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Radiation tolerance and signal risetime of the cms pixel detector
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Abstract
The Compact Muon Solenoid (CMS) is one of the main experiments at the large hadron collider (LHC). This thesis presents the study of two important features of the CMS pixel detector. The first study shows the performance of the present sensor technology as a function of the irradiation levels comparable to those expected at an upgraded LHC. Thus, it establishes a reference point for the lifetime of the detector. The study also shows changes in the operation voltage of the detector as a function of the irradiation levels. Pixels were irradiated using positive protons of 2.6 MeV and tested using a Sr-90 source. The second study refers to the timing response of the pixels when a signal passes through them. As the bunch crossing time in the LHC is 25 ns, pixels have to send their data on time to avoid information loss. The study shows the timing response as a function of the irradiation levels as well as the geometric location of the pixels in the array. To measure this time a new technique was developed which resulted in greater precision.
Uno de los experimentos principales en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el āCompact Muon Solenoidā (CMS). Esta tesis describe el estudio de dos importantes caracterĆsticas del detector de pixeles del CMS. El primer estudio muestra el desempeƱo del sensor con la actual tecnologĆa en funciĆ³n de los niveles de irradiaciĆ³n esperados de un LHC actualizado. Por consiguiente, se establece un punto de referencia para el tiempo de vida del detector. Este estudio tambiĆ©n muestra los cambios en el voltaje de operaciĆ³n del detector en funciĆ³n del nivel de irradiaciĆ³n. Los pixeles se irradiaron usando protones de energĆa 2.6 MeV y se estudiaron usando una fuente radioactiva de estroncio 90. El segundo estudio se refiere al tiempo de respuesta de los pixeles cuando una seƱal los atraviesa. Ya que el tiempo entre colisiones en el LHC es de 25 ns, los pixeles tienen que enviar su informaciĆ³n a tiempo y asĆ evitar la pĆ©rdida de Ć©sta. El estudio muestra el tiempo de respuesta de los pixeles como funciĆ³n de los niveles de irradiaciĆ³n, asĆ como de la ubicaciĆ³n geomĆ©trica de Ģestos en la matrĆz. Para medir este tiempo se implemento Ģ una nueva tĆ©cnica, que da como resultado una medida m Ģas precisa.
Uno de los experimentos principales en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el āCompact Muon Solenoidā (CMS). Esta tesis describe el estudio de dos importantes caracterĆsticas del detector de pixeles del CMS. El primer estudio muestra el desempeƱo del sensor con la actual tecnologĆa en funciĆ³n de los niveles de irradiaciĆ³n esperados de un LHC actualizado. Por consiguiente, se establece un punto de referencia para el tiempo de vida del detector. Este estudio tambiĆ©n muestra los cambios en el voltaje de operaciĆ³n del detector en funciĆ³n del nivel de irradiaciĆ³n. Los pixeles se irradiaron usando protones de energĆa 2.6 MeV y se estudiaron usando una fuente radioactiva de estroncio 90. El segundo estudio se refiere al tiempo de respuesta de los pixeles cuando una seƱal los atraviesa. Ya que el tiempo entre colisiones en el LHC es de 25 ns, los pixeles tienen que enviar su informaciĆ³n a tiempo y asĆ evitar la pĆ©rdida de Ć©sta. El estudio muestra el tiempo de respuesta de los pixeles como funciĆ³n de los niveles de irradiaciĆ³n, asĆ como de la ubicaciĆ³n geomĆ©trica de Ģestos en la matrĆz. Para medir este tiempo se implemento Ģ una nueva tĆ©cnica, que da como resultado una medida m Ģas precisa.
Description
Date
2013