Design and realisation of detection modules for the inner tracking detector of the STAR experiment
Description
Whereas the RHIC (Relativistic Heavy Ions Collider) is able to produce collisions at an energy level which had never been reached before, this thesis reports a research which has been performed within the framework of the STAR (Solenoidal Tracker At RHIC) to which two French laboratories contributed through the design of the SSD (Silicon Strip Detector) as component of the tracking system. The author proposes a general description of tracking principles, more particularly of the use of silicon detectors. Through the description of two experiments (BABAR and WA97), constraints to be faced by the SSD are highlighted. The contributions of the SSD layer in terms of physics are described, and peculiarities of detection modules as well as technological options are discussed. Tests of characterisation of detection module are presented. The author details tests of the different module components, tests of the module under beam, and its resistance to radiation. The author presents the definition and implementation of tests which aim at characterising and validating detection modules before assembly in a cylinder in STAR
Abstract (French)
Par une description generale des principes de base de la trajectographie, nous avons mis en evidence les raisons qui ont motive l'ajout du cylindre SSD (Silicon Strip Detector) dans STAR. Ce detecteur place entre la TPC et le SVT qui constituaient a l'origine le dispositif instrumental de trajectographie, permet une amelioration significative des performances de STAR en terme d'efficacite de reconstruction des particules issues de la collision, et en particulier des hyperons. Le cylindre SSD, compose de 320 modules de detection totalisant 0,5 × 106 voies d'electroniques, represente une evolution 'de taille' dans le cadre des detecteur de vertex. Sa taille et sa granularite sont essentiellement liees aux conditions experimentales des collisions d'ions lourds. Seule une innovation technologique importante pour l'interconnexion des composants actifs (detecteur a micropistes et circuit ALICE128C) a permis d'envisager la realisation d'un tel instrument. Nous avons decrit en detail la solution TAB (Tape Automated Bonding), et notamment les tests en laboratoire et sous faisceau qui ont valide ce choix. Les ameliorations apportees par notre travail ont permis d'atteindre un taux de reussite de 99% pour l'ensemble du processus de connexion des modules actuellement assembles. Les performances du module de detection ont ete obtenues par l'analyse des donnees de tests sous faisceau. Les resultats en terme de resolution en position et en energie, ainsi que les valeurs du rapport signal sur bruit satisfont aux imperatifs de la detection et de la reconstruction des particules chargees dans STAR. Nous avons egalement aborde la question de la stabilite des performances dans le temps par rapport au taux de radiation attendu dans le SSD de STAR (1-2 krad pour la duree de vie de l'experience). Des tests specifiques d'irradiation ont montre la bonne tenue de l'ensemble detecteur-circuit ALICE128C jusqu'a des doses bien superieures. La derniere partie de notre travail a ete consacree a la mise en place et la realisation de tests automatises et complets pour les 440 detecteurs produits. Les resultats obtenus en une annee fournissent les parametres d'utilisation des detecteurs et les caracteristiques de pres de 680 000 pistes, enregistres dans une base de donnees. Ces informations serviront d'une part au choix des detecteurs les plus performants qui seront utilises pour le SSD et d'autre part aux calibrations ulterieures qui pourront beneficier de cette premiere caracterisation. De plus, l'interpretation des donnees produites par le SSD apres son installation dans STAR est fondamentalement correlee a l'expertise acquise pendant les phases de caracterisation et de production des modules de detection. (auteur)Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Conception et realisation de modules de detection pour le trajectographe interne de l'experience STAR
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 149 p.
- Report number
- FRNC-TH--12020
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 52103167
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ACCURACY; BROOKHAVEN RHIC; CMOS CIRCUITS; FABRICATION; HIGH ENERGY PHYSICS; PARTICLE TRACKS; PERFORMANCE TESTING; RADIATION DETECTION; RADIATION EFFECTS; RELIABILITY; RESEARCH PROGRAMS; RESOLUTION; SENSITIVITY; SOLENOIDS; STAR DETECTOR; TRAJECTORIES
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; DETECTION; ELECTRIC COILS; ELECTRICAL EQUIPMENT; ELECTRONIC CIRCUITS; EQUIPMENT; HEAVY ION ACCELERATORS; INTEGRATED CIRCUITS; MEASURING INSTRUMENTS; MICROELECTRONIC CIRCUITS; PHYSICS; RADIATION DETECTORS; STORAGE RINGS; TESTING
Optional Information
- Notes
- 52 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses
- Secondary number(s)
- IReS--01-11