ATLAS: TS, 8/02/05

Il gruppo ATLAS - Udine

D. Cauz, M. Cobal, B. Delotto, C. del Papa, H. Grassmann, G. Pauletta, L. Santi

Inner DetectorSilicon PixelSilicon Strips

Transition radiation tracker

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• Pixel detector: – 3 inner barrels + 2 x 3

wheels– 50x400 m pixel– 140106 canali

• SCT – 3 Outer barrels + wheels– 80 m x 12 cm strip– 6 106 canali

• TRT– 4 mm radius straw tubes– 0.4 106 canali

Inner Detector

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HardwareProgettazione sensori (S. D’Auria) Test dei silici per il rivelatore a Pixel dell’ esperimento ATLAS (D.

Cauz) Coordinazione del test beam del rivelatore Pixel dal 2002 al 2004 (M.

Cobal) S/W di supporto (L.Santi)

Software per test dei silici (sistema computerizzato misure aplanarita’)

Definizione del ByteStream per il rivelatore a pixel. Mantenimento del codice nel software ufficiale di ATLAS (fino a Dicembre 2004)

Realizzazione del monitoring online per il rivelatore a pixel Fisica etc

Coordinazione gruppo fisica del top (fino a Luglio 2005) (M. Cobal) Coordinazione ATLAS Speakers Committee ( M. Cobal)

Attivita’ e responsabilita’ del gruppo

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Minima unita’ del rivelatore (1456 nel barrel, 288 nei dischi)

Area sensibile (tegola di sensori pixel al silicio) letta da 16 FE chips connessi via bump bonding ai sensori. I chips sono controllati da un Module Controller Chip (MCC) .

Routing del segnale effettuato da un circuito Flex-Hybrid incollato alla faccia inferiore del sensore

I Moduli

sensor

Flex HybridMCC

FE chipFE chip

pigtails

MCC4

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I wafers di Silicio

P-side N-side

Tile 1

Tile 2

Tile 3

Ogni tile (16.4x60.8 mm2): 328x144 celle a pixels: 50 mx400 m, 250 m di spessore.

–n+ pixel in materiale di tipo n, isolamento p-spray moderato

–Bias grid per effettuare test prima dell’ assemblaggio dei moduli.

–Silicio ossigenato per migliorare la resistenza alle radiazioni ed aumentare il tempo di permanenza a temperatura ambiente.

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Misurare 500 tegole buone (circa 200 wafer) su un totale di 2000 tegole (1000 CIS+1000 Tesla) prodotte.

Gestire la spedizione dei wafer dai laboratori alla ditta AMS, fungendo da centro di smistamento.

Il laboratorio dei Silici, completato nel 1997, ha contribuito alla scelta ed al design finale dei sensori per il rivelatore a pixel di ATLAS

Dal 2001 sono cominciati i test di pre-produzione e produzione dei sensori (CIS e Tesla) scelti dall’ esperimento.

Test dei silici a Udine

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Il laboratorio dei Silici

una “probe station” per la manipolazione e test dei wafer .

una camera pulita (18 m2) per il lavoro sui wafer di silicio

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Protocollo di misura dei test di qualita’

I test di qualita’ sui wafers sono effettuati in accordo con l’ ATLAS Pixel Sensor Quality plan.

Test di tipo ottico, meccanico, elettrico e di aplanarita’ da realizzarsi nei vari siti in condizioni standard di temperatura (20oC< T< 24oC), umidita’ (< 50%), in camera pulita, con filtri per l’ aria e condizionatori.

Per garantire risultati confrontabili lungo tutto il periodo di misura e tra i vari laboratori, si effettuano calibrazioni e cross- calibrazioni.

Rate di misura: 1 wafer/giorno8

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Misure C-V -> Depletion Voltage Vdep: voltaggio per il quale si raggiunge il plateau nel plot C-V. Da questo Operational Voltage Vop: max(150

V, Vdep+50V Resistivita’: d2/ (2Vdepesi0)

Breakdown voltage Vbd: Voltaggio max a valore di corrente I <2mA per tiles, I<100nA per single chips, I<25nA per mini chips.

Slope di corrente : Iop/I50.

Test elettriciC-Vdiodes

I-Vtiles

Misure I-V --per tiles, single chips e minichips

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Status

• Udine ha misurato un quarto dei sensori prodotti per i due layer piu` esterni e gli end-cap:– ~250 tegole buone (prodotte da CiS)– ~250 tegole buone (prodotte da ONS)

• Udine e` impegnata nella misura di un terzo dei sensori che saranno prodotti per il layer piu` interno (B-layer)– Altre 250 tegole buone

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Il lavoro e’ documentato nella nota:

INFN/AE-05/01

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• Installazione e 3 settimane di presa dati : 26 Giugno – 2 Luglio, 12-25 Agosto

• Testati moduli completi, di produzione provenienti da 3 diversi siti di produzione gia’ qualificati.

– sensori di silicio ossigenato CiS– FE-I3 +MCC-I2 –per la prima volta su fascio– Bump-bonding :AMS (Indio) e IZM (Pbsolder)– Non irraggiati (7) e IRRAGGIATI (7)

stri

p 1

Moduli test Piazzati in

ColdBox

TDC start stop generatore di onda quadra a 40 MHz

trig

ger

scin

tilla

tor

stri

p 2

stri

p 3

stri

p 4180 GeV Test Beam

Fascio H8

Quattro piani di microstrip

Test Beam 2004

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•Programma: voltage scan per tutti i moduli irraggiati

• Scan in angolo di diverse condizioni operative, per comprendere i diversi contributi all’(in-)efficienza di rivelazione, :

–Pixel dead time: 2 diversi TOT tuning (15 e 30 per 20K e-)–Column dead time: Fast column-clock 40 Mhz readout, Slow column-clock 20 MHz readout –End of Column buffer occupancy e column latency: 2 diversi valori di latenza: 130 e 255

•Riproduzione di situazioni “realistiche” di flusso di particelle –Fascio a intensita’ normale e ad alta intensita’ : da 1 a 7.3*10**7 particelle/cm2/s (~2XB layer)

•Verifica sul campo della duplicazione hardware degli hit con basso ToT (solo analisi software su dati 2003) :

– esaminati 4 valori di soglia per la duplicazione.

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Fisica del top: Il gruppo top in ATLAS (co-coordinato da M. Cobal), conta adesso ~ 50 persone ha gia’ svolto un notevole lavoro (note ATLAS, pubblicazioni, presentazioni a conferenze, TDR dell’ esperimento ATLAS)

SUSY: si conta continuare in ATLAS l’attuale lavoro in CDF(Giordani)

Recentemente e’ sorta una collaborazione tra Udine, NIKHEF ed il centro di Fisica Teorica di Miramare (C. Verzegnassi) per lo studio degli effetti SUSY virtuali sulla produzione di top.

In questo ambito: “LHC day” Workshop, in via di organizzazione a Trieste il 25 Maggio

Fisica

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Primo passo verso una proficua collaborazione !!

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