Characterization of the radiation field in ATLAS using Timepix detectors
Les collisions de protons au LHC génèrent un environnement radiatif complexe et intense dans l’expérience ATLAS. Ce champ de radiation a divers effets néfastes sur le bon fonctionnement de l’expérience, et il est donc nécessaire d’en avoir une bonne connaissance. En 2014, un réseau de détecteurs au silicium à pixels basé sur la technologie ’Timepix’ a été installé dans ATLAS afin d’atteindre cet objectif. Ce réseau, appelé ‘ATLAS-TPX’, a recueilli des données continuellement pendant la période de collisions du LHC entre 2015 et 2018. Il continuera de fonctionner lors des futures activités du LHC, à partir de 2021.
Cette thèse porte sur le développement de méthodes pour étudier le champ de radiation dans ATLAS grâce aux détecteurs ATLAS-TPX. Elle est composée de deux parties. Premièrement, je présente des outils algorithmiques permettant de mesurer certaines propriétés des particules détectées, ainsi que l’application de ces algorithmes aux données recueillies entre 2015 et 2018. Je montre que les détecteurs ATLAS-TPX permettent, entre autres, de mesurer le pouvoir d’arrêt et la direction des particules énergétiques chargées. Secondement, je présente une caractérisation de nouveaux détecteurs Timepix qui pourraient être utilisés dans les futures mises à niveaux du réseau ATLAS-TPX. Ces candidats sont composés de semi-conducteurs composites (GaAs et CdTe) présentant certains avantages par rapport au silicium, tel qu’une plus grande sensibilité aux photons. Cependant, ils souffrent d’une efficacité de collection charge incomplète ainsi que d’inhomogénéités, ce qui peut nuire à leur performance.
