Die Experimente am Large Hadron Collider (LHC) werden in den nächsten Jahren die Hochenergie-Physik dominieren. Das Higgs-Boson des Standardmodells und supersymmetrische Teilchen werden bei Energien erwartet, welche vom LHC erreicht werden. Die hohe Luminosität und die hohe Energie der kollidierenden Protonen führen zu besonderen Ansprüchen an die Detektoren. Die extremen Strahlungsbedingungen erfordern strahlungsharte Detektoren. Dies gilt insbesondere für den innersten Detektor, den Spurdetektor aus Silizium-Sensoren.
Thema dieser Arbeit sind Kalibrierung und Alignierung des Silizium-Spurdetektors. Silizium-Streifen-Detektoren sind mit einem Elektronen-Strahl getestet worden. Die Detektoren sind zuvor mit Dosen von Protonen bestrahlt worden, welche einer Strahlenbelastung am LHC von bis zu 10 Jahren Betrieb entsprechen.
Die Qualität der Messungen im Spurdetekor ist dadurch limitiert, wie gut die Positionen der einzelnen Detektoren bestimmt werden können. Die erforderte Genauigkeit kann nur mit einer spur-basierten Alignierung erreicht werden. Diese Alignierung ist eine besondere Herausforderung, da circa 50.000 geometrische Parameter bestimmt werden müssen. Das neue χ2-Minimierungs Programm Millepede II (Entwickelt von V. Blobel.) wird verwendet, um eine Strategie zu erarbeiten, in welcher die Positionen aller Detektoren gleichzeitig bestimmt werden. Dabei werden so viele Informations-Quellen wie möglich genutzt und alle Korrelationen zwischen den geometrischen Parametern berücksichtigt. Es wird mit simulierten Daten gezeigt, dass das Konzept zu erfolgreichen Ergebnissen führt.
The Large Hadron Collider (LHC) will dominate the high energy physics program in the coming decade. The discovery of the standard model Higgs boson and the discovery of super-symmetric particles are within the reach at the energy scale explored by the LHC. However, the high luminosity and the high energy of the colliding protons lead to challenging demands on the detectors. The hostile radiation environment requires irradiation hard detectors, where the innermost subdetectors, consisting of silicon modules, are most affected.
This thesis is devoted to the calibration and alignment of the silicon tracking detector. Electron test beam data, taken at DESY, have been used to investigate the performance of detector modules which previously were irradiated with protons up to a dose expected after 10 years of operation. The irradiated sensors turned out to be still better than required.
The performance of the inner tracking systems will be dominated by the degree to which the positions of the sensors can be determined. Only a track based alignment procedure can reach the required precision. Such an alignment procedure is a major challenge given that about 50000 geometry constants need to be measured. Making use of the novel χ2 minimization program Millepede II (Developed by V. Blobel.) an alignment strategy has been developed in which all detector components are aligned simultaneously, as many sources of information as possible are used, and all correlations between the position parameters of the detectors are taken into account. Utilizing simulated data, a proof of concept of the alignment strategy is shown.