Développement et mise en oeuvre de détecteurs silicium à micropistes pour l'expérience STAR
Résumé
This study has been performed in the frame of quark gluon plasma physics research in the STAR experiment at RHIC. It deals with the design, the construction and the commissioning of a barrel of silicon-strip detectors (SSD). Added to the Silicon Vertex Tracker (SVT) of the STAR detector, it extends the capabilities of track reconstruction for charged particles emitted in ultra-relativistic heavy-ion collisions. It also contributes to the general study of the quark-gluon plasma production undertaken at STAR. The SSD is a cylinder of 1 m long and of 23 cm radius, and it is composed of 320 compact identical modules. Each module includes one double-sided silicon micro-strip detector, 12 readout chips ALICE 128C, 12 TAB ribbons, 2 COSTAR control chips and 2 hybrids supporting all the components. The document explains why the SSD is an important and relevant element, and justifies the technologic choices as well as their validation by in-beam characterization. All component functionalities, characteristics and test procedures are presented. The data and test results are stored in a database for tracing purpose. Component and module production is described. Two parallel studies have been performed, analysed and described. One on the temperature dependence of the module performances and the other one on the optimal adjustments of the analogue blocks inside the ALICE 128C chip. The SSD installation on the RHIC site as well as the commissioning are presented together with the first data takings
Cette étude s'inscrit dans le cadre de la recherche de la formation d'un plasma de quarks et de gluons dans l'expérience STAR au RHIC. Elle concerne l'ajout d'un ensemble cylindrique de détecteurs en silicium, à micropistes, double face (SSD) au trajectographe interne du détecteur STAR. Cet ajout permet une amélioration globale de la trajectographie du détecteur STAR. Le SSD forme un cylindre de 1 m de long pour 23 cm de rayon et est composé de 320 modules compacts identiques. Les modules sont formés d'un détecteur, de 12 circuits de lecture ALICE 128C, de 12 rubans TAB, d'un circuit de contrôle COSTAR et de 2 circuits hybrides qui supportent l'ensemble des composants. La thèse montre le gain en performances physiques apportées par le SSD, ainsi que les différents choix technologiques, en particulier celui des détecteurs en silicium à micropistes, ainsi qu'une caractérisation des performances sous faisceau. Tous les composants sont décrits ainsi que leurs caractéristiques et l'ensemble des procédures de test qui ont été définie pour chacun des composants afin d'en établir la fonctionnalité et les propriétés. L'ensemble des données des composants et des tests est stocké dans une base de données. Les résultats obtenus pour la production des modules et de leurs composants sont présentés. Deux études parallèles ont été menées : l'une sur l'influence de la température environnementale, l'autre sur le réglage optimal des blocs analogiques du circuit ALICE 128C. L'installation du SSD sur le site de RHIC, sa mise en opération et les premières prises de données physiques sont présentées.
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