The LHCb SciFi Tracker: studies on scintillating fibres and development of quality assurance procedures for the SciFi serial production
Creators: name: Menne, Janine
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2018
Subjects: subject: LHCb
subject: LHC
subject: Scintillating fibres
subject: SiPM HEP
subject: Scintillator
subject: Detector
subject: Serial production
subject: Quality assurance
subject: Quality control
subject: 530
subject: LHCb
subject: Szintillator
subject: Faser
subject: Qualitätskontrolle

description: Für das Jahr 2019 ist ein Upgrade des LHCb Detektors geplant. Die Trackingstationen hinter dem Magneten sollen dabei durch einen Detektor aus szintillierenden Fasern mit Silizium-Photomultiplier-Auslese ersetzt werden. Um die gewünschte Ortsauflösung von unter 100 µm zu erreichen, werden Fasern mit einem Durchmesser von 250 µm präzise in mehreren Lagen positioniert und zu 2.4 m langen Matten verklebt. Qualitätskontrollen während der Produktion der Fasermatten sind zwingend notwendig, um eine hohe Qualität der Fasermatten zu gewährleisten. In dieser Arbeit werden Qualitätskontrollen diskutiert, die für die Serienproduktion des Scintillating Fibre (SciFi) Trackers entwickelt wurden. Für die Produktion von Fasermatten werden die szintillierenden Fasern auf ein Rad mit einem Gewinde gewickelt. Innerhalb dieser Arbeit wurde eine Kameraüberwachung basierend auf maschinellem Lernen und Bilderkennung entwickelt, welche diesen Produktionsschritt überwacht. Alle hier vorgestellten Qualitätskontrollen ermöglichen eine problemlos laufende Serienproduktion und Fasermatten von hoher Qualität. Ein wichtiger Parameter für die Qualität einer Fasermatte ist die Lichtausbeute. Simulationen zeigen einen Lichtverlust von 35% am Ende der nominellen Laufzeit des SciFi Trackers. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine in situ Bestrahlung in der LHCb Kaverne vorgestellt, bei der der Strahlenschaden über die Zeit aufgenommen wurde. Die gewonnenen Ergebnisse entsprechen denen der Simulationen und damit auch früheren Bestrahlungskampagnen.
description: For 2019 an upgrade of the LHCb detector is foreseen. The tracking stations behind the magnet will be replaced by a detector made of scintillating fibres with a silicon photomultiplier read out. To achieve a spatial resolution better than 100 µm, fibres with a diameter of 250 µm are accurately positioned in several layers and glued to 2.5 m long mats. To ensure a proper quality of these fibre mats quality assurance during the production of these mats is mandatory. This thesis presents quality assurance procedures which were developed for the serial production of the Scintillating Fibre (SciFi) Tracker. In the production scintillating fibres are wound on a threaded wheel. To directly check the winding procedure, a live monitoring setup including a software based on machine learning and image recognition has been developed. The introduced quality assurance procedures enabled a smooth running serial production with high quality fibre mats. An essential parameter to assess the quality is the light yield of a fibre mat. The mean light yield loss at the end of the nominal lifetime of the SciFi tracker obtained from simulations is about 35%. An in situ irradiation campaign in the LHCb cavern monitoring the radiation damage over time is presented in this thesis. The obtained results confirm results from simulations based on former irradiation campaigns.