The main objective of this dissertation is to develop and validate the prototype module of the LumiCal luminosity detector. The dissertation presents the works executed from the first detector concept, through all subsequent R&D stages, ending with the test beam results obtained using the complete detector module. Firstly, the linear electron positron colliders and planned experiments are introduced, together with their role in our understanding of the basis of matter and sensing for the New Physics. The signal extraction from radiation sensors and further signal processing techniques are discussed in chapter 2. Besides the commonly accepted techniques of amplitude and time measurements, a novel readout implementation, utilizing digital signal processing and deconvolution principle, is proposed, and its properties are analyzed in details. The architecture, design, and measurements of the LumiCal readout chain components are presented in chapter 3. A dedicated test setups prepared for their parameterization are described together with the results of extensive measurements. Finally, the construction of two prototype detector modules is presented in chapter 4. The first module comprises of limited functionalities, while the second one features all functionalities. The design considerations and performance results of these two modules are followed by the test beam results.

Głównym przedmiotem rozprawy jest projekt i weryfikacja poprawnego działania prototypowego modułu detektora świetlności LumiCal. Rozprawa prezentuje szereg przeprowadzonych prac, poczynając od prac koncepcyjnych nad architekturą detektora, poprzez kolejne fazy badań i projektowania, kończąc na wynikach otrzymanych podczas pomiarów kompletnego modułu detektora na wiązce testowej. Omówione zostały zagadnienia związane z liniowymi akceleratorami elektronów i pozytonów jak również planowanymi dla nich eksperymentami. Ekstrakcja sygnału z sensorów promieniowania oraz techniki jego późniejszego przetwarzania zostały omówione w rozdziale drugim. Poza ogólnie uznanymi metodami pomiaru czasu i amplitudy zdarzenia, została zaproponowana implementacja, bazująca na cyfrowym przetwarzaniu sygnału i algorytmie dekonwolucyjnym. Opisy kluczowych elementów toru odczytowego i dedykowanych stanowisk pomiarowych przygotowanych na potrzeby ich testów wraz z kompletem otrzymanych wyników zaprezentowano w rozdziale trzecim. W czwartym rozdziale zaprezentowano architekturę oraz projekt dwóch prototypowych modułów detektora LumiCal. Pierwszy moduł, zawierający ograniczone możliwości, oraz drugi zawierający wszystkie bloki funkcjonalne. Zaprojektowane moduły detektora świetlności potwierdziły w warunkach eksperymentalnych słuszność zaproponowanej architektury odczytu.