CMS HGCAL

Dans la collaboration CMS, beaucoup de programmes de mise à niveau sont prévus afin d’adapter le détecteur au LHC à Haute Luminosité. Le Calorimètre à Haute Granularité (HGCAL) a été choisi pour remplacer les parties « bouchon » du calorimètre (détecteur mesurant l’énergie des particules situé dans les directions longitudinales). Deux principaux challenges doivent être surmontés, en particulier dans ces directions: un plus grand environnement radiatif et un plus grand nombre d’évènements par collision. Le HGCAL sera un calorimètre à échantillonnage conçu à partir de capteurs silicium de surface de 1cm² ou 0.5cm². Ce nouveau type de détecteur devra fournir une mesure en « cinq dimensions » : la position, la charge et le temps.

OMEGA est responsable de la réalisation du circuit de lecture de ces capteurs. Il devra être capable de lire la charge sur une dynamique allant jusqu’à 10 pC (pico Coulomb) avec un plancher de bruit inférieur à 0.32 fC (femto Coulomb) (16 bits équivalent). Mais également, ce circuit devra fournir une mesure du temps du passage de la particule à une précision de 50 ps (picosecondes). La principale difficulté d’un tel circuit est de pouvoir combiner dans un seul objet une mesure très précise de la charge et du temps – ce qui implique des entrées ultra bas bruit et des circuits de conversion analogique-numérique rapides et précis – avec un grands taux d’évènements, impliquant des sorties à haute fréquence (1.28 GHz).