Introduction

Depuis l'été 2000, le collisionneur RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) à Brookhaven produit des collisions d'ions lourds à une énergie encore jamais atteinte à ce jour ( $\sqrt{s_{NN}}$ = 130 GeV), l'énergie maximale visée étant $\sqrt{s_{NN}}$ = 200 GeV. Ainsi sont créées des conditions très favorables à la formation du Plasma de Quarks et de Gluons, dont la mise en évidence constitue le défi principal de la nouvelle génération d'expériences installées auprès de ce collisionneur. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'expérience STAR (Solenoidal Tracker At RHIC) appartenant à cette génération.

En amont des analyses physiques qui commencent à présent, deux laboratoires français de l'IN2P3 (l'IReS de Strasbourg et Subatech de Nantes) contribuent à la partie instrumentale du détecteur STAR. Cette contribution consiste en un cylindre de 320 détecteurs en silicium à micropistes double-face (SSD), venant compléter le système de trajectographie. L'étude des collisions d'ions lourds impose de sévères contraintes sur la conception des détecteurs. La haute multiplicité de particules émises dans l'état final est l'une des principales, dictant ainsi les caractéristiques des éléments qui composent les modules de détection du SSD.

La réalisation de ce cylindre a nécessité plusieurs étapes qui ont été schématiquement les suivantes : conception, construction et tests des détecteurs, de l'électronique de lecture, des connexions électriques et finalement d'un ensemble dit module de détection. Toutes ces étapes ont été dominées par le souci constant d'optimiser les performances physiques, la fiabilité, la compacité et la maniabilité des objets tout en minimisant la longueur de radiation, la fragilité et le coût de ces derniers.

Une fois le prototype du module de détection construit et testé, la phase de production de masse a été abordée et de nouveaux protocoles de tests et de mise au point ont été définis. Qui plus est, l'ambition a été d'obtenir une cartographie complète de chaque module de détection en terme de voies fonctionnelles. Pour l'ensemble du cylindre SSD, il s'agit ainsi de caractériser à différentes étapes de la construction, un total supérieur à 0,6$\times$10$^6$ voies individuelles, opération peu commune dans notre discipline.

Une description générale des principes de la trajectographie, et en particulier de l'utilisation des détecteurs en silicium dans les trajectographes internes est donnée dans le chapitre 1. A travers la description de deux expériences (BABAR et WA97), nous cernerons les contraintes auxquelles le SSD devra répondre. Nous décrirons également le dispositif instrumental de l'expérience STAR.

Les apports de la couche SSD en terme de Physique seront décrits dans le chapitre 2. Nous expliciterons les spécificités des modules de détection ainsi que les options technologiques subséquentes choisies. Nous prendrons soin de relier les différentes caractéristiques des modules avec les performances qu'est sensé apporter le SSD dans STAR.

Dans le chapitre 3 seront présentés les tests de caractérisation d'un module de détection. D'une part, les tests des différents éléments qui composent un module et d'autre part les tests du module sous faisceau, ainsi que sa tenue aux radiations, seront décrits en détails.

Pour la construction du cylindre SSD, 400 modules de détection doivent être réalisés. Nous présenterons, dans le chapitre 4, la définition et la mise en uvre des tests destinés à caractériser et valider les modules de détection avant leur assemblage en un cylindre dans STAR.