Promotionsvortrag von Christopher Krause

Der ATLAS ITk wird den Inneren Detektor des ATLAS-Experiments für die Hochluminositätsphase des LHC ersetzen. Um eine exzellente Spurrekonstruktion der Siliziumpixelsensoren des ITk unter den verschärften Strahlungsbedingungen sicherzustellen, muss ihre Leistung vor der Installation in Laboren und Teststrahlanlagen umfassend geprüft und validiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die elektrischen Eigenschaften mehrerer Teststrukturen von HPK und Micron aus der Vorproduktion untersucht. Zudem wurden gebondete Vorproduktionsmodule von HPK und Micron mit den ITkPixV1.1 und ITkPixV2 Auslesechips in Strahltests am CERN SPS vermessen. Die Leistung unbestrahlter und bestrahlter planarer Quad-Module in Strahltests der Jahre 2022 bis 2024 wurde analysiert. Alle untersuchten Teststrukturen und Vorproduktionsmodule erfüllen die Anforderungen für den ITk.
Eine Strahltestmessung wurde zur Untersuchung der In-Time-Effizienz eines ITkPixV1.1 Auslesechips durchgeführt. Die Taktrate des Auslesechips wurde mit einer Zeitauflösung von 780 ps untersucht, wobei die suboptimale Zeitauflösung der verwendeten Szintillatoren lediglich eine Zeitpräzision von 2–3 ns zuließ. Für diese Zeitauflösung wurden keine Takteffekte des Auslesechips nachgewiesen, jedoch erwies sich das Messprinzip als erfolgreich und ermöglicht eine Untersuchung des finalen Auslesechips mit verbesserter Zeitauflösung und Ladungsinformation.
Zusätzlich wurden Strahltestsimulationen mit hochintensiven Teilchenstrahlen hinsichtlich der realisierbaren Spurrekonstruktion unter Verwendung eindimensionaler Merkmalsselektionen und maschineller Lernverfahren untersucht. Aufgrund der hohen Teilchenenergien konnte in allen Ansätzen eine zuverlässige Spurrekonstruktion erreicht werden, wobei die Merkmalsselektion des Klassifizierers nur geringfügig besser ist.