Ανάπτυξη γεννήτριας σημάτων σκανδαλισμού και κυκλωμάτων αφαίρεσης υποβάθρου και θορύβου ψηφιοποιημένου σήματος σε πειράματα φυσικής υψηλών ενεργειών

Abstract

The subject of this thesis consists of two parts. The first part is the development of algorithms for the online removal of pedestal and noise from digitized data gathered from silicon microstrip detectors. These algorithms are targeted for the Preshower which is a sub detector of the CMS experiment. The CMS experiment will be held at the European Organization for Nuclear Research (CERN) in coming years, measuring data of the Large Hadron Collider which will accelerate and collide proton beams with energies of 14 TeV on the center of mass. The second part of this thesis subject is the development of a trigger generator for evaluating electronic systems used in particle physics experiments. This generator is targeted for the evaluation of the electronic readout systems of the Preshower sub detector, since it can emulate the trigger conditions expected in CMS experiment. Apart from the use in the Preshower, the trigger generator as well as the algorithms for online removal of pedestal and noise, can be used in any detector system with similar characteristics.

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελείται από δύο τμήματα. Το πρώτο τμήμα περιλαμβάνει την ανάπτυξη αλγορίθμων για αφαίρεση υποβάθρου και θορύβου σε πραγματικό χρόνο, οι οποίοι εφαρμόζονται σε ψηφιοποιημένα δεδομένα που συλλέγονται από μικρο-λωριδιακούς αισθητήρες πυριτίου. Οι αλγόριθμοι προορίζονται για χρήση στον υπο-ανιχνευτή Preshower του πειράματος CMS. Το πείραμα CMS θα λάβει χώρα στον ευρωπαϊκό οργανισμό πυρηνικών ερευνών CERN τα επόμενα χρόνια, στον επιταχυντή συγκρουόμενων δεσμών πρωτονίων, LHC, o οποίος θα φθάσει ενέργειες 14 TeV στο κέντρο μάζας της αλληλεπίδρασης. Το δεύτερο τμήμα περιλαμβάνει την ανάπτυξη μιας γεννήτριας σημάτων σκανδαλισμού για την αξιολόγηση των ηλεκτρονικών συστημάτων συλλογής δεδομένων από ανιχνευτικά συστήματα που χρησιμοποιούνται σε πειράματα φυσικής σωματιδίων. Η εν λόγω γεννήτρια προορίζεται για την αξιολόγηση των ηλεκτρονικών συστημάτων ανάγνωσης του Preshower, καθώς παρέχει την δυνατότητα εξομοίωσης των συνθηκών σκανδαλισμού που αναμένονται στο πείραμα CMS. Πέραν τις χρήσης στον Preshower, τόσο η γεννήτρια σημάτων σκανδαλισμού όσο και οι αλγόριθμοι αφαίρεσης υποβάθρου και θορύβου μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε ανιχνευτικό σύστημα με παρόμοια χαρακτηριστικά.