ions carbone
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Ajouté le 27 mars 2012
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Langue Français
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Kévin
Bernard
Rapport de stage
Qualification d'un
détecteur infrarouge
Enseignant tuteur : Mme. Claire Valentin
Maître de stage : Pr. Gérard Smadja
Centre de formation : UCB Lyon 1 – IUT B – Département Génie Électrique et
Informatique
Entreprise : Institut de Physique Nucléaire de Lyon
Stage de 10 semaines du 12 avril au 22 juin 2007
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 1 sur 63Kévin
Bernard
Rapport de stage
Qualification d'un
détecteur infrarouge
Enseignant tuteur : Mme. Claire Valentin
Maître de stage : Pr. Gérard Smadja
Centre de formation : UCB Lyon 1 – IUT B – Département Génie Électrique et
Informatique
Entreprise : Institut de Physique Nucléaire de Lyon
Stage de 10 semaines du 12 avril au 22 juin 2007
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 2 sur 63Remerciements :
L'apprentissage lors d'un stage, l'intégration dans l'entreprise et la
rédaction d'un rapport n'étant pas des choses faciles, il me faut remercier
plusieurs personnes qui m'ont aidé dans toutes ces étapes, et sans qui les choses
aurait été beaucoup moins faciles.
Tout d'abord, je voudrais remercier M. Smadja pour m'avoir fait confiance
en me choisissant pour faire ce stage. Je le remercie aussi en grande partie pour
les connaissances qu'il m'a apporté aussi bien sur le plan théorique que sur le
plan pratique.
1Il me faut aussi remercier M. Haroutunian, pour m'avoir initié au FORTRAN .
Son aide m'a été très précieuse tout au long du projet.
Je ne dois pas oublier non plus mes collègues de travail, Clément, Jonathan,
Nicolas, et Yannick pour leur bonne humeur et leur soutient lors de ma
préparation à la soutenance.
1 : voir définition dans le glossaire en annexe
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 3 sur 63Sommaire
Remerciements.....................................................................................Page 3
Résumé....................................................................................................Page 5
Introduction...........................................................................................Page 6
Présentation du laboratoire...............................................................Page 7
L'IPNL...................................................................................Page 7
Le groupe SNOVAE............................................................Page 9
Contexte scientifique et technologique du projet.......................Page 11
Le contenu de l'univers.....................................................Page 11
Pourquoi l'univers continue-t-il de grandir?.................Page 11
Le dispositif expérimental................................................Page 12
Fonctionnement du montage..........................................Page 13
Le détecteur........................................................................Page 14
Description des tests réalisés en laboratoire................Page 15
Présentation du sujet...........................................................................Page 16
Présentation du langage utilisé : le FORTRAN ..............................Page 18
PAW......................................................................................Page 18
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 4 sur 63Les programmes en .f ......................................................Page 18
Les programmes en .kumac............................................Page 19
Les programmes en .for...................................................Page 20
Travaux réalisés....................................................................................Page 22
La création de NTUPLEs : analisemodif2.f ..................Page 22
Premier programme d'affichage : all.kumac..............Page 24
Programme de calcul des pentes : mini.kumac..........Page 25
Programme de calcul du bruit : bruit.kumac..............Page 30
Analyse des résultats...........................................................................Page 35
Analyse des pentes............................................................Page 35
Le bruit................................................................................Page 40
Conclusion technique..........................................................................Page 41
Conclusion générale ............................................................................ Page 42
Annexes...................................................................................................Page 43
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 5 sur 63Résumé :
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 6 sur 63Introduction :
Selon la théorie de la physique actuelle, l'univers continue de s'étendre de
façon exponentielle. Cette croissance accélérée n'est pas comprise mais peut-être
décrite par la présence dans l'univers d'un élément encore peu connu : l'énergie
noire.
C'est dans le but d'en découvrir la nature, que de nombreux physiciens et
astro-physiciens de l' Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL) participent au
projet SNAP (SuperNova / Acceleration Probe).
Ce projet repose sur une collaboration internationale entre les Etats-unis
(Université de Michigan et en particulier l' Université de Berkeley) et la France
(l'IPNL, le LAM et le CPPM). Son but est de pouvoir observer et mesurer le
rayonnement infra-rouge des supernovae lointaines de type 1a sur une large zone,
ainsi que les effets gravitationnels de la distribution de matière sur la lumière qui
parvient de l'univers lointain..
Le but du stage étant l'insertion dans l'entreprise, je commencerais par
décrire l'entreprise et ses activités pour ensuite détailler le contexte scientifique
du projet. Je présenterai ensuite une brève introduction au FORTRAN en prenant
des exemples directement des programmes que j'ai réalisés ou utilisés. Pour finir,
Je développerai les résultats obtenus avant d'exposer la situation actuelle du
projet.
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 7 sur 63Présentation du laboratoire :
L'IPNL :
L’Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL) est une Unité Mixte de
Recherche (UMR 5822) agissant sous la double tutelle de l’Université Claude
Bernard de Lyon (UCBL) et de l’Institut National de Physique Nucléaire et de
Physique des Particules (IN2P3) duCNRS.
Les activités de l’IPNL visent à étudier les propriétés des composants
subatomiques de la matière ainsi que leurs interactions. Laboratoire
essentiellement de physique expérimentale, ses thématiques de recherche sont
variées puisqu’elles concernent la physique des particules et des astroparticules,
la matière nucléaire et les interactions ions/agrégats-matière. Le groupe de
physique théorique de l’Institut accompagne par ses travaux l’ensemble des
activités expérimentales du laboratoire.
Le personnel de l’IPNL est composé de près de 200 personnes, dont la moitié de
chercheurs CNRS, enseignants-chercheurs, postdoctorants ou doctorants. L’autre
moitié est constituée d’ingénieurs, de techniciens et d’administratifs.
Les chercheurs de l’Institut sont impliqués dans de grandes collaborations
nationales et internationales.
L’IPNL travaille en lien étroit avec l’Université, l’ENS Science de Lyon et les IUT. Au-
delà des enseignements académiques dispensés non seulement par ses
professeurs et maîtres de conférence, mais aussi par ses chercheurs et ses
ingénieurs intervenant dans des cycles de formation permanente, l’Institut
participe à la formation par la recherche en encadrant une trentaine de doctorants
et accueillant de nombreux stagiaires.
Enfin, en marge des disciplines principales de recherche, l’IPNL a développé un
savoir-faire important dans d’autres domaines de recherche : étude du
confinement des produits radioactifs, imagerie bio-médicale, préparation avec les
médecins lyonnais d’un centre d’hadronthérapie de traitement des tumeurs
cancéreuses par ions carbone, mesures radiologiques pour l’environnement.

Mon projet s'insère dans le département recherche de l'IPNL, et plus précisément
dans la branche Astroparticules. Celle-ci contient trois groupes de recherche :
Le groupe matière noire/EDELWEISS
Le groupe Neutrino/OPERA
Le groupe SNOVAE, auquel je participe
Pour plus de clarté, voici l'organigramme de l'IPNL :
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 8 sur 63Fig 1 : Organigramme de l'INPL
On est ici !
Le groupe SNOVAE :
Les supernovae thermonucléaires (dites de type Ia) semblent être de remarquables
chandelles standard à portée cosmologique. Si ce caractère est confirmé, leur
étude permettra de contraindre rigoureusement les paramètres cosmologiques
décrivant la composition et la géométrie de l’Univers, et en particulier de sonder
la nature de la mystérieuse « énergie noire ».
L’équipe Supernovae est impliquée dans les projets Nearby Supernova Factory et
SNAP/JDEM.
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 9 sur 63L’équipe est essentiellement impliquée dans deux projets portant sur l’utilisation
cosmologique des supernovae (SNe) Ia :
• le projet Nearby Supernova Factory visant à étudier un échantillon
représentatif de supernovae thermonucléaires proches (0,03<0,08), et à
confirmer ou préciser leur caractère standard,
• le projet SNAP/JDEM de satellite dédié à l’observation des SNe à grand
2redhsift , afin de contraindre les paramètres cosmologiques, et en
particulier de caractériser la nature de l’« énergie noire ».

Fig 2 : la SN Factory (vue d'artiste)
Les membres permanents du groupe SNOVAE sont Gérard Smadja, chef d'équipe,
secondé par Yannick Copin et Emmanuel Gangler. Un étudiant est aussi présent :
Clément Buton (thèse).
C'est au sein du projet SNAP que j'ai eu l'occasion de travailler. Lors de mon stage,
il m'a été demandé de réaliser des programmes permettant de traiter les données
brutes récupérées par un détecteur infrarouge lors des essais en laboratoire. Ces
programmes sont réalisés en FORTRAN et à l'aide d'un logiciel graphique
3développé au CERN (Genève) : PAW .
La phase d'essais est une étape nécessaire. En effet, elle permet de définir avec
précision les caractéristique du détecteur qui va être utilisé dans le satellite. Ici,
c'est l'étude des bruits qui parasitent les résultats obtenus qui nous intéressent :
ils permettent de déterminer une carte de la réponse du détecteur.
2,3 : voir définition dans le glossaire en annexe
Kévin Bernard - Rapport de stage - Qualification d'un détecteur infrarouge Page 10 sur 63