Etude de la technologie CMOS pour des détecteurs de particules pixelisés sous haute intensité et haute dose radiative
Auteur / Autrice : | Zongde Chen |
Direction : | Marlon Barbero, Alexandre Rozanov |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique des Particules et Astroparticules |
Date : | Soutenance le 25/11/2019 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM) |
Jury : | Président / Présidente : Cristinel Diaconu |
Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Rozanov, Heinz Pernegger, Pierre Barrillon, Patrick Pangaud | |
Rapporteur / Rapporteuse : Fabienne Orsini, Christine Hu-Guo |
Mots clés
Résumé
Le trajectographe interne (ITk) de l'expérience ATLAS sera amélioré pour la nouvelle phase de prise de données du grand collisionneur de hadrons du CERN à haute luminosité (HL-LHC) en 2026. Le HL-LHC fonctionnera avec l’énergie nominale de collision est de 14 TeV et la luminosité instantanée maximale de 7,5 x (10)34 cm(−2) s(−1), cinq fois plus élevée qu’à présent. La luminosité accrue se traduira par des niveaux de rayonnement et des débits de données environ dix fois plus élevés. Afin de faire face aux exigences d’ATLAS en termes d’intensite du rayonnement, de vitesse de lecture et de granularité au HL-LHC, le remplacement de l’actuel ATLAS Inner Tracker (ITk) est nécessaire. Deux capteurs CMOS épuisés à grande échelle dans la technologie LF de 150 nm, appelés LF-CPIX et LF-MONOPIX, ont été développés dans le cadre de la mise à niveau ATLAS Inner Tracker (ITK) pour le LHC à haute luminosité. Le travail présenté ici montre la caractérisation de ces trois prototypes, avec des contributions concernant le développement de la configuration, le calibrage source 55 Fe et 90 Sr, les modifications du microprogramme FPGA et le développement de programmes de test. L’enquête sur la dureté du rayonnement pour l’électronique et les composants du capteur a été une préoccupation majeure. Nous montrerons les résultats concernant les caractérisations de ces prototypes dans les performances de laboratoire du CPPM, ainsi que les résultats de multiples campagnes de rayonnement conduites à l’installation de protons IRRAD de 24 GeV du CERN, afin d’étudier les effets de la perte d’énergie non ionisante (NIEL) et du Dose ionisante (TID) sur les prototypes.