Les senseurs au silicium de CMS: étude de leur résistance aux flux intenses de neutrons

Le LHC est un accélérateur de hadrons conçu essentiellement pour la découverte du boson de Higgs supposé être à l'origine de la masse des particules élémentaires. Ce boson est cependant le maillon manquant au Modèle Standard. Au LHC, les protons seront produits avec une énergie de 7 TeV chacun et la luminosité totale atteindra 10^34 cm-2 s-1. CMS est l'une des quatre grandes expériences actuellement en construction autour du LHC. Sa partie centrale sera constituée de senseurs au silicium à micro-pistes. Ces détecteurs au silicium sont, à présent, les plus précis pour la reconstruction des trajectoires des particules chargées. Néanmoins, les conditions de fonctionnement du LHC créent un environnement très hostile qui pourrait affecter à long terme les performances du silicium ainsi que l'électronique qui lui est associée. De ce fait, il devient judicieux de contrôler les effets des radiations et de s'assurer du bon fonctionnement de ces détecteurs pour toute la durée de leur opération. Cette thèse s'inscrit dans le cadre des tests de résistance aux radiations des senseurs à micro-p[...

Les senseurs au silicium de CMS : étude de leur résistance aux flux intenses de neutrons/

Le LHC est un accélérateur de hadrons conçu essentiellement pour la découverte du boson de Higgs supposé être à l'origine de la masse des particules élémentaires. Ce boson est cependant le maillon manquant au Modèle Standard. Au LHC, les protons seront produits avec une énergie de 7 TeV chacun et la luminosité totale atteindra 10^34 cm-2 s-1. CMS est l'une des quatre grandes expériences actuellement en construction autour du LHC. Sa partie centrale sera constituée de senseurs au silicium à micro-pistes. Ces détecteurs au silicium sont, à présent, les plus précis pour la reconstruction des trajectoires des particules chargées. Néanmoins, les conditions de fonctionnement du LHC créent un environnement très hostile qui pourrait affecter à long terme les performances du silicium ainsi que l'électronique qui lui est associée. De ce fait, il devient judicieux de contrôler les effets des radiations et de s'assurer du bon fonctionnement de ces détecteurs pour toute la durée de leur opération. Cette thèse s'inscrit dans le cadre des tests de résistance aux radiations des senseurs à micro-pistes de CMS. Une présentation générale de CMS, des senseurs au silicium à micro-pistes ainsi que des effets des dégâts radiatifs sur ces derniers sera donnée en premier lieu. Cette présentation sera suivie d'un descriptif des dispositifs d'irradiation et de caractérisation électrique développés spécialement pour tester ces senseurs. Enfin, les résultats obtenus seront présentés et discutés.(PHYS 3)--UCL, 200

CMS Tracker Alignment at the Integration Facility

The results of the CMS tracker alignment analysis are presented using the data from cosmic tracks, optical survey information, and the laser alignment system at the Tracker Integration Facility at CERN. During several months of operation in the spring and summer of 2007, about five million cosmic track events were collected with a partially active CMS Tracker. This allowed us to perform first alignment of the active silicon modules with the cosmic tracks using three different statistical approaches; validate the survey and laser alignment system performance; and test the stability of Tracker structures under various stresses and temperatures ranging from $+15^circ$C to $-15^circ$C. Comparison with simulation shows that the achieved alignment precision in the barrel part of the tracker leads to residual distributions similar to those obtained with a random misalignment of $50$ ($80$)~$mu$m in the outer (inner) part of the barrel

The effect of highly ionising particles on the CMS silicon strip tracker

Inelastic nuclear collisions of hadrons incident on silicon sensors can generate secondary highly ionising particles (HIPs) and deposit as much energy within the sensor bulk as several hundred minimum ionising particles. The large signals generated by these ‘HIP events’ can momentarily saturate the APV25 front-end readout chip for the silicon strip tracker (SST) sub-detector of the compact muon solenoid (CMS) experiment, resulting in deadtime in the detector readout system. This paper presents studies of this phenomenon through simulation, laboratory measurements and dedicated beam tests. A proposed change to a front-end component to reduce the APV25 sensitivity to HIP events is also examined. The results are used to infer the expected effect on the performance of the CMS SST at the future large hadron collider. The induced inefficiencies are at the percent level and will have a negligible effect on the physics performance of the SST

Design and test beam performance of substructures of the CMS tracker end caps

With its total active silicon area of about 200 squaremetres and more than 15000 silicon modules the silicon strip tracker of the CMS experiment at the LHC will be the largest silicon strip detector ever built. While the performance of single silicon modules has already been tested extensively in various test beam experiments, the performance of larger integrated substructures also had to be studied with a particle beam before launching mass production, in order to ensure the envisaged performance of the overall system. In May/June 2004 the performance of a system of two petals of the tracker end caps (TEC), which represents about 1% of the full TEC and forms an autonomous unit in terms of data acquisition, has been studied in a test beam experiment at CERN. In this document the test beam experiment is described and results are presented

The Silicon Sensors for the Compact Muon Solenoid Tracker - Design and Qualification Procedure

The Compact Muon Solenoid (CMS) is one of the experiments at the Large Hadron Collider (LHC) under construction at CERN. Its inner tracking system consist of the world largest Silicon Strip Tracker (SST). In total it implements 24244 silicon sensors covering an area of 206 m^2. To construct a large system of this size and ensure its functionality for the full lifetime of ten years under LHC condition, the CMS collaboration developed an elaborate design and a detailed quality assurance program. This paper describes the strategy and shows first results on sensor qualification