Caractérisation d'un calorimètre hadronique semi-digital pour le futur collisionneur ILC

Calorimetry, resistive plate chambers, semi-digital electronics, power pulsing

• Auteur / Autrice : Robert Kieffer
• Direction : Imad Laktineh, Gérald Grenier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Subatomique
• Date : Soutenance le 06/10/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique Nucléaire de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Didier Contardo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Félix Sefkow
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Brient, Paul Colas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand collisionneur de hadrons

Calorimétrie

Mots clés libres

Calorimétrie

Chambres résistives à plaques de verre

Électronique semi-digitale

Alimentation pulsée

Calorimetry

Resistive Plate Chambers

Semi-digital electronics

Power pulsing

Résumé

Le futur collisionneur électron-positon ILC est un projet d'envergure internationale. Il doit poursuivre le programme scientifique actuellement en cours auprès du Large Hadron Collider (LHC) lorsque celui-ci aura atteint les limites de sa sensibilité. Cet ambitieux projet d'accélérateur nécessitera également la mise en place de nouveaux concepts du point de vue de la détection. Afin d'optimiser la reconstruction des événements, une approche basée sur le suivit de particule (Particle Flow) a ainsi été adoptée. Jusqu'à aujourd'hui, les calorimètres hadroniques ont souvent représenté le point faible des expériences de physique des hautes énergies auprès de collisionneurs. En effet, leur faible granularité dégrade fortement la résolution en énergie des jets reconstruits. Dans le cas de l'ILC, il est envisagé d'utiliser des calorimètres de forte granularité de manière à distinguer clairement chaque dépôt d'énergie. Il est ainsi possible d'améliorer la résolution en énergie globale de l'expérience en utilisant le détecteur le plus approprié pour caractériser chaque particule fille issue de la collision. Les membres de la collaboration CALICE sont en charge du développement de ces calorimètres ultra granulaires. Dans ce cadre, plusieurs projets de calorimètres sont à l'étude afin de s'assurer que la technologie finalement choisie soit optimale. Durant ces trois dernières années, j'ai participé au développement de l'un de ces détecteurs : le calorimètre hadronique semi digital SDHCAL. Cet instrument utilise des chambres à plaques résistives de verre (GRPC) en tant qu'élément sensible. Ce calorimètre à échantillonnage comporte 48 plans de détection successifs séparés par de l'acier. Il est segmenté latéralement en cellules de un centimètre carré, pour un total de 50 millions de canaux. La dissipation thermique de l'électronique de lecture embarquée est un facteur clef du projet. […]

The future electron-positon linear collider ILC is an international project aiming to follow and go forward the scientific program which is actually on-going at the Large Hadron Collider (LHC). Such a leptonic collider project implies also new concepts in particle detection to ensure a better event reconstruction : this can be achieved by using particle flow techniques. Until now, hadronic calorimeters are the bottleneck of particle detectors concepts. They are usually poorly granular and they contribute strongly to degrade the energy resolution of the reconstructed jets. In the ILC case, we aim to build highly granular calorimeters to distinguish each energy deposit. This way we can improve the energy resolution by using the most suitable detector to perform energy measurement for each particle. The CALICE collaboration federate the highly granular calorimeters R&D activities in order to distinguish the best technology for the final detector concept. I worked for the last three years on one of those projects : the SDHCAL, a semi digital hadronic calorimeter based on glass resistive plate chambers (GRPC). This 48 layer sampling calorimeter is segmented in cells of one square centimeter for a total of 50 millions channels. […]