Study of the electronic noise of the Upstream Tracker for the LHCb experiment Upgrade I

The LHCb experiment at CERN is a forward spectrometer that recently completed the Upgrade I, including an improved tracking system. The Upstream Tracker, as one of the protagonists, is a silicon strip detector located before the dipole magnet and dedicated to the track reconstruction of charged particles, especially long-lived. A significant challenge for detectors in high energy physics is the ability to cope with the electronic noise, which can arise from different causes and compromise the detection efficiency. Therefore, it is a crucial task for the UT to effectively distinguish it from the real signal. This work focuses on the role of the Upstream Tracker in LHCb context and on the analy-sis of its electronic performance, starting from the allocation and the challenges expected from it. The results obtained from pre-installation tests are examined, the aim is to un-derstand the mean common mode noise behaviour, with the final intent to contribute to the overall detector optimization. The study employs tailored Python codes to create noise maps, comparing the tests conducted in different situations to evaluate the signal amplification performance. Sub-sequently, the analysis focuses on in-depth examination of common issues and peculiar cases regarding one or a few chips, considering more detailed plots and investigating the possible causes. The current status of the detector is reported, with insights from 2024 presentations including official hit maps produced by the UT collaboration. Finally, the future per-spectives and developments concerning Upgrade II are presented, with an overview of the major changes and future challenges.

Situato al CERN, l’esperimento LHCb è uno spettrometro in avanti che ha recentemente completato l’Upgrade I, che include un nuovo sistema di tracciamento. L’Upstream Tracker, uno dei suoi protagonisti, è un rivelatore a strip di silicio situato prima del magnete e dedicato alla ricostruzione delle tracce di particelle cariche, specialmente le cosiddette long-lived. Una sfida significativa per i rivelatori impiegati in fisica delle alte energie è la capac-ità di gestire la componente di rumore elettronico, che deriva da diverse cause e può compromettere l’efficienza di rivelazione. Risulta quindi cruciale per l’Upstream Tracker distinguere in modo efficace il rumore dal segnale reale. Questo lavoro si concentra sul ruolo dell’UT nel contesto di LHCb e sull’analisi delle sue prestazioni, in particolare del rumore dell’elettronica. I risultati ottenuti dai test preinstallazione vengono esaminati con l’obiettivo di comprendere il comportamento del rumore comune, con l’intento di contribuire all’ottimizzazione complessiva del detector. Lo studio utilizza codici Python ad hoc per creare mappe del rumore, confrontando i test condotti in diverse situazioni per valutare le prestazioni di amplificazione del segnale. Successivamente, l’analisi si concentra sull’indagine approfondita delle problematiche comuni e dei casi particolari riguardanti uno o più chip, considerando grafici più dettagliati e investigando le possibili cause. Infine, viene riportato lo stato di funzionamento attuale del detector, grazie alle pre-sentazioni del 2024, presentando i grafici ufficiali prodotti dal gruppo UT. Si riportano inoltre le prospettive e gli sviluppi previsti per il futuro Upgrade II, con una panoramica sui principali cambiamenti e le sfide future.