Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude et caractérisation de photodiodes à avalanche en silicium pour le calorimètre électromagnétique de l'expérience CMS

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Auteur / Autrice : Jean-Charles Vanel
Direction : François Moreau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
Jury : Président / Présidente : Fernand Merchez
Examinateurs / Examinatrices : Bernard Equer
Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Cuzin, Bernard Ille

Résumé

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Le futur calorimètre électromagnétique de l'expérience CMS (LHC au CERN), la lumière scintillante des cristaux de tungstanate de plomb sera lue par des photodiodes à avalanche (APD). Cette thèse présente les résultats de mesure de caractérisation obtenus avec une première génération d'APD de grande surface (> 20 mm#2) fournies par deux fabricants : Hamamatsu et Eg&G. Les paramètres mesurés sont : le gain, le facteur d'excès de bruit, l'efficacité quantique, la capacité, les courants de fuites et la réponse aux particules ionisantes. La mesure du gain et du facteur d'excès de bruit a été réalisée en utilisant trois méthodes : sources calibrées, webb - MC intyre et analyse spectrale. Les résultats ont montré qu'aucun photo détecteur de cette première génération ne possédait toutes les caractéristiques recherchées. L'analyse des résultats obtenus a permis aux constructeurs de modifier leur processus de fabrication en améliorant ainsi les générations suivantes. Ce travail présente une étude complémentaire de bruit, réalisée sur l'ensemble APD + préamplificateur placé suivant différentes configurations dans un prototype de calorimètre. Les résultats obtenus conduisent à proposer une solution optimisant à la fois les problèmes de bruit, de refroidissement et de coût.