Neste projeto foram desenvolvidos elementos ópticos difrativos fabricados em vidro óptico com modulação de fase, elementos fabricados em silício e em Diamond Like Carbon (carbono tipo diamante) com modulação completa de fase e amplitude. O vidro óptico começa a transmitir em 277 nm (ultravioleta) e vai até o infravermelho próximo (2200 nm) da mesma maneira que o Diamond Like Carbon (que começa a transmitir em 330 nm). Já o silício é um material que começa a transmitir no infravermelho próximo (em torno de 980 nm) e vai até o infravermelho médio (16000 nm). Tanto para o Diamond Like Carbon como para o vidro óptico, optou-se por desenvolver dispositivos que operem para um comprimento de onda de 632,8 nm. Já os elementos ópticos difrativos baseados em silício foram fabricados para operar em 2 comprimentos de onda: 1550 nm e 10600 nm. Para os dispositivos fabricados, foram utilizadas etapas de limpeza de substrato, de deposição de filmes, de litografia e de corrosão úmida e por plasma. A etapa de corrosão por plasma foi o principal objeto de estudo do processo de fabricação com o intuito de otmilizá-la. Foram feitos estudos de taxa de corrosão dos materiais com diferentes composições gasosas com a finalidade de se encontrar os parâmetros mais adequados para otimizar a fabricação dos dispositivos. As melhores condições de processo para o vidro corroído com plasma de CF4 são pressão de 100 mTorr e potência de 400 W, para o Diamond Like Carbon corroído com plasma de O2, pressão de 25 mTorr e potência de 50 W e para o silício corroído com plasma de SF6 os parâmetros são pressão de 100 mTorr e potência de 150 W. Análises ópticas dos elementos, fabricados com esses processos foram realizadas. Na análise óptica dos dispositivos de vidro com dois e quatro níveis de modulação de fase ficou evidente que os elementos ópticos apresentaram bom desempenho devido à uniformidade da intensidade da luz projetada nas imagens e da baixa intensidade do ponto de ordem zero, além das imagens estarem bem focadas e definidas. Para os dispositivos fabricados em Diamond Like Carbon foram formadas imagens bem definidas e focadas. Em uma análise óptica da rugosidade RMS dos filmes finos de Diamond Like Carbon através da obtenção da Reflectância Total e da Reflectância Difusa, foi encontrado um valor de 18,8 nm, o qual se encontra bem abaixo do limite de 63 nm, o que faz com que o dispositivo gere uma imagem otimizada. / In this project it has been manufactured diffractive optical elements in three materials, optical glass, Diamond Like Carbon (DLC) and silicon. These elements were applied in phase modulation devices. The extra advantage of silicon and DLC were the amplitude modulation in visible and ultra-violet spectra respectively. The optic glass starts to transmit at the wavelength 277 nm (UV light) and goes till the near infrared in the same way that the Diamond Like Carbon (that starts to transmit in 330 nm). Silicon is a material that starts to transmit in the near infrared (980 nm) and goes till the middle infrared (16000 nm). Both, DLC and optic glass, was opted to developing devices that operate for a 632,8 nm wavelength. Diffractive Optical Elements silicon based had been manufactured to operate in two wavelengths: 1550 nm and 10600 nm. For the manufactured diffractive optical elements, were used process stages of substrate cleanness, films deposition, lithography and hybrid wet and dry plasma etching. The plasma etching stage was the most studied manufacturing process, aiming of optimized it. For this, some studies of materials etching rate with different gases were made with the purpose to find the more adequate parameters of Radio Frequency power and pressure to reduce the process time to obtain the necessary thickness and low surface roughness. The best conditions of plasma etching process were 100 mTorr pressure and Radio Frequency power of 400 W for the glass, 25 mTorr pressure and Radio Frequency power 50 W for the Diamond Like Carbon and the parameters are 100 mTorr pressure and Radio Frequency power 150 W for silicon. Optical analyses of the diffractive optical elements manufactured with these processes had been realized. In the optical analysis of the glass devices with two and four levels of phase modulation was evident that the optic elements had good performance due to uniformity of the projected light intensity in the images and low intensity of the zero order spot, as well the images are focused and defined. For elements manufactured in Diamond Like Carbon, defined and well-focused images had been formed. In an optic analysis of Diamond Like Carbon thin films RMS roughness through the Total Reflectance and the Diffuse Reflectance, was found a value of 18,8 nm roughness, which is below 63 nm limit, what do that the EOD generates an optimized image.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se neste trabalho um estudo de produção difrativa de pares tt, na topologia de dupla troca de pómeron (DPE) inclusiva, nas condições do CMS para alta luminosidade (2 x 1033 cm-2s-1). O canal de decaimento para o sistema tt é o Semi-Leptônico, comum quark × top decaindo em um jato de b, um múon e um neutrino e o outro em jatos, sendo um deles de b (tt → bbqqμνμ). O processo acima foi simulado com o gerador DPEMC v2.4 [12], juntamente com o código de simulação FAMOS [41], versão 1.4.0, do CMS. Dois modelos teóricos foram utilizados, aqueles de Cox & Forshaw [10], [11] e de Boonekamp, Peschanskie Royon [13], [14]. Como background dominante, temos a combinação de um evento de tt não difrativo com eventos de pile-up (em média7) na mesma colisão de feixe no LHC. Como utilizam-se Roman Pots) para selecionar os eventos difrativos, eventos não ocorre relacionados de pile-up gerando prótons próximos à linha do feixe juntamente com um evento de tt não difrativo, são indistinguíveis experimentalmente do caso difrativo. Para uma luminosidade integrada de 10 fb-1, obtém-se da ordem de centenas de eventos para este background, enquanto que de O(1)a O (100) eventos do sinal difrativo, dependendo do modelo teórico utilizado. / Inclusive DPE (double pomeron exchange) production of t pairs was studied for CMS high luminosity running (2 x 1033cm-2s-1 ), with one top decaying into a b-jet, a muon and a neutrino, and the other to jets, one of them a b-jet (bbqqμνμ). The process was simulated with the generator DPEMC v2.4 [12], together with the fast CMS simulation code FAMOS [41], version 1.4.0. Two theoretical models were used for this analysis, that of Cox & Forshaw [10], [11] and of Boonekamp, Peschanski and Royon [13], [14]. As dominant background, we have the overlap of a non-diffractive tt event with pile-up events (7 in average) in the same bunch crossing. Since we use Roman Pots to tag the diffractive event, uncorrelated diffractive pile-up events generating very forward diffractive protons can fake the non-diffractive event as a diffractive one. For an integrated luminosity of 10 fb-1 we obtain a number of events of O (100) for this background, while (1) to O (100) for the diffractive signal, depending on the theoretical model used.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se neste trabalho um estudo de produção difrativa de pares tt, na topologia de dupla troca de pómeron (DPE) inclusiva, nas condições do CMS para alta luminosidade (2 x 1033 cm-2s-1). O canal de decaimento para o sistema tt é o Semi-Leptônico, comum quark × top decaindo em um jato de b, um múon e um neutrino e o outro em jatos, sendo um deles de b (tt → bbqqμνμ). O processo acima foi simulado com o gerador DPEMC v2.4 [12], juntamente com o código de simulação FAMOS [41], versão 1.4.0, do CMS. Dois modelos teóricos foram utilizados, aqueles de Cox & Forshaw [10], [11] e de Boonekamp, Peschanskie Royon [13], [14]. Como background dominante, temos a combinação de um evento de tt não difrativo com eventos de pile-up (em média7) na mesma colisão de feixe no LHC. Como utilizam-se Roman Pots) para selecionar os eventos difrativos, eventos não ocorre relacionados de pile-up gerando prótons próximos à linha do feixe juntamente com um evento de tt não difrativo, são indistinguíveis experimentalmente do caso difrativo. Para uma luminosidade integrada de 10 fb-1, obtém-se da ordem de centenas de eventos para este background, enquanto que de O(1)a O (100) eventos do sinal difrativo, dependendo do modelo teórico utilizado. / Inclusive DPE (double pomeron exchange) production of t pairs was studied for CMS high luminosity running (2 x 1033cm-2s-1 ), with one top decaying into a b-jet, a muon and a neutrino, and the other to jets, one of them a b-jet (bbqqμνμ). The process was simulated with the generator DPEMC v2.4 [12], together with the fast CMS simulation code FAMOS [41], version 1.4.0. Two theoretical models were used for this analysis, that of Cox & Forshaw [10], [11] and of Boonekamp, Peschanski and Royon [13], [14]. As dominant background, we have the overlap of a non-diffractive tt event with pile-up events (7 in average) in the same bunch crossing. Since we use Roman Pots to tag the diffractive event, uncorrelated diffractive pile-up events generating very forward diffractive protons can fake the non-diffractive event as a diffractive one. For an integrated luminosity of 10 fb-1 we obtain a number of events of O (100) for this background, while (1) to O (100) for the diffractive signal, depending on the theoretical model used.

Neste projeto foram desenvolvidos elementos ópticos difrativos fabricados em vidro óptico com modulação de fase, elementos fabricados em silício e em Diamond Like Carbon (carbono tipo diamante) com modulação completa de fase e amplitude. O vidro óptico começa a transmitir em 277 nm (ultravioleta) e vai até o infravermelho próximo (2200 nm) da mesma maneira que o Diamond Like Carbon (que começa a transmitir em 330 nm). Já o silício é um material que começa a transmitir no infravermelho próximo (em torno de 980 nm) e vai até o infravermelho médio (16000 nm). Tanto para o Diamond Like Carbon como para o vidro óptico, optou-se por desenvolver dispositivos que operem para um comprimento de onda de 632,8 nm. Já os elementos ópticos difrativos baseados em silício foram fabricados para operar em 2 comprimentos de onda: 1550 nm e 10600 nm. Para os dispositivos fabricados, foram utilizadas etapas de limpeza de substrato, de deposição de filmes, de litografia e de corrosão úmida e por plasma. A etapa de corrosão por plasma foi o principal objeto de estudo do processo de fabricação com o intuito de otmilizá-la. Foram feitos estudos de taxa de corrosão dos materiais com diferentes composições gasosas com a finalidade de se encontrar os parâmetros mais adequados para otimizar a fabricação dos dispositivos. As melhores condições de processo para o vidro corroído com plasma de CF4 são pressão de 100 mTorr e potência de 400 W, para o Diamond Like Carbon corroído com plasma de O2, pressão de 25 mTorr e potência de 50 W e para o silício corroído com plasma de SF6 os parâmetros são pressão de 100 mTorr e potência de 150 W. Análises ópticas dos elementos, fabricados com esses processos foram realizadas. Na análise óptica dos dispositivos de vidro com dois e quatro níveis de modulação de fase ficou evidente que os elementos ópticos apresentaram bom desempenho devido à uniformidade da intensidade da luz projetada nas imagens e da baixa intensidade do ponto de ordem zero, além das imagens estarem bem focadas e definidas. Para os dispositivos fabricados em Diamond Like Carbon foram formadas imagens bem definidas e focadas. Em uma análise óptica da rugosidade RMS dos filmes finos de Diamond Like Carbon através da obtenção da Reflectância Total e da Reflectância Difusa, foi encontrado um valor de 18,8 nm, o qual se encontra bem abaixo do limite de 63 nm, o que faz com que o dispositivo gere uma imagem otimizada. / In this project it has been manufactured diffractive optical elements in three materials, optical glass, Diamond Like Carbon (DLC) and silicon. These elements were applied in phase modulation devices. The extra advantage of silicon and DLC were the amplitude modulation in visible and ultra-violet spectra respectively. The optic glass starts to transmit at the wavelength 277 nm (UV light) and goes till the near infrared in the same way that the Diamond Like Carbon (that starts to transmit in 330 nm). Silicon is a material that starts to transmit in the near infrared (980 nm) and goes till the middle infrared (16000 nm). Both, DLC and optic glass, was opted to developing devices that operate for a 632,8 nm wavelength. Diffractive Optical Elements silicon based had been manufactured to operate in two wavelengths: 1550 nm and 10600 nm. For the manufactured diffractive optical elements, were used process stages of substrate cleanness, films deposition, lithography and hybrid wet and dry plasma etching. The plasma etching stage was the most studied manufacturing process, aiming of optimized it. For this, some studies of materials etching rate with different gases were made with the purpose to find the more adequate parameters of Radio Frequency power and pressure to reduce the process time to obtain the necessary thickness and low surface roughness. The best conditions of plasma etching process were 100 mTorr pressure and Radio Frequency power of 400 W for the glass, 25 mTorr pressure and Radio Frequency power 50 W for the Diamond Like Carbon and the parameters are 100 mTorr pressure and Radio Frequency power 150 W for silicon. Optical analyses of the diffractive optical elements manufactured with these processes had been realized. In the optical analysis of the glass devices with two and four levels of phase modulation was evident that the optic elements had good performance due to uniformity of the projected light intensity in the images and low intensity of the zero order spot, as well the images are focused and defined. For elements manufactured in Diamond Like Carbon, defined and well-focused images had been formed. In an optic analysis of Diamond Like Carbon thin films RMS roughness through the Total Reflectance and the Diffuse Reflectance, was found a value of 18,8 nm roughness, which is below 63 nm limit, what do that the EOD generates an optimized image.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta tese são apresentadas a medida da taxa de produção de eventos difrativos e a extração da função de estrutura do antipróton para eventos de difração simples. A análise aqui apresentada é baseada em dados do detector DØ no Tevatron/Fermilab, colisor de prótons-antiprótons à energia de centro de massa de 1.96 TeV. A seleção de eventos difrativos é feita através de intervalos de rapidez - região do detector desprovida de partículas - determinados através da deposição de energia nas células do calorímetro DØ. A função de estrutura obtida nessa análise é comparada com resultados existentes dos experimentos H1 e CDF. / In this thesis we present a measurement of the diffractive to non-diffractive production rate and the extraction of the antiproton diffractive structure function. The analysis presented uses data from the DØ proton-antiproton collider at Tevatron/Fermilab with = 1.96 TeV. The data sample was selected using rapidity gap signatures determined through the sum of energy depositions in the DØ calorimeter cells. The measurements were performed on 0.19 pb-1 of Run IIa DØ data. The results are compared to H1 and CDF results."

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta tese são apresentadas a medida da taxa de produção de eventos difrativos e a extração da função de estrutura do antipróton para eventos de difração simples. A análise aqui apresentada é baseada em dados do detector DØ no Tevatron/Fermilab, colisor de prótons-antiprótons à energia de centro de massa de 1.96 TeV. A seleção de eventos difrativos é feita através de intervalos de rapidez - região do detector desprovida de partículas - determinados através da deposição de energia nas células do calorímetro DØ. A função de estrutura obtida nessa análise é comparada com resultados existentes dos experimentos H1 e CDF. / In this thesis we present a measurement of the diffractive to non-diffractive production rate and the extraction of the antiproton diffractive structure function. The analysis presented uses data from the DØ proton-antiproton collider at Tevatron/Fermilab with = 1.96 TeV. The data sample was selected using rapidity gap signatures determined through the sum of energy depositions in the DØ calorimeter cells. The measurements were performed on 0.19 pb-1 of Run IIa DØ data. The results are compared to H1 and CDF results."

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos a primeira medida para a fração de eventos de Dupla Troca de Pomeron (DPE) em produção de dijatos centrais realizada no experimento DØ, no Fermilab. A seleção de eventos do tipo DPE foi possível através de um estudo sobre o comportamento da energia depositada nas células do calorímetro hadrônico, procurando por dois intervalos de rapidez - uma das assinaturas do evento DPE. / This thesis presents the first DØ measurement of the fraction of Double Pomeron Exchange (DPE) in a central dijet production. An extensive study on the behavior of the energy deposited on the hadronic calorimeter cell was performed. In the search for DPE events the goal was to find gap (or low activity) in two forward calorimeter regions, which is a signature of Double Pomeron Exchange events.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos a primeira medida para a fração de eventos de Dupla Troca de Pomeron (DPE) em produção de dijatos centrais realizada no experimento DØ, no Fermilab. A seleção de eventos do tipo DPE foi possível através de um estudo sobre o comportamento da energia depositada nas células do calorímetro hadrônico, procurando por dois intervalos de rapidez - uma das assinaturas do evento DPE. / This thesis presents the first DØ measurement of the fraction of Double Pomeron Exchange (DPE) in a central dijet production. An extensive study on the behavior of the energy deposited on the hadronic calorimeter cell was performed. In the search for DPE events the goal was to find gap (or low activity) in two forward calorimeter regions, which is a signature of Double Pomeron Exchange events.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta medidas de duas razões de produção difrativa envolvendo sabores pesados, através de um estudo em uma amostra reconstruída de J/ψ → μ+ μ- em colisões pp a raiz quadrada de s= 1,96 TeV com o uso do detector DØ situado no Fermilab. Estes eventos foram selecionados com o uso dos detectores do Monitor de Luminosidade, o sistema de calorimetria e o sistema de m Ão ons do DØ, em uma região de pseudo-rapidez 2,7 ≤|η|≤ 4 ,4 . As razões medidas foram NJϕdiff/Nj/ϕtotal = (1,74 0,16 (estat) 0,13 (sist)) % e N b dif / N b total = 0,79 0,11(estat) 0,23 (sist))% / This work presents measurements of two diffractive production ratio for heavy flavour physics on sat with the use of are constructed J/ψ → μ + μ sample in pp collisions at s= 1. 96 TeV using the DØ detector at Fermilab Tevatron. These events were selected using the Luminosity Monitor detectors, the calorimeter system and the muon system in a pseudo-rapidity region with range 2 . 7 ≤|η|≤ 4, 4 . The measured ratio were estimated to be NJϕdiff/Nj/ϕtotal = (1,74 0,16 (estat) 0,13 (sist)) % and Nb dif / Nb total = 0,79 0,11(estat) 0,23 (sist))%

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho refere-se ao estudo sobre a razão da produção difrativa e total de B+ decaindo em J=y +K+, no ambiente do experimento CMS do colisor de prótons LHC do CERN, contribuindo assim com a compreensão geral do Modelo Padrão (SM) como a teoria das interações fundamentais entre as partículas elementares. Inicialmente, é apresentada uma análise com o intuito de selecionar os eventos que possuem um méson B+, uma vez que o canal de decaimento mencionado: poderá ser a primeira medida da produção exclusiva do méson B à escala de energia do LHC; é um dos principais canais de fundo para outras análises; e possibilita a utilização de um canal limpo para a calibração do CMS. Em seguida, é apresentada a forma de se identificar eventos difrativos no CMS, utilizando a baixa multiplicidade de torres ativas nos calorímetros CASTOR e HF. Esse estudo foi baseado em simulações computacionais, as quais reproduziram as condições físicas esperadas para o CMS/LHC, à energia de centro de massa de 10 TeV. Utilizou-se na geração de eventos o Monte Carlo POMWIG para as amostras difrativas e o PYTHIA para as demais. / This work concerns the study of the diffractive production ratio of the B+ meson decaying into J=y + K+, in the CMS/LHC environment, thus contributing to an general understanding of the Standard Model (SM) as the theory of fundamental interactions between elementary particles. To begin with, an analysis is done in order to select the events that have B+, as the study of the mentioned channel could provide the first measurement of the exclusive production of B mesons at the energy scale of the LHC. Also, it is an important channel both for further analysis and to make CMS calibrations. Furthermore, we show how to identify diffractive events in CMS, using low multiplicity of active cells in the forward calorimeters, HF and CASTOR. This study was based on computer simulations, which reproduce the Physics conditions expected for CMS at 10 TeV. The POMWIG generator was used to produce the diffractive samples and the others were done with PYTHIA.