R&D: I sensori 3D, caratteristiche

Presentazione sul tema: "R&D: I sensori 3D, caratteristiche"— Transcript della presentazione:

1 R&D: I sensori 3D, caratteristiche
Vantaggi: superficie elettrodi maggiore rispetto al caso dei planari campo elettrico più elevato distanze brevi (~50 μm) basse tensioni di svuotamento tempi di raccolta ridotti resistenza alla radiazione (radiation hardness) bordo attivo (Active Edge): uniformità del campo elettrico nel bordo del sensore pochi micron dell’area morta del sensore indipendenza da guard ring Svantaggi: maggiore capacità non uniformità del sensore difficoltà di produzione Dalla mia ricerca bibliografica I sensori 3D sono vantaggiosi xk… -Distanze brevi: di raccolta della carica generata per ionizzazione da una particella che attraversa lo spessore del substrato. - del segnale di un ordine di grandezza inferiori rispetto alla struttura planare Active edge: Possibilità diposizionare un elettrodo nel margine laterale del rivelatore, e formare una struttura chiamata bordo attivo, garantendo la riduzione a pochi micron dell’area morta del sensore la soppressione delle correnti create dal bordo nel sensore planare in regione del non completo svuotamento del sensore l’indipendenza da strutture aggiuntive tipo guard ring 1 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

2 3D vs planari maggiore resistenza alla radiazione
Depletion voltage <10 V 70V Edge sensitivity < 5 μm 500μm Charge 1MIP (300mm) 24000e- Capacitance 30-50fF 20fF Collection distance 50μm 300μm Speed 1-2 ns 10-20ns maggiore resistenza alla radiazione maggiore velocità di collezione Grazie alla configurazione di elettrodi, I sensori 3D possiedono una resistenza alla radiazione maggiore e una maggiore velocità di collezione delle cariche rispetto agli attuali sensori planari. Principali candidati per il prossimo rivelatore a pixel per sLHC. 2 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

3 R&D: 3D FBK 3D-STC (Single type Column): colonne di un solo drogante
colonne su singola faccia penetranti parzialmente 3D-DDTC (Double Side Double type Column): colonne di entrambi i drogaggi colonne su entrambe le faccie penetranti parzialmente nel substrato Entrambi hanno substrato di tipo p, diametro delle colonne 10 μm che penetrano su uno o su entrambi i lati del substrato. Colonne n+ (c. di giunzione) sono isolate (p-spray) mentre le p+ (c. ohmiche) collegate collegate fra loro tramite unica metalizzazione, elettrodo negativo (tensione di bias). 4 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

4 Attività di laboratorio: test beam
Caratterizzazione dei sensori utilizzando pioni a 180GeV/c π+ dell’ SPS del Cern, in presenza di campo magnetico Apparato sperimentale: attrezzatura e DuT inseriti all’interno del dipolo magnetico, con campo magnetico verticale di 1.6T 3 DuT: 1 planare, 1 Stanford a colonna passante, 1 FBK-3EM9 telescopio (Bonn Atlas Telescope - BAT) per la misura delle tracce costituito da tre piani di rivelatori a micro-strip sistema di trigger: 2 scintillatori in fronte al sistema di tracciatura e uno alla fine (Veto) Presa dati: TurboDAQ del Cern acquisiti circa 700 run con circa eventi per avere una buona statistica Scopo del telescopio misurare le intercette e gli angoli delle particelle incidenti X misurare proprietà come efficienza e risoluzione spazialedei DuT 6 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

5 Analisi L’analisi sta riguardato:
Time over Threshold (ToT) : studio della carica raccolta nel pixel charge sharing: suddivisione di carica tra i pixel (dovuto al passaggio della carica ionizzante tra più pixel o alla modifica del drift delle cariche ionizzante a causa dell’angolo di Lorentz prodotto da un campo magnetico) residui efficienza Nell’analisi non è stato preso in considerazione la regione di bordo dei sensori. Matrice completa 160 righe x 18 colonne in reltà dal 2-158, colonne 2-16 tutte con pixel standart (50 x 400) um2 . Da inserire layout dei pixel!!!! efficienza charge sharing 7 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

6 Misure effettuate a Trento
tensione di breeak down (misure I-V) capacità (misure C-V): legata al rumore??? Le faccio lunedì correnti di perdita: ??? Devo chiedere al prof. Dalla Betta lunedì laser: informazione sulla tensione di completo svuotamento. quando la quantità di carica raccolta satura  completo svuotamento rumore: esiste ma non è stata fatta Laser: quando la quantità di carica raccolta satura vuol dire che h raggiunto il completo svuotamento 6 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

7 Attività future Attività di laboratorio:
caratterizzazioni di dispositivi: test beam e attività di laboratorio a Udine – Cern sensori planari – STA – FBK (3D DTC 90 e 150 μm) anche col nuovo FE (Front End disponibile a Luglio) attività di laboratorio e collaborazione col’IRST di Trento Attività di software collaborazione iniziata con Cern - Oslo e SLAC analisi dei dati collezionata durnate I test beam per tutti i sensori Scopo del telescopio misurare le intercette e gli angoli delle particelle incidenti X misurare proprietà come efficienza e risoluzione spazialedei DuT 6 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

8 Buck up Scopo del telescopio misurare le intercette e gli angoli delle particelle incidenti X misurare proprietà come efficienza e risoluzione spazialedei DuT 6 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

9 Contributo Contributo personale:
contributo al setup dell’apparato sperimentale del test beam presa dati e partecipazione agli shifth dei test beam (Ottobre - Novembre) analisi dei dati Scopo del telescopio misurare le intercette e gli angoli delle particelle incidenti X misurare proprietà come efficienza e risoluzione spazialedei DuT 6 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade

10 Prima collisione registrata nel rivelatore a Pixel di ATLAS
- Dal 20 Nov LHC è in funzione - il 23 Nov prime collisioni - E = 900 GeV Nell’analisi non è stato preso in considerazione la regione di bordo dei sensori. Matrice completa 160 righe x 18 colonne in reltà dal 2-158, colonne 2-16 tutte con pixel standart (50 x 400) um2 . Da inserire layout dei pixel!!!! 8 Dottorando Andrea Micelli University of Udine ATLAS Pixel Upgrade