BAKALÁŘSKÁ PRÁCE - Cílem bakalářské práce je popis připravovaného experimentu ATLAS Upgrade

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of BAKALÁŘSKÁ PRÁCE - Cílem bakalářské práce je popis připravovaného experimentu ATLAS...

Univerzita Karlova v Praze

Matematicko-fyzikln fakulta

BAKALSK PRCE

Lucia Mszrosov

Testovn kemkovch detektor pro modernizaci

detektoru ATLAS

stav sticov a jadern fyziky

Vedouc studentsk prce: doc. RNDr. Zdenk Doleal, Dr.

Studijn program: Fyzika

Studijn obor: obecn fyzika

Praha 2014

Chcela by som sa poakova doc. RNDr. Zdekovi Dolealovi, Dr.

za umonenie vypracovania tejto bakalrskej prce, za sprostredkovanie literatry

a celkov ochotu. Takisto akujem Ing. Marcele Miketkovej, Ph.D. za umonenie

prstupu do jej laboratria na testovanie detektorov a hlavne za ochotu a pomoc

pri meran a spracovvan.

Prohlauji, e jsem tuto bakalskou prci vypracovala samostatn a vhradn

s pouitm citovanch pramen, literatury a dalch odbornch zdroj.

Beru na vdom, e se na moji prci vztahuj prva a povinnosti vyplvajc

ze zkona . 121/2000 Sb., autorskho zkona v platnm znn, zejmna skutenost,

e Univerzita Karlova v Praze m prvo na uzaven licenn smlouvy o uit tto

prce jako kolnho dla podle 60 odst. 1 autorskho zkona.

V Praze dne 19.5.2014

Nzev prce: Testovn kemkovch detektor pro modernizaci detektoru ATLAS

Autor: Lucia Mszrosov

Katedra / stav: stav sticov a jadern fyziky MFF UK

Vedouc bakalsk prce: doc. RNDr. Zdenk Doleal, Dr., JF MFF UK

Abstrakt: Clem bakalsk prce je popis pipravovanho experimentu ATLAS

Upgrade a jeho porovnn s pvodnm ATLASem, popis pipravovanho rutinnho

testovn detektor a vlastn testovn prototyp stripovch kemkovch detektor

pro ATLAS Upgrade. Prce je rozdlen do t kapitol. Prvn kapitola je vnovna

obecn vzkumnmu zazen CERN, konkrtn souasnmu detektoru ATLAS,

jeho vnitnmu detektoru a stripovm kemkovm polovodiovm detektorm.

V dal sti se charakterizuje plnovan ATLAS Upgrade a opt jeho vnitn

detektor a stripov detektory. V zvru thle sti se nachz pehledn porovnn

ATLASu a ATLASu Upgrade. Posledn kapitola se zabv testovnm detektor,

nejdv rutinnmu testovn detektor v minulosti, pak plnovanmu rutinnmu

testovn a nakonec jsou popsna samotn nae men prototyp

stripovch kemkovch detektor pro ATLAS Upgrade provdn na FZ AV R

pod vedenm Ing. Marcely Miketkov, Ph.D.

Klov slova: kemkov detektory, experiment ATLAS, experiment ATLAS Upgrade,

testovn detektor

Title: Tests of Silicon Detectors for the ATLAS Detector Upgrade

Author: Lucia Mszrosov

Department: Institute of Particle and Nuclear Physics

Supervisor: doc. RNDr. Zdenk Doleal, Dr., IPNP

Abstract: The main goal of this bachelor thesis is to describe upcoming experiment

ATLAS Upgrade and to compare it with present ATLAS, to describe upcoming tests

of detectors and our own tests of prototypes of strip silicon detectors for the ATLAS

Upgrade. Thesis is divided into three chapters. The first chapter is dedicated

to the research facility CERN, specifically the present detector ATLAS, its inner

detector and strip silicon detectors. In the next part there is characterized planned

detector ATLAS Upgrade and again its inner detector and strip detectors. In the end

of this part there is a tabular comparison of ATLAS and ATLAS Upgrade. The last

chapter deals with the testing of detectors, at first routine testing of detectors

in the past for ATLAS and planned routine tests for ATLAS Upgrade, and finally

there are described our own tests of prototype the strip silicon detectors

in FZ AV R supervised by Ing. Marcela Miketkov, Ph.D.

Keywords: silicon detectors, ATLAS experiment, ATLAS Upgrade experiment,

test of detectors

Nzov prce: Testovn kemkovch detektor pro modernizaci detektoru ATLAS

Autor: Lucia Mszrosov

Katedra / stav: stav sticov a jadern fyziky MFF UK

Vedci bakalrskej prce: doc. RNDr. Zdenk Doleal, Dr., JF MFF UK

Abstrakt: Cieom bakalrskej prce je popsa pripravovan experiment

ATLAS Upgrade a porovna ho s pvodnm ATLASom, popsa pripravovan

rutinn testovanie detektorov a vlastn testovanie prototypov stripovch

kremkovch detektorov pre ATLAS Upgrade. Prca je rozdelen do troch kapitol.

Prv kapitola je venovan obecne vskumnmu zariadeniu CERN, konkrtne

sasnmu detektoru ATLAS, jeho vntornmu detektoru a stripovm kremkovm

polovodiovm detektorom. V alej asti sa charakterizuje plnovan detektor

ATLAS Upgrade a op jeho vntorn detektor a stripov detektory. V zvere tejto

asti sa nachdza prehadn porovnanie ATLASa a ATLASa Upgrade. Posledn

kapitola sa zaober testovanm detektorov, najskr rutinnmu testovaniu detektorov

v minulosti a plnovanmu rutinnmu testovaniu, nakoniec s popsan samotn nae

merania na FZ AV R prototypov stripovch kremkovch detektorov pre ATLAS

Upgrade pod vedenm Ing. Marcely Miketkovej, Ph.D.

Kov slov: kremkov detektory, experiment ATLAS, experiment ATLAS

Upgrade, testovanie detektorov

Obsah

vod ............................................................................................................................. 1

1. CERN a ATLAS .................................................................................................. 2

1.1 CERN ............................................................................................................ 2

1.2 ATLAS .......................................................................................................... 3

1.3 Princp kremkovch detektorov ................................................................... 5

1.3.1 Polovodie .............................................................................................. 5

1.3.2 Pohyb nosiov nboja ............................................................................ 6

1.3.3 Vznik vonch nosiov nboja .............................................................. 6

1.3.4 PN prechod ............................................................................................. 7

1.3.5 Polovodiov detektory .......................................................................... 8

1.4 Stripov detektory ......................................................................................... 9

1.4.1 Vplyv iarenia na kremkov detektory ............................................... 11

2. ATLAS UPGRADE ........................................................................................... 12

2.1 ITK - vntorn detektor .............................................................................. 12

2.2 Stripov detektory v ITK ............................................................................. 13

2.3 Porovnanie ATLASa a ATLASa UPGRADE ............................................. 16

3. Testovanie detektorov ........................................................................................ 19

3.1 Testovanie detektorov pre ATLAS ............................................................. 19

3.2 Testovanie detektorov pre ATLAS Upgrade ............................................... 21

3.3 Testovanie detektorov na FZ AV R ....................................................... 22

3.3.1 Detektory ATLAS12 ............................................................................ 23

3.3.2 Popis testov .......................................................................................... 24

3.3.3 Samotn testovanie a vyhodnotenie vsledkov.................................... 25

Zver .......................................................................................................................... 31

Referencie .................................................................................................................. 33

Zoznam pouitch skratiek ........................................................................................ 34

Prloha ........................................................................................................................ 35

1. Porovnanie vlastnost ATLASa a ATLASa Upgrade (anglicky) .................... 35

1

vod

Vo vajiarskom CERNe u niekoko rokov funguje LHC, ktor

sa pripravuje na vylepenie, hlavne na zvenie luminozity (High Luminosity LHC).

Na takto prostredie astc sa bud musie pripravi aj detektory, ktor detekuj

na LHC.

Jednm z nich je detektor ATLAS. Na jeho vylepen sa u intenzvne

pracuje, vyrbaj sa prototypy na jeho sasti a testuj sa ich vlastnosti. Mal by

zaa pracova v roku 2024 a ponesie nov nzov ATLAS Upgrade.

Takisto sa predbene pripravuj poiadavky na rutinn testovania detektorov

podobn tm, ktor prebehli na JF MFF UK pred niekokmi rokmi.

Cieom tejto prce je popsa vntorn detektor ATLAS Upgrade, z akch

ast sa bude sklada, o je nov a o naopak bude vynechan. Bliie z vntornho

detektoru sa budeme venova stripovm detektorom. Na zver urobme prehad

vlastnost a zmien ATLASa a ATLASa Upgrade.

Ako alie zhrnieme postup spomnanho testovania detektorov v minulosti

na JF MFF UK a porovnme s pripravovanm testovanm.

Nakoniec budeme prezentova testovanie detektorov, na ktorom sme

sa podieali v spoluprci s Ing. Marcelou Miketkovou, Ph.D. Konkrtne to boli

prototypy stripovch detektorov pre ATLAS Upgrade. V prci popeme samotn

testovanie detektorov a vyhodnotme vsledky.

Text celej prce je rozd