Monitoraggio dei Single Event Upset nei rivelatori di traccia del Precision Proton Spectrometer di CMS ​

Il Precision Proton Spectrometer (PPS) è un sottorivelatore dell'esperimento Compact Muon Solenoid (CMS), installato al Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Il suo obiettivo è misurare la traccia ed il tempo di volo dei protoni che hanno perso una piccola parte della loro energia nell'interazione e sono sopravvissuti ad essa. A circa 200 m dal punto di interazione di CMS, da ambo i lati, strutture meccaniche chiamate 'Roman Pots' permettono di posizionare i rivelatori di tracciamento e tempo di volo a pochi mm dal fascio. I protoni che nell'interazione hanno perso parte della loro energia vengono deviati dai magneti di LHC all'esterno dell'inviluppo del fascio e la loro deviazione viene misurata per mezzo del tracciatore di PPS, oggetto di questa tesi. PPS è installato nei due settori dell'acceleratore LHC (settore 45 e settore 56) posti ai lati di CMS. In ciascun settore sono presenti tre stazioni di rivelazione, delle quali quella centrale ospita i rilevatori di tempo di volo e le altre due i rivelatori di tracciamento. Ogni rivelatore di traccia è costituito da sei piani di sensori a pixel 3D di silicio. Ogni sensore è letto da quattro o sei chip di lettura (ROC). Durante la presa dati è possibile che all'interno dei ROC si verifichino 'Single Event Upset' (SEU). Un SEU consiste in un'alterazione semipermanente del circuito digitale di un ROC, causata dall'interazione di una singola particella ionizzante con il silicio di cui esso è costituito. Questa alterazione porta il ROC a produrre dati falsati o ad un'interruzione della trasmissione dei dati. I SEU vengono anche chiamati 'soft errors' poiché possono essere risolti riprogrammando l'elettronica del rivelatore. La loro origine casuale li rende non riproducibili. Al fine di ridurre la perdita di dati risulta di particolare interesse il loro rilevamento nel tempo più breve possibile. Per questa tesi ho scritto un programma in linguaggio C++, basato sul framework ROOT, per la rilevazione automatica dei SEU del tracciatore di PPS durante la presa dati di CMS. A partire dai dati in uscita dai quattro rivelatori di traccia presi in esame, il programma è in grado di valutare la presenza o meno di alcune caratteristiche tipiche dei SEU e, in caso di risposta positiva, generare un messaggio di allerta. Nel messaggio vengono indicati i ROC interessati e l'istante di rilevazione, in modo da permettere un rapido controllo manuale prima di effettuare la riprogrammazione del chip.