Résumé : In the coming years, the CERN LHC (Large Hadron Collider) will undergo a series of upgrades to increase its instantaneous luminosity up to 10×10^34 cm−2s−1, targeting a total integrated luminosity of 4000 fb−1 after ten years of operation. The CMS (Compact Muon Solenoid) experiment, like the other LHC detectors, will face increasingly harsh conditions due to the higher particle flux and the larger radiation doses, particularly in its most forward regions. To meet these challenges, CMS is undergoing several detector upgrades, including the installation in the endcaps of three new muon stations based on the Triple-GEM technology: ME0, GE1/1, and GE2/1.This thesis focuses on the GE1/1 station, installed during the Long Shutdown 2 (LS2) between July 2019 and September 2020, and operated since the start of Run-3. It first describes the evolution of the data acquisition (DAQ) system from a small-scale project -- used for quality control and demonstrator setups -- into a fully featured solution suitable for large-scale operations. This evolution required an almost complete redesign and rewrite of the software stack, resulting in a system with robust control and monitoring capabilities, that have been validated during the commissioning and operations in LS2 and Run-3. Special emphasis was placed on scalability and compatibility with the future ME0 and GE2/1 stations.This thesis then summarizes key aspects of the electronics quality control, including the optimization strategies implemented which contributed to the successful delivery and completion of the project.Further, this thesis discusses the commissioning challenges. Notably, how major communication instabilities with front-end readout electronics were mitigated, and how the electronics noise levels were reduced to below 1 fC. Finally, the most recent operational performance results are presented. Through careful monitoring, the readout channel damages due to high-voltage discharges were limited to less than 0.23% after 4 years of operation. The detector timing alignment, together with additional configuration refinements, led to an average measured efficiency of 94%, approaching the 97% design target.
Dans les années à venir, le LHC (Large Hadron Collider) du CERN fera l’objet de mises à niveau afin d’augmenter sa luminosité instantanée jusqu’à 10×10^34 cm−2s−1, avec pour objectif d’atteindre une luminosité intégrée totale de 4000 fb−1 après dix ans d’exploitation. L’expérience CMS (Compact Muon Solenoid), comme les autres détecteurs du LHC, sera confrontée à des conditions de plus en plus difficiles, en raison d’un flux de particules plus important et de doses de radiation accrues, en particulier dans ses régions avants. À ces fins, CMS modernise ses détecteurs, incluant l’installation dans les bouchons de trois nouvelles stations à muons basées sur la technologie Triple-GEM : ME0, GE1/1 et GE2/1.Cette thèse se concentre sur la station GE1/1, installée durant le Long Shutdown 2 (LS2) entre juillet 2019 et septembre 2020, et en fonctionnement depuis le début du Run-3. Elle décrit l’évolution du système d’acquisition de données (DAQ), passé d’un projet à petite échelle -- utilisé pour le contrôle de qualité et les prototypes -- à une solution complète adaptée aux opérations à grande échelle. Cette évolution a nécessité une refonte presque intégrale de la pile logicielle, aboutissant à un système de contrôle et de surveillance robuste, validé lors de la mise en service et des opérations durant le LS2 et le Run-3. Une attention particulière a été accordée à son évolutivité et à sa compatibilité avec futures stations ME0 et GE2/1.Cette thèse résume les principaux résultats du contrôle de qualité de l’électronique, incluant les stratégies d’optimisation qui ont permis de mener à bien le projet dans les délais.Cette thèse aborde ensuite les défis rencontrés lors de la mise en service, en particulier la manière dont des instabilités majeures de communication avec l’électronique de lecture ont été traitées, et comment les niveaux de bruit de l’électronique ont été réduits à moins de 1 fC. Enfin, les résultats opérationnels les plus récents sont présentés. Grâce à une surveillance rigoureuse, les dommages causés aux canaux de lecture par les décharges haute tension ont été limités à moins de 0,23% après quatre ans de fonctionnement. L’alignement en temps du détecteur, combiné à des optimisations de configuration, a permis d’obtenir une efficacité moyenne de détection de 94%, proche de l’objectif de conception de 97%.