Camere a deriva di silicio per ALICE

Transcript

1 Camere a deriva di silicio per ALICE Alexander Rashevsky INFN, Sezione di Trieste, Via A. Valerio 2, I Trieste, Italy

2 Due strati cilindrici dell ITS sono equipaggiati con le camere a deriva Silicon Drift Detectors Tot. No. channels Tot. No. detectors 260 total area 1.37 m 2 Radius (mm) Ladders SDDs per ladder Layer Layer

3 Collaborazione SDD INFN Torino Italia INFN Trieste Italia INFN Bologna Italia INFN Roma Italia INFN - Alessandria- Italia Ohio State University - Columbus - Ohio - USA University of Jyvaskyla - Jyvaskyla - Finland Nat. Acad. of Sciences, Bogolyubov Inst. for Th. Phys. - Kiev - Ukraine Scientific Res. Techn. Inst. of Instrument Making - Kharkov - Ukraine Acad. of Sciences of Czech Republic Řež near Prague - Czech Republic Czech Technical University Prague - Czech Republic St. Petersburg State University - St. Petersburg - Russia

4 Principio di funzionamento del rivelatore a deriva di silicio

5 Camera a deriva di silicio ALICE-D4 Deriva Deriva segmentati 2 x 256 anodi Wafer di 5, silicio Neutron Transmutation Doped (NTD), Resistività 2-4 kω cm, spessore 300 µm, Area sensibile: cm 2 (83% dell area totale)

6

7 Dettagli del disegno: iniettori di carica e zona di raccolta linee di iniezione zona di raccolta di carica Catodi di guardia (passo 32 µm) piazzola di bonding iniettore MOS (ogni( 8 o anodo) Catodi di deriva (passo 120 µm) Partitore di tensione HV impiantato a bordo del rivelatore Anodi di raccolta (passo 294 µm)

8 Iniettori di carica in funzione

9 Iniettori: SDD beam test (agosto settembre 2004) Run 6317 (top side) Run 6245 (down side)

10 Zona di raccolta: elettroni arrivano sull anodo

11 Dettagli del disegno: partitore di tensione HV

12 Risoluzione spaziale (beam test del giugno 2003)

13 Produzione di massa: parametri di qualifica Misure sono suddivise in due fasi: Misure Preliminari Misure Complete (U bias = V) Diodo lungo( ) metri!: 1) corrente anodica 1) Caratteristica Corrente-Tensione 98% di anodi: I < 100 na / anodo, con viene misurata da 0 a -80 V; un valore medio < 10 na Corrente di buio < 5 U = -30 V 2) distributione di potentiale sui catodi 2) Caratteristica Tensione -Tensione sbilanciamento massimo di potenziale Condensatore MOS permette di fra i catodi di deriva corrispondenti vedere la qualità dell ossido: ΔU < 35 V 3) Curva Capacità - Tensione 2.0E+11 q/cm 2 < Qox < 7.0E+11 q/cm 2 UP half deriva deriva DOWN half 31 aghi H.V., lato n 128 aghi anodici 36 aghi H.V., lato p

14 Top side Stazione di prova a doppia faccia presso INFN Trieste SDD slid Bottom side

15 I-V measurement V-V measurement Esempio di output delle Misure preliminari SDD ALICE-D4 #49303 C-V measurement (p-side) C-V measurement (n-side)

16 Esempio di output delle Misure complete SDD ALICE-D4 #49303

17 Montaggio di microcavi HV sul rivelatore Cavo Wrap-around Cavo Transition Finestre per microsaldatura a ultrasuoni Cavo lungo HV Incollaggio e microsaldatura a filo di Alluminio Microsaldatura tipo TAB

18 Scelta della colla Per incollare i microcavi Transition e Wrap-around sulla camera a deriva, nonchè proteggere le microsaldature fra di loro, è stato scelto High Strength Transparent Silicone Rubber Compound RTV 615 Consigliata da industria (MIPOT, Cormons, Italy) Viscosità bassa penetra facilmente in fessure strette; si evitano bollicine d aria Trasparente facilita il controllo ottico degli assemblaggi realizzati Gommoso, non diventa mai rigido si evita lo stress meccanico sul rivelatore Cavo Transition : zona di microsaldatura fra piste HV e iniettori centrali Cavo Wrap-around : microsaldatura fra piste HV e catodi di deriva

19 Montaggio del cavo wrap-around sulla camera a deriva

20 Cavo wrap-around montato sulla camera a deriva

21 Modulo completo (rivelatore + microcavi + elettronica di frontend +elettronica di end-ladder) Molto difficile da realizzare ma anche molto bello!

22 Per una descrizione dettagliata della Camera a Deriva di Silicio per l esperimento ALICE (simulazione, strutture di base, soluzioni tecniche), VISITATE: