Nuevos detectores para el Petalet de ATLAS
XXXIV Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física
C.Lacasta1, C.García1, U. Soldevila1, D. Santoyo1, J.V. Civera1, R.Marco1, P.Bernabeu1, F.González1, S.Martí1, M.Ullán2, V.Benítez2
1 Instituto de Física Corpuscular (IFIC,CSIC-UV) 2 Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB)
Introducción Mejoras en LHC
Detector Interno
Fase 0
capa adicional en el detector píxel
(IBL)Fase I
posibilidad de reemplazar todo el sistema píxel Fase II
reemplazar el actual TRT y usar un tracker todo de strips de silicio
Planes para el Detector Interno:
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIV Reunión Bienal de la
Real Sociedad Española de Física
FASE 0
[5-20]
fb-1
FASE I
[50-100]
fb-1 [300-400]
fb-1
FASE II
[2000-3000]
fb-1
HL- LHC HL- LHC
2
Trabajo en el IFIC EndCaps
Contribuye a la medida de momento, parámetro de impacto y posición de vértices
Usa detectores de silicio de microbandas (strips)
EndCap SCT Nuevo diseño
Diseñado por David Santoyo (IFIC-Valencia)
Formado por tres módulos
distintos
Formado por módulos
iguales (pétalos)
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R = 60cm R = 97cm
Los pétalos de Atlas
Sensores
Fibra de carbono + honeycomb
Tubería de acero + espuma de fibra de carbono (pocofoam)
Sandwich
Pruebas térmicas
Pruebas mecánicas
Pruebas térmicas
Pruebas mecánicas
2 prototipos
(sin servicios ni detectores)Comprobar que no sufren deformaciones
Comprobar que no sufren deformaciones
Fabricados en EE.UU
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) 64.76 cm
20.4 cm 7,48 cm
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Termografía del pétalo
“Sarcófago” de metacrilato
(unidad de mecánica)◦ Cámara infrarroja
◦ Pétalo
◦ Aire seco
(H ~ 0%)para evitar condensación
Conseguir bajar la temperatura para disipar el calor de los chips
Conseguir bajar la temperatura para disipar el calor de los chips
25ºC
- 30ºC Tuberías
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Termografía del pétalo Medidas realizadas
Top1 Top2
Bottom1 Bottom2
T(ºC)
t(min)
Tra en función del tiempo Observar si en distintas regiones se
alcanzan temperturas similares Tra en función del tiempo Observar si en distintas regiones se
alcanzan temperturas similares
Tra a lo largo de una línea Observar evolución de la temperatura en una región dada
Tra a lo largo de una línea Observar evolución de la temperatura en una región dada
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) Tubería
Superior Tubería
Inferior
T(ºC)
CO2
CO2
Apertura CO2
ΔT ~ 40ºC
-30ºC
-30ºC
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Metrología del pétalo
Sistema Óptico
Sistema Láser
Sistema de Vision
Sistema de Contacto
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Metrología del pétalo Medidas realizadas
Brookhaven – Front Side (laser)
0.05
0
- 0.05
- 0.1
- 0.15
0.06
0.02
- 0.02
- 0.06
- 0.1
Valencia – Front Side (vision) Valencia – Front Side (vision) 2D
Brookhaven – Front Side (laser) 2D
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIV Reunión Bienal de la
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Resultados Pétalo
Desviaciones Máximas
Brookhaven Valencia
Laser
(horizontal) Óptico
(vertical) Laser
(vertical) Visión
(horizontal) Contacto
(vertical)
~ 80 μm ~ 90 μm ~ 90 μm ~ 80 μm ~ 80 μm
Valores obtenidos por Brookhaven y Valencia
Compatibles
Los resultados antes y después de las pruebas térmicas
Similares
Máxima desviación obtenida
<100 μm
Aceptable T
raMedia T
raMínima
(-28 ± 0.5) ºC (-30 ± 0.5)ºC
Termografía Termografía
Metrología Metrología
Valores dentro de las especificaciones
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Del Pétalo al Petalet
Nos concentramos en un concepto más pequeño que nos ayude a entender mejor el modelo completo
Elegimos la zona donde el pétalo se divide en dos columnas de sensores
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIV Reunión Bienal de la
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Sensores del Petalet CNM Barcelona
Strips construidos con un estereo ángulo No rotamos el detector
Strips no paralelos a los bordes del detector
Los strips de dos extremos no alcanzan la zona de soldadura
Los strips huérfanos se conectan al último strip completo no existen áreas muertas
Disponemos de detectores de tamaño real y varios minis con diferentes diseños y tecnologías (one metal / double metal)
Top Left Top Right
Big
Large Pitch 92μm
Small Pitch
58μm
XSmall Pitch 45μm 0.99 cm
2 cm
1.4 cm 0.82 cm 8.6 cm
8.07 cm
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Doble cara
Sensores del Petalet Curvas IV y CV
120 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Small Sensors -- IV curves
LP_6214_1 (1M) LP_6271_6 (2M) SP_6214_1 (1M) SP_6271_6 (2M) x_SP_6215_5 (1M) x_SP_6272_10 (2M)
Voltage (V)
Current (uA)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0 50 100 150 200 250 300
Small Sensors -- CV curves
LP_6214_1 (1M) LP_6271_6 (2M) SP_6271_12 (2M)
x_SP_6215_4 (1M)
Voltage (V)
1/C2 (1/nF2)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0 10 20 30 40 50 60 70
Full Size Sensors -- IV curves
Big Sensor Top Right Top Left
Voltage (V)
Current (uA)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Full Size Sensors -- CV curves
Big Sensor Top Right Top Left
Voltage (V)
1/C2 (1/nF2)
Sensores del Petalet Curvas IV y CV
13V
breakdownV
FDFull Size Sensors
Big Sensor 180 V 110 V
Top Right > 200 V 80 V
Top Left > 200 V 80 V
Small Sensors
Large Pitch > 200 V 70 V
Small Pitch > 200 V 90 V
xSmall Pitch > 200 V 70 V
V
breakdown> 180 V
V
breakdown> 180 V V V
FDFD> 70 V > 70 V
Sensores del Petalet Eficiencia de Carga recolectada (CCE) *
14Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIV Reunión Bienal de la
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Las medidas se realizan con el sistema Alibava
(A Liverpool Barcelona Valencia system)
Utilizamos una fuente láser y una fuente beta (
90Sr) y obtenemos la carga máxima que nuestro detector puede recoger
(1 mip genera 80 pares/μm en un grosor de 300 μm obtendremos 24Ke-) Para cada valor del voltaje obtenemos el máximo número de cuentas recogidas utilizando el setup láser y las calibramos con las cuentas recogidas mediante el setup beta.
Collected Charge = (24.6 ± 0.5) Ke-
Representando el máximo número de cuentas en función del voltaje obtenemos la carga total recogida por el detector
*Medidas realizadas con el detector TopRight 6272-W02 (double Metal)
Sensores del Petalet Scan Láser (análisis strips)
15 Acercamos/alejamos el láser al detector (dirección z)
Encontramos el valor óptimo mirando el RMS de la señal
Enfocamos en ese valor de Z
Hacemos un scan perpendicularmente a los strips (dirección x) y miramos la señal captada por cada uno de ellos
Laser scan
Z = 11.95 mm
Sensores del Petalet Scan Láser (análisis strips)
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Posición del láser en función del canal
(número de eventos en código de colores)
Presencia de canales ruidosos
Todo el detector está activo
Laser: 1060nm (infrarojo cercano)
Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIV Reunión Bienal de la
Real Sociedad Española de Física
Amplitud de la señal láser en función de la posición
El láser ‘rebota’ en las capas de aluminio de los strips
(ausencia de señal)
Buena distinción de canales, no
existen acoplos de señal
Conclusiones y Actividades Futuras
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Se han realizado pruebas mecánicas y térmicas sobre los prototipos de fibra de carbono del Pétalo obteniendo valores que se encuentran dentro de las especificaciones de Atlas
Máxima desviación obtenida < 100 μm
Mínima temperatura alcanzada ~ -30ºC
Pétalo
Se ha llevado a cabo la caracterización de los detectores fabricados por el CNM
(Barcelona) Curvas IV y CV Vbreakdown > 180 V , VFD > 70 V
Eficiencia de recolección de carga (24.6 ± 0.5) Ke-
Se ha hecho un estudio de la integridad de los strips mediante un scan láser
Determinación de canales ruidosos que pueden extraerse de posteriores análisis
No existe presencia de acoplos entre canales. Todos los strips son distinguibles
Realizar las mismas pruebas en los detectores que faltan y comparar tecnologías (one metal/double metal)
Petalet
- Muchas gracias por su atención - - Muchas gracias por su atención -
Nuevos detectores para el Petalet de ATLAS
XXXIV Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física
15 - Julio - 2013
C.Lacasta
1, C.García
1, U. Soldevila
1, D. Santoyo
1, J.V. Civera
1, R.Marco
1, P.Bernabeu
1, F.González
1, S.Martí
1, M.Ullán
2, V.Benítez
21 Instituto de Física Corpuscular (IFIC,CSIC-UV) 2 Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB)
