Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1999
Programm und Abstracts der Sitzung T 209

Lasertestsystem zur Qualitätskontrolle von Silizium-Detektormodulen für den SCT im ATLAS-Experiment

•M. Rogalla, Z. Dolezal, M. Hornung, J. Ludwig, G. Rieth, C. Ketterer, K. Runge und A. Söldner-Rembold
Albert-Ludwig-Universität Freiburg, Fakultät für Physik, Hermann-Herder-Straße 3, D-79104 Freiburg

Der Vertexdetektor im ATLAS-Experiment am LHC wird in Vorwärtsrichtung mit Silizium-Streifenzählermodulen realisiert. Die Streifenzähler werden mit binärer Elektronik ausgelesen. In Freiburg wurde ein Laserteststand zur Qualitätskontrolle der Streifenzähler und deren Ausleseelektronik aufgebaut. Ziel ist es, defekte Streifen auf dem Detektormodul zu identifizieren sowie die Gleichmässigkeit der Ansprechwahrscheinlichkeit der binären Auslese zu untersuchen.

Ein Laser-Alignment-System für den CMS-Silizium-Tracker

•B. Wittmer, J. Breibach, W.H. Gu, K. Lübelsmeyer, D. Pandoulas, R. Siedling und St. König für die CMS-Kollaboration
I. Physikalisches Institut RWTH-Aachen 52056 Aachen

Das CMS-Experiment am zukünftigen LHC ist mit einer inneren Spurkammer (Tracker), bestehend aus Silizium-Streifendetektoren, ausgestattet, die es ermöglicht, mit hoher Genauigkeit Impulse zu vermessen und Vertizes zu bestimmen. Die hohe Anzahl der Teilchenspuren, die in einem Ereignis auftreten können, erfordert den Einsatz von effizienten Spurerkennungs-Algorithmen, die wiederum auf die genaue Kenntnis von Lage und Ausrichtung der einzelnen Detektor-Elemente angewiesen sind. Es wird ein System vorgestellt, das mit Hilfe von IR-Laser-Strahlen Bewegungen und Verformungen der Silizium-Spurkammer mit hoher Genauigkeit bestimmen kann. Erste Messungen zur Auslegung und Dimensionierung werden präsentiert. Die wesentlichen Parameter, sowie die erwartete Auflösung des Systems, werden diskutiert.

Der Intermediate Silicon Layers Detektor des CDF Experiments. Design und Fortschritt

•Frank Hartmann, Thomas Müller, Andreas Heiss, Hans Wenzel und Marcus Schilling
Institut für Experimentelle Kernphysik, Universität Karlsruhe, Engesserstr. 7, 76128 Karlsruhe

Der CDF Detektor wird im Jahr 1999 für die nächste Datennahme am Tevatron erweitert.
Insbesondere wird der Spurendetektor ersetzt durch ein System von Siliziumstreifendetektoren (SVX II und ISL) mit 7 Lagen und 1.95 m Länge, sowie eine neue Driftkammer. Speziell der ISL wurde entworfen, um die Spurrekonstruktion zu verbessern, die Auslese in den Vorwärtsbereich zu erweitern und die Verbindung zwischen dem inneren SVX II und der Driftkammer zu ermöglichen. Zusammen mit dem SVX II wird ein alleinstehender 3 dimensionaler Silizium-Spurendetektor realisiert. Wir präsentieren die mechanischen Entwürfe, die Ausleseelektronik und geben einen Überblick über die Planung einer aktiven Anpassung der Detektorlage bezüglich der Strahlachse und dessen Kontrolle.

Die CDF Silizium Sensoren, prozessiert auf 6'' Wafern

•Frank Hartmann, T. Müller, A. Heiss, H. Wenzel und M. Schilling
Institut für Experimentelle Kernphysik, Universität Karlsruhe, Engesserstr. 7, 76128 Karlsruhe

Siliziumstreifensensoren werden auf runden Siliziumscheiben prozessiert und danach auf die gewünschten Formen und Größen zugeschnitten. Um den Aufwand und die Kosten, einen ``großen'' Sensor herzustellen, zu minimieren, wird ein möglichst großes Substart als Basismaterial benutzt. Bis heute lag die Grenze der technischen Verarbeitbarkeit bei 4 Zoll großen Siliziumscheiben. Die Hälfte der Sensoren für CDF werden jedoch von Micron Semiconductors aus 6 Zoll Siliziumscheiben hergestellt. Wir präsentieren die Probleme und Lösungen, welche sich durch die neue Technologie ergeben haben.

Entwicklung und Bau von Detektormodulen für das ATLAS-Experiment

•M. Hornung, Z. Dolezal, M. Rogalla, J. Ludwig, G. Rieth, C. Ketterer, K. Runge und A. Söldner-Rembold
Albert-Ludwig-Universität Freiburg, Fakultät für Physik, Hermann-Herder-Straße 3, D-79104 Freiburg

Für den Vorwärtsdetektor des Semiconductor Trackers (SCT) im ATLAS" Experiment werden ca. 2000 Detektormodule benötigt. Die Module bestehen aus zwei oder vier einzelnen Silizium-Streifenzähler mit jeweils 768 Streifen (ca. 80 mm pitch), die unter einem Winkel von ± 20 mrad mit der Rückseite zusammengeklebt werden. Als Träger der Detektoren dient eine kreuzartige Konstruktion aus TPG (Thermal Pyrolitic Graphite) und Aluminiumnitrid. Das TPG soll dabei die entstehende Wärme ableiten, während das AlN zur Stabilisierung dient. Die Ausleseelektronik wird auf einer flexiblen Kapton Schaltung positioniert, die auch hier wegen guter Wärmeableitung auf ein Substrat aus TPG aufgeklebt ist, wobei eine ausreichende mechanische Stabilität durch zusätzliche Lagen aus Kohlefaser erreicht wird. Für die elektrische Verbindung der Detektoren mit der Elektronik werden Glaspitchadapter verwendet, die gleichzeitig den Stereowinkel von ± 20 mrad ausgleichen, so daß die Auslesechips auf der Leiterplatte parallel angeordnet werden können. Die Montage der Module muß mit hoher Präzision erfolgen. Die Positioniergenauigkeit der Siliziumzähler muß in Richtung der magnetischen Ablenkung ± 5 mm betragen. Hierfür wurde eine spezielle Montagevorrichtung gebaut. Alle Montagearbeiten müssen in einem klimakontrollierten Reinraum bei einer Temperaturkonstanz von ± 0,5 ^°C erfolgen. Ebenso ist eine genaue Qualitätskontrolle notwendig, die beispielsweise mit einem sehr präzisen Meßmikroskop sowie mit einem sorgfältig justierten Laser-Testsystem erfolgt. Das Auslesen der Siliziumzähler erfolgt mit eigens dafür entworfenen ASIC's. Hierbei werden die analogen Signale der Zähler in binäre Signale umgewandelt. Die Kommunikation mit der externen Elektronik erfolgt optisch über Glasfaserverbindungen. Die Elektronik für die Umwandlung der elektrischen in optische Signale befindet sich ebenfalls auf dem flexiblen Kaptonhybrid. Es wird der Aufbau der Module und des Kaptonhybrids sowie die Montagevorrichtungen vorgestellt, wobei besonders die geforderten Positioniergenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem wird auf die ASIC's und die optoelektronische Auslese eingegangen.

Messungen an ATLAS Pixel Detektor Modulen in MCM-D Technologie

•O. Bäsken, K.H. Becks, J. Drees und P. Gerlach
ATLAS Kollaboration und Fachbereich Physik, Bergische Universität - GH Wuppertal, Gaußstraße 20, 42097 Wuppertal

Für das ATLAS Experiment am CERN ist ein Pixel Vertex Detektor aus über 2000 Modulen geplant. Jedes dieser Module stellt mit 16 Auslesechips und einem Kontrollchip über 60000 Detektorelemente zur Verfügung. Einer der Ansätze für den Aufbau dieser Module nutzt die "`Multi Chip Module - Deposited"' (MCM-D) Technolgie. Diese erlaubt es unter Verwendung von Kupfer als Leiter und Benzocyclobuten (BCB) als Dielektrikum bis zu fünf Leiterbahnebenen für die Verbindung der Elektronik zu nutzen. Der aktuelle Stand dieser Entwicklung und erste Messungen an kompletten Modulen werden in diesem Vortrag vorgestellt.

Elektrische Tests an Bump-Bond-Strukturen sowie Tests von GaAs Pixeldetektoren mit integrierter Ausleseelektronik in Honeywell RICMOS IV Technologie

•J. Breibach, W. Gu, W. Karpinski, Th. Kubicki, K. Lübelsmeyer, Th. Mäsing, G. Pierschel und C. Rente für die CMS-Kollaboration
I. Physiklisches Institut RWTH, 52056 Aachen

Für die Verbindung von GaAs Pixeldetektoren mit einer integrierten Ausleseelektronik wurde ein Indium-Bump-Bond-Prozess entwickelt [1]. Das elektrische Verhalten von Pixeln, die mittels dieses Prozesses kontaktiert wurden, werden mit denen unbehandelter Dioden verglichen. Des weiteren werden Untersuchungen zur Ausbeute dieses Prozesses präsentiert. Mit Hilfe des Bond-Prozesses wird ein GaAs-Pixeldetektor mit 22×32 Pixeln mit einem integrierten Auslesechip in strahlenharter Honeywell RICMOS IV-Technologie [2] verbunden. Messungen an diesem Hybriden werden in Hinblick auf den Einsatz am CMS-Experiment vorgenommen. Diese Aktivitäten werden in Zusammenarbeit mit dem Paul Scherrer Institut in Villigen/CH durchgeführt.

[1] J.Breibach et al.,Beam Test Results with a GaAs Pixel Detector, to be published at NIM in the proceedings of the International Conference on Particle Physics and advanced Technologies, Como October 1998

[2] W.Karpinski et al., Pixel Readout Electronics in Honeywell SOI CMOS, to be published in the proceedings of the fourth Workshop on Electronics for LHC Experiments, Rome 21-25 September 1998

Thermosimulation von Modulen im ATLAS-SCT

•C. Ketterer, Z. Dolezal, M. Hornung, J. Ludwig, G. Rieth, M. Rogalla, K. Runge und A. Söldner-Rembold
Albert-Ludwig-Universität Freiburg, Fakultät für Physik, Hermann-Herder-Straße 3, D-79104 Freiburg

Im ATLAS Semiconductor Tracker (SCT) befinden sich 10000 Module mit p/n-Si-Streifendetektoren. Jedes dieser Module besitzt ein Hybrid mit zwölf Auslesechips, die insgesamt eine Leistung von 4.5W abgeben. Das Hybrid kann entweder aus einem BeO-Substrat mit Borsilikat- und Gold-Layern oder einem in Kohlefasern eingeschlossenem TPG-Substrat mit Kapton- und Kupfer-Layern aufgebaut werden. Für beide Varianten werden Thermosimulationen vorgestellt und miteinander verglichen.

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Zuletzt geändert am 21.10.1999

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