3D silicon sensors and module assembly for the ATLAS ITk pixel detector
L'actualització del Gran Col·lisionador d'Hadrons d'Alta Lluminositat (HL-LHC) presenta reptes sense precedents per als detectors de física de partícules i exigeix una major resistència a la radiació, una velocitat de dades més alta i una granularitat millorada. Per satisfer aquests r...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/695587 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/695587 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Física d'altes energies High-Energy Physics Física de altas energias Detectors de silici Silicon detectors Detectores de Silicio ATLAS ITk Ciències Experimentals 53 |
| Sumario: | L'actualització del Gran Col·lisionador d'Hadrons d'Alta Lluminositat (HL-LHC) presenta reptes sense precedents per als detectors de física de partícules i exigeix una major resistència a la radiació, una velocitat de dades més alta i una granularitat millorada. Per satisfer aquests requisits, l'experiment ATLAS està duent a terme una actualització important del seu sistema de seguiment/traçabilitat intern, l'Inner Tracker (ITk), que inclou un nou detector de píxels totalment de silici. Aquesta tesi se centra en el desenvolupament, caracterització i muntatge del que probablement sigui el component més crític del Detector de Píxels ITk d'ATLAS: els sensors de píxels de silici 3D més interns i la seva integració en mòduls triplet. El treball presentat comprèn un estudi exhaustiu dels sensors de silici 3D de diversos fabricants (CNM, FBK, SINTEF), i n'avalua el rendiment tant abans com després de la irradiació per simular l’ambient de radiació extrema del HL-LHC. S’hi descriuen tècniques de caracterització detallades, incloent-hi mesures elèctriques i proves amb feixos de partícules, la qual cosa demostra la robustesa i eficiència d’aquests sensors sota condicions exigents. A més, la tesi aprofundeix en les funcionalitats del xip de lectura front-end de píxels ITk i en destaca les característiques avançades com el sistema d’alimentació en sèrie amb reguladors shunt-LDO integrats i circuits de monitoratge interns. Una part significativa d’aquesta recerca es dedica al desenvolupament i validació del procediment complex de muntatge dels mòduls triplet, que integren els sensors 3D amb els ASICs de píxels ITk. Això inclou proves de recepció meticuloses (inspecció visual, metrologia, proves elèctriques inicials), l’optimització de tècniques de muntatge (col·locació automatitzada, distribució d’adhesiu, wire bonding) i una avaluació rigorosa del rendiment elèctric posteriors al muntatge. Proves elèctriques completes, incloent-hi l’anàlisi emprant eye diagrams per comprovar la integritat de les dades, calibratge de l’ADC, caracterització del SLDO i l'optimització detallada del rendiment de la matriu de píxels, confirmen la preparació dels mòduls per a la producció a gran escala. La validació exitosa d’aquestes tecnologies avançades i processos de muntatge és crucial per a la construcció del Detector de Píxels ITk d’ATLAS i contribueix directament al potencial de descobriments futurs del HL-LHC. |
|---|