German Title: Inbetriebnahme der Ausleseelektronik des LHCb Scintillating Fibre Trackers

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Abstract

Between 2019 and 2022, the LHCb experiment has undergone a major upgrade. It enables the detector to be operated at an increased luminosity and to be read out at 40 MHz corresponding to the proton bunch crossing rate at the LHC. In the course of the upgrade, the tracking stations downstream of the magnet have been replaced by a tracker made of scintillating fibres. With a fibre diameter of 250 μm, silicon photomultiplier readout and custom front-end electronics, it is well suited for the conditions of the next data taking period. The front-end electronics of the Scintillating Fibre (SciFi) Tracker follow a modular design and have been optimised for the detector readout at 40 MHz. Before being installed in the upgraded LHCb experiment, every component is thoroughly tested as part of a detailed commissioning procedure. This thesis describes the process of the commissioning and presents the results of a large fraction of the detector. Along with further performance studies, it could be shown that even on large scales the SciFi front-end electronics meets very high quality standards.

Translation of abstract (German)

In den Jahren zwischen 2019 und 2022 wurde das LHCb Experiment einem umfassenden Upgrade unterzogen. Dieses ermöglicht den Betrieb des Detektors bei erhöhter Luminosität, sowie die Auslesung der Daten bei einer Rate von 40MHz, was der Protonkollisionsrate am LHC entspricht. Im Zuge des Upgrades wurden die Hauptspurkammern hinter dem Magneten mit einem neuen Detektor ersetzt, der auf szintillierenden Fasern basiert. Mit einem Faserdurchmesser von 250 μm und einer Auslese mittels Silizium Photovervielfachern und maßgeschneideter Elektronik ist der Detektor gut für die neuen Bedingungen gerüstet. Die Ausleseelektronik des Scintillating Fibre (SciFi) Trackers ist modular aufgebaut und wurde speziell für die Ausleserate von 40 MHz entwickelt. Vor dem Einbau im LHCb Experiment im Zuge des Upgrades wird jede Komponente in einem detaillierten Inbetriebnahmeverfahren sorgfältig getestet. Diese Prozedur wird im Rahmen dieser Arbeit besprochen, sowie die Testergebnisse eines Großteils des Detektors vorgestellt. Zusammen mit weiterführenden Studien konnte gezeigt werden, dass die Ausleseelektronik des SciFi Trackers auch in großen Stückzahlen sehr hohen Qualitätsanforderungen genügt.