Le Timepix3, successeur du Timepix, est un détecteur au silicium composé de deux couches
sensibles installées en parallèle. Chaque couche est munie d’une matrice de 65 536 pixels
(256x256) et d’une épaisseur de 500 μm. Une des améliorations du Timepix3 par rapport
aux générations précédentes est qu’il est possible de récolter simultanément la quantité
de charge déposée ainsi que le temps d’arrivée de cette charge. Pour la prise de données
Run 3 du LHC qui a débuté en 2022, 16 détecteurs Timepix3 ont été installés dans la
caverne du détecteur ATLAS. Les Timepix3 seront utilisés pour mesurer la luminosité du
faisceau du LHC ainsi que pour caractériser et mesurer la radiation dans la caverne ATLAS,
où beaucoup de composantes électroniques sont installés. L’objet de cette maitrise est
de développer un algorithme d’identification des particules qui frappe le détecteur Timepix3.
Dans un premier temps, l’information de la quantité d’énergie déposée et du temps
d’arrivée sera utilisée pour caractériser un champ de particules incidentes au détecteur
Timepix3 (électrons, photons, particules lourdes chargées). La nouvelle méthode consiste
à utiliser les paramètres physiques des particules lors de leurs interactions avec le milieu,
tels que la trajectoire, l’angle d’incidence, le dépôt d’énergie, la densité spatiale de l’amas,
densité énergétique le long de la trajectoire de la particule incidente.
Dans un second temps, comme les rayons delta sont des effets récurrents et indésirables
qui perturbent l’analyse des données en physique des particules, ce mémoire traitera de la
façon de les supprimer pour ne récolter que l’énergie déposée directement par la particule
incidente. Il sera aussi question d’utiliser la statistique liée à la production des rayons
delta lors du passage d’un flux de particules dans le détecteur pour en déterminer l’énergie
cinétique.
L’algorithme développé pour caractériser un champ de particules avec le Timepix3 a
été confronté aux données obtenues avec un cyclotron de protons à Aahrus au Danemark.
Nous avons obtenu des résultats satisfaisants, étant donné que la majorité des particules
sont identifiées comme des protons et que nous avons réussi à déterminer l’énergie
cinétique de ces protons qui se rapproche de l’énergie cinétique du faisceau de protons utilisé. / The Timepix3, successor to the Timepix, is a silicon detector composed of two sensitive
layers mounted in parallel. Each layer has a matrix of 65 536 pixels (256x256) and a
thickness of 500 μm. One of the improvements of the Timepix3 compared to previous
generations is that it is possible to simultaneously collect the quantity of charge deposited
as well as the time of arrival of this charge. For the LHC Run 3 data taking which
started in 2022, 16 Timepix3 detectors were installed in the ATLAS detector cavern. The
Timepix3 will be used to measure the luminosity of the LHC beam as well as to characterize
and measure the radiation in the ATLAS cavern, where many electronic components are
installed. The purpose of this master thesis is to develop an algorithm for identifying
particles that strike the Timepix3 detector.
Initially, information on the amount of energy deposited and the time of arrival will be
used to characterize a field of particles incident at the Timepix3 detector (electrons, photons,
heavy charged particles). The new method consists in using the physical parameters of the
particles during their interactions with the medium, such as the trajectory, the angle of
incidence, the energy deposition, the spatial density of the cluster, energy density along the
trajectory of the incident particle.
Secondly, as delta rays are recurring and undesirable effects which disturb the analysis
of data in particle physics, this thesis will deal with how to suppress them in order to
harvest only the energy deposited directly by the incident particle. It will also be a question
of using the statistics linked to the production of delta rays when a flow of particles passes
through the detector to determine their kinetic energy.
The algorithm developed to characterize a particle field with the Timepix3 was confronted
with data obtained with a proton cyclotron at Aahrus in Denmark. We have
obtained satisfactory results, given that the majority of the particles are identified as
protons and that we have succeeded in determining the kinetic energy of these protons
which is close to the kinetic energy of the proton beam used.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32722 |
| Date | 05 1900 |
| Creators | Boussa, Miloud Mohamed Mahdi |
| Contributors | Arguin, Jean-François, Leroy, Claude |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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