Promotionsvortrag von Alessia Renardi

In der heutigen Zeit macht die Detektortechnologie große Fortschritte, und neue Geräte für die Teilchenphysik sind sehr leistungsstark. Insbesondere die  Halbleiterdetektoren haben sich erheblich weiterentwickelt und werden dank ihrer exzellenten räumlichen Auflösung im A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS) Experiment am CERN für die Spurrekonstruktion eingesetzt. Die dünnen Siliziumsensoren sowie die hohe Granularität ermöglichen Präzisionsmessungen mit einer Auflösung von einigen zehn Mikrometern. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Upgrade des ATLAS-Spurdetektors, das für den im Jahr 2027 in Betrieb gehenden High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) erforderlich ist. Der HL-LHC sieht eine integrierte Luminosität von L = 3000 fb−1 vor, was mit einer bisher unerreichten Rate von Protonkollisionen mit einem Pile-up von hi = 200 und sehr hohen Strahlungsdosen einhergeht. Da der derzeitige innere Spurdetektor nicht für die  Umgebungsbedingungen des HL-LHC ausgelegt ist, wird er während des Phase-II-Upgrades durch den neuen, vollständig aus Siliziumsensoren bestehenden Inner Tracker (ITk) ersetzen werden. Der ITk-Streifen-Endkappen-Subdetektor ist das Hauptthema dieses PhD-Projekts. Es umfasst den Zusammenbau von Siliziumstreifen-Endkappenmodulen und deren Montage auf einer lokalen Trägerstruktur. Es werden die Konstruktions- und Montageverfahren sowie die Ergebnisse von Qualitätskontrolltests vorgestellt, die an Prototypkomponenten durchgeführt wurden, um deren Funktionalität sowie die Erfüllung der Spezifikationen sicherzustellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Verfahren optimiert, um die von der Kollaboration gestellten Anforderungen zu erfüllen. Es werden Ergebnisse zu Prototypkomponenten, wie beispielsweise einem vollständig elektrischen Modul und einem halbelektrischen Petals vorgestellt, die beide bei DESY gebaut und getestet wurden. Des Weiteren werden Tests an einem elektrischen Petal vorgestellt, die bei niedrigen Temperaturen mit der CO2-Verdunstungskühltechnik durchgeführt wurden. Die an allen Prototypen durchgeführten Qualitätskontrolltests haben gezeigt, dass sie ordnungsgemäß zusammengebaut wurden und voll funktionsfähig sind. Darüber hinaus erfüllen sie die entsprechenden Anforderungen, so dass das Design der Komponenten und die Bauverfahren validiert wurden.

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