A SciFi tracker for the LHCb experiment
| Promotie: | Dhr. M. (Mauricio Feo) Feo Pereira Rivello de Carvalho |
| Wanneer: | 10 oktober 2023 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotors: | A. (Antonio) Pellegrino, Prof, prof. dr. M. Merk |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Nieuwe SciFi tracker voor verbeterde gevoeligheid van de Large Hadron Collider
De onbegrepen dominantie van materie over antimaterie in het waarneembare universum vormt de drijfveer voor het Large Hadron Collider Beauty (LHCb) Experiment bij CERN, gelegen op de Frans-Zwitserse grens. Het onderzoek van Mauricio Feo Pereira Rivello de Carvalho richtte zich op een upgrade van dit experiment die de gevoeligheid significant moet verbeteren. Essentieel hierin is de nieuwe Scintillating Fiber Detector (SciFi) tracker, die belangrijke componenten zoals de Outer en Inner Tracker van het experiment vervangen heeft, en zorgt voor een verbeterde efficiëntie en resolutie van de spoorreconstructie.
Om zeker te zijn van voldoende stralingsbestendigheid van de SciFi detector, voerde Feo Pereira Rivello de Carvalho uitgebreide tests uit. Deze brachten effecten op de Field-Programmable Gate Arrays (FPGA's) aan het licht, waaronder snelheidsdegradatie, lekstroom, verlies van herprogrammeerbaarheid, Single Event Upsets (SEU's) en Single Event Latch-ups (SEL's). Feo Pereira Rivello de Carvalho: 'Resultaten gaven aan dat snelheidsdegradatie, lekstroom en SEL's beheersbaar waren gedurende de levensduur van de detector. Echter, FPGA's werden onprogrammeerbaar na een bepaalde blootstelling aan straling, wat operationele planning noodzakelijk maakt.'
Hij gebruikte mitigatiestrategieën, zoals triple modular redundancy, om de SEU's te verminderen tot een acceptabel niveau. Massa-geproduceerde SciFi-modules, alsmede de bijhorende uitleeselektronica, ondergingen hun eerste deeltjesbundeltests. Hiermee kon Feo Pereira Rivello de Carvalho de parameters van de elektronica, zoals cluster coefficienten en drempelwaarden, optimaliseren. Een analyse van de data uit de tests toonde aan dat de detector voldoet aan de specificaties: met een efficiëntie van meer dan 99% en een resolutie van meer dan 70 µm is de SciFi gevalideerd voor operatie bij LHCb.
Mauricio Feo Pereira Rivello de Carvalho voerde zijn onderzoek uit bij het Van Swinderen Institute for Particle Physics and Gravity, afdeling Fundamental Interactions and Symmetries met financiering van NWO. Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij TU-Dortmund.