English Title: Testing and commissioning of the LHCb Outer Tracker front-end electronic and a study for a background estimation in the decay B s 0 - J/Psi Phi

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Abstract

Die Ausleseelektronik des Outer Tracker des LHCb-Detektors vermisst die Driftzeiten in Straw-Proportionalzählern. Die Front-end Elektronik des Outer Tracker besteht dabei aus drei strahlenharten Chips. Der ASDBLR Vorverstärker verstärkt und diskriminiert den Ladungspuls der Driftkammern. Der OTIS-TDC Chip vermisst das dikriminierte Signal alle 25 ns auf 32 Detektorkanälen. Die gemessenen Driftzeiten werden mittels den GOL-Serialisierer über einen optischen Link mit 1,6 GBit/s versendet. Der Hauptanteil dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem Testen und der Inbetriebnahme dieser Outer Tracker Front-end Elektronik. Dazu wurden insgesamt drei Testsystem entwickelt und betrieben. Mit einem ersten System wurden die OTIS-TDC Chips noch auf dem Wafer intensiv auf ihre Eigenschaften hin überprüft. In weiteren Testaufbauten wurde anschließend die Qualität der OTIS-Karten und der GOL-Aux Karten Produktion überwacht. Weiterhin wurde die Front-end Elektronik in die Auslesekette des LHCb-Detektors integriert und getestet. Ein wichtiges Ziel des LHCb-Experimentes besteht in der Bestimmung der CP-Verletzenden Phase Phi_s. Diese kann über den "goldenen"' Zerfall Bs -> J/Psi Phi bestimmt werden. Für die Extraktion dieser Größe ist die Kenntnis über den Untergrund von essentieller Bedeutung. In dieser Arbeit wurde eine Studie durchgeführt, welche die bisherigen Beschränkungen durch die Statistik der Monte-Carlo Simulationen in der Bestimmung diese Untergrundes aufhebt.

Translation of abstract (English)

The readout electronic of the LHCb outer tracker measures the drift time of a straw tube. The front-end electronic consists of three radiation hard chips. The ASDBLR preamplifier amplifies and discriminates the charge puls produced by the drift chamber. The OTIS-TDC chip measures the drift time every 25 ns on 32 detector channels. The generated data is send via an optical link with 1,6 GBit/s, making use of the GOL chip. The main part of this thesis is dedicated to the testing and commissioning of the outer tracker front-end electronic. Altogether three test systems were developed and operated. The first test system was built to thoroughly check the features of the OTIS-TDC chips on the wafer. The quality of the OTIS board and GOL-Aux board production was checked with another test system. The front-end electronic was also combined and tested to the LHCB readout chain. One of the main goals of the LHCb experiment is the measurement of the CP-violating phase Phi_s. It can be measured by using the golden decay mode Bs -> J/Psi Phi. It is vital to have a good knowledge about the background for this decay in order to extract the phase. In this thesis a study was performed to overcome the current limitations due to low Monte-Carlo statistics in this area.