CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 1 Laboratoř polovodičových detektorů - stav a perspektivy -

Prezentace na téma: "CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 1 Laboratoř polovodičových detektorů - stav a perspektivy -"— Transkript prezentace:

1 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 1 Laboratoř polovodičových detektorů - stav a perspektivy -

2 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 2 Laboratoř polovodičových detektorů Úvodem trochu historie Od DELPHI a RD19 k ATLAS Spolupráce s TESLA Sezam Naše účast v ATLAS Pixels Perspektivy: W-Si kalorimetr pro příští e+e- collider

3 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 3 Projekt RD19 v CERN – výzkum a vývoj pixelových detektorů Členy kolaborace od r. 1992. Účast na analýze dat z test beamu. V dílnách FzÚ bylo vyrobeno počítačově ovládané zařízení pro manipulaci detektory ve svazku.  poprvé systematicky studována závislost rozlišení Si detektorů na úhlu dopadajících částic.

4 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 4 RD19&DELPHI – studium úhlové závislosti rozlišení Klesající poměr jednohitových klastrů s rostoucím úhlem Poněkud „překvapivé“ zhoršení rozlišení od určitého mezního úhlu  ukázána závislost na: - tloušťce detektoru, - prahu (threshold) elektroniky, - V bias, pokud je níže V fd

5 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 5 DELPHI Very Forward Tracker Příčný řez senzorem VFT Pixel modul Wafer layout

6 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 6 Od ICM Praha k TESLA Sezam S použitím GDS filu z Marseille byla zahájena prototypová výroba testovacích struktur a prototypů senzorů a la DELPHI v ICM Praha. Zkušenost z této prototypové výroby ukázala, že u nás existuje příslušné „know-how“ a potřebné technologie. Ale také, že tato výroba je velmi náročná. Senzory DELPHI jsou typu „p on n“ a vyžadují jednostrannou litografii. Pro zvýšení radiační odolnosti senzorů byla pro ATLAS zvolena koncepce tzv. „n on n“ vyžadující dvoustrannou litografii. Taktéž s prototypovou výrobou detektorů a la ATLAS jsme původně začali v ICM Praha. Avšak po zániku ICM poslední technologické operace bylo třeba dokončit v TESLA Sezam, Rožnov p.R. Tím se datuje naše spolupráce.

7 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 7 Dvoustranná litografie 250 mic. Strana „P“ Strana „N“ p-n přechod na začátku p-n přechod po dávce cca 10 14 p/cm 2

8 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 8 Spolupráce s TESLA Sezam Těžko si lze představit začátek spolupráce s TESLA Sezam bez přispění Vlastimila Jurky (FzÚ Cukrovarnická, dříve ICM), který vypracoval technologický proces, vyrobil kvalifikační vzorky pro „market survey“ a dosud funguje jako konzultant. Každá etapa: market survey, pre-production I, pre-production II, znamenaly dramatické zlepšení kvality detektorů, jak je demonstrováno na následujícím snímku. Některé parametry se zlepšily o více než o řád. K tomuto pokroku významně přispěli Michal Tomášek a Jiří Popule operativním proměřováním vzorků a konzultováním s experty TESLA Sezam.

9 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 9 Basic characteristics 3-Tiles - New delivery Good Tiles - Old delivery Significant improvement of leakage current !

10 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 10 Další spolupráce s TESLA Sezam Úspěšná spolupráce na ATLAS vedla k úvahám o účasti na stavbě pixelového detektoru pro experiment D0 ve Fermilab. Ukázalo se však, že pro D0 je nereálné vybudovat tento detektor do r. 2004-5. O detektory z TESLA Sezam však projevil zájem experiment BTeV ve Fermilab (obdoba LHCb). Tesla zahájila výrobu prototypů pro tento experiment. Zkušenosti z této výroby se kladně odrazí též na kvalitě detektorů pro ATLAS.

11 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 11 Vnitřní detektor ATLAS

12 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 12 Pixelový modul ATLAS

13 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 13 Work in Progress Disks Electronics Sensors Module Control Chips Hybrids Staves MCM-D Praha Udine Dortmund New Mex.

14 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 14 Práce na ATLAS Práce na ATLAS tvoří hlavní část naší činnosti v současné době. Měření detektorů v laboratoři: M.Tomášek, J.Popule + M.Bazalová, O.Kvasnička. Test beam: L.Tomášek, J.Valenta + M.Bazalová Data Acquisition: L.Tomášek, J.Valenta SW měření + Database: M.Tomášek Ozařování, radiační odolnost: P.Šícho Vybavení laboratoře: J.Popule, L.Stupka

15 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 15 Budování laboratoře Pro potřeby W-Si TESLA a dalších projektů (v to počítaje ATLAS) probíhá další budování laboratoře. Řezačka substrátů DISCO DAD 2H6T

16 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 16 Výhledy do budoucna Dobře fungující spolupráce s TESLA Sezam a existující vybavení laboratoře vytváří dobré podmínky pro uplatnění v budoucích experimentech. Takováto možnost se nabízí v projektu elektromagnetického kalorimetru pro experimenty na příštím e+e- lineárním urychlovači. Je stále více zřejmé - potvrzují to dosavadní zkušenosti a simulace, že optimálním radiátorem pro elektromagnetický kalorimetr je wolfram a jako aktivní čidla Si padové detektory.

17 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 17 W-Si elektromagnetický kalorimetr - Depozice energie v malém prostoru. -Kalorimetr funguje do značné míry jako „tracker“.  Přesnost mnohým připomíná snímky z bublinových komor.

18 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 18 SI - W elektromagnetický kalorimetr Na vývoji elektromagnetického kalorimetru spolupracujeme s Ecole Polytechnique. Jsme odpovědni za design senzorů. Plánujeme účast na vývoji a testování elektroniky, účast na montáži mechaniky a ozařování na svazku. Dosud jsme v TESLA Sezam vyrobili jednu před-prototypovou sérii. Vzorky plně vyhovují požadavkům na kvalitu. V současné době probíhá finalizace designu prvního prototypu senzorů, které v konečné fázi RD budou použity pro funkční modul určený pro ozařování na svazku.

19 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 19 SI - W elektromagnetický kalorimetr cca 3000m 2 Si detektorů

20 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 20 Si wafer layout 0.5 mm

21 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 21 Electrical characterization

22 CČF – Minikonference 2002, 19. březen 2002Václav Vrba 22 E-flow Srovnání výsledku „klasické“ a vyvíjené kalorimetrie s W-Si E- Calorimetry