Simulation and Tests of Strip Semiconductor Detectors for ATLAS Upgrade

Abstract

Spolu s probíhajícími pracemi na přípravě projektu High-Luminosity LHC, je nutné vylepšit vlastnosti mnohých experimentů, které se v současnosti na urychlo- vači LHC nacházejí. To se týká také experimentu ATLAS a jeho subdetektorů, jmenovitě například vnitřního dráhového detektoru (Inner Detector), který bude nahrazen novým celokřemíkovým detektorem ITk (Inner Tracker). Tato práce se zabývá počítačovými simulacemi křemíkových stripových detektorů pro ATLAS Upgrade ITk. Simulace jsme prováděli pomocí frameworku AllPix2 . Ten umožňuje simulovat vše od interakce částice s křemíkem, propagaci náboje v elek- trickém a magnetickém poli, sběr náboje, až po digitalizaci signálu. V simulacích jsme se zaměřli na tři hlavní aspekty. Prvním je přesná charak- terizace použitých detektorů, druhým je simulace testovacích měření se svazkem urychlených částic (test beam) a třetím je simulace testovacích měření s ra- dioaktivním beta zářičem. Též jsme diskutovali možnost simulace testovacích měření s laserem. Tyto simulace jsou důležité nejen proto, že nám pomáhají lépe porozumět dějům, které v detektoru probíhají, ale také jsou používány jako vali- dace testovacích měření. Díky těmto simulací jsme schopni lépe stanovit vlivy ex- perimentální aparatury (nebo detektoru samotného), které mají dopad na měřené výsledky, nebo...

Together with the ongoing works on preparations of High-Luminosity LHC, there is a need to enhance the performance of various experiments on the collider as well. This is also the case of the experiment ATLAS and its subdetectors such as Inner Detector which will be completely replaced by new all-silicon Inner Tracker (ITk). This thesis deals with computer simulations of silicon strip detec- tors for ATLAS Upgrade ITk. For this purpose, we are using framework AllPix2 . It enables to simulate everything from the interaction of the particle with silicon, charge propagation in electric and magnetic fields, charge collection, up to signal digitization. We focused mostly on three aspects in the simulations. The first is a precise characterization of used detectors, the second is a simulation of a test beam measurements and the third one is a simulation of test measurements with a radioactive beta source. We also discussed the possibility of simulation of test measurements with a laser. These simulations are important not only because they help us to better understand processes happening inside the detector, but they are also used as a validation of testing measurements. As a result of this, we are able to point out the effects of the experimental setup (or detector itself) which have an impact on measured...