Authors: Ekelhof, Robert Jan
Title: Studies for the LHCb SciFi Tracker
Other Titles: development of modules from scintillating fibres and tests of their radiation hardness
Language (ISO): en
Abstract: The LHCb detector will see a major upgrade in the LHC long shutdown 2, which is planned for 2019/20. Among others, the tracking stations, currently realised as silicon strip and drift tube detectors, will be replaced by the Scintillating Fibre (SciFi) Tracker. The SciFi Tracker is based on scintillating fibres with a diameter of 250 μm, read out by multichannel silicon photomultipliers. The two major challenges related to the fibres are the radiation damage of the light guidance and the production of precise multi-layer fibre mats. This thesis presents radiation hardness studies performed with protons at the tandem accelerator at Forschungszentrum Garching and in situ in the LHCb cavern. The obtained results are combined with additional data of the LHCb SciFi group and two different wavelength dependent models of the radiation induced attenuation are determined. These are used to simulate the relative light yield, for both models it drops to 83% on average at the end of the nominal lifetime of the SciFi Tracker. A machine and techniques to produce multi-layer fibre mats were developed and optimised. Procedures for the production and alignment are described. These are implemented in the serial production of the SciFi modules which will start in the second quarter 2016.
Der LHCb-Detektor wird im LHC Long Shutdown 2, welcher f¨ur 2019/20 geplant ist, ein großes Upgrade erhalten. Unter anderem werden die Tracking-Stationen, die derzeit als Kombination aus Siliziumstreifen und Driftröhren realisiert sind, durch den Scintillating Fibre (SciFi) Tracker ersetzt werden. Der SciFi Tracker basiert auf szintillierenden Fasern mit einem Durchmesser von 250 μm, welche von mehrkanaligen Silizium-Photomultipliern ausgelesen werden. Die beiden großen Herausforderungen beim Einsatz der Fasern sind der Strahlenschaden der Lichtleitung und die Herstellung präziser mehrlagiger Fasermatten. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zur Strahlenhärte der Fasern mit Protonen am Tandembeschleuniger am Forschungszentrum Garching und in situ in der LHCb Kaverne vorgestellt. Die erhaltenen Ergebnisse werden mit zusätzlichen Daten der LHCb SciFi Gruppe kombiniert. Zwei unterschiedliche Beschreibungen des wellenlängenabhängigen Schadens werden bestimmt. Diese werden verwendet, um die relative Lichtausbeute zu simulieren, welche für beide Modelle im Mittel auf 83% am Ende der nominellen Laufzeit des SciFi Trackers sinkt. Eine Maschine und Techniken zur Herstellung von mehrlagigen Fasermatten wurden entwickelt und optimiert. Es werden Verfahren zur Produktion und Ausrichtung beschrieben. Diese werden in der Serienproduktion der SciFi-Module implementiert, welche im zweiten Quartal 2016 beginnen wird.
Subject Headings: LHC
LHCb
HEP
detector
scintillator
scintillating fibre
Subject Headings (RSWK): LHCb <Teilchendetektor>
Hochenergiephysik
Szintillation
URI: http://hdl.handle.net/2003/35188
http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-17235
Issue Date: 2016
Appears in Collections:Experimentelle Physik V

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