Створення та тестування модулів мікростріпового кремнієвого детектора експерименту ALICE - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук СТВОРЕННЯ ТА ТЕСТУВАННЯ МОДУЛІВ МІКРОСТРІПОВОГО КРЕМНІЄВОГО ДЕТЕКТОРА ЕКСПЕРИМЕНТУ ALICE Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Науковий консультант: доктор фізико-математичних наукДослідження ультра-релятивістських зіткнень важких іонів має на меті вивчення властивостей різних станів ядерної матерії, і на сьогоднішній день є найбільш амбіціозним з усіх проектів, які дійсно реалізуються у фізиці високих енергій. Непрямі докази утворення нової форми речовини, яка характеризується також відновленням кіральної симетрії, були знайдені в експериментах на SPS CERN; нещодавно, сигнали, можливо кольорової, деконфайнованої, непрозорої субстанції спостерігалися в експериментах на RHIC. Визначення треків частинок в детекторі ALICE на відстанях менших за 45 см від точки зіткнення буде визначатись за допомогою внутрішньої трекової системи (ВТС), яка складається з шести циліндричних шарів кремнієвих детекторів. Робота була частково підтримана фондами італійського національного інституту ядерної фізики (INFN) в рамках досліджень за програмою “Sviluppo dei rivelatori a micro-strisce di silicio per ALICE in LHC” (Розробка мікростріпових кремнієвих детекторів для ALICE на LHC) протягом періоду 2003-2006 рр., та стипендією консорціуму міжнародного розвитку університету міста Трієст, Італія (C.S.I.U.T.) на проведення досліджень у 2006-2007 за темою “Hydrodynamic approach for the description of the spectra and correlations of identical particles in heavy-ion collisions at LHC”. Запропоновано новий метод визначення просторової роздільної здатності детекторів, який для телескопу з кількістю детекторів пять або більше явно повязує просторову роздільну здатність кожного детектора з невязками підгонки треків і геометрією телескопу, дозволяючи одержати просторову роздільну здатність детекторів, що входять до складу телескопу, без традиційного використання ітераційної процедури.У підрозділі 1.3 обговорюються фізичні принципи роботи мікростріпового детектора та особливості конструкції мікростріпових детекторів, що використовувались в експериментах з фізики високих енергій, особливості зчитування сигналу з детектора та приєднання електроніки зчитування. Оскільки практично не можливо створити таку кількість однакових пристроїв, виникає необхідність вивчення характеристик кожного сенсора та кожного модуля з метою створення умов для його ефективної роботи в фізичному експерименті та розробки алгоритмів та програм виділення корисного сигналу з детектора. Результати вимірювань показали, що конструкція модуля забезпечує гарне відношення сигнал/шум, який знаходиться в діапазоні значень 40-75, за винятком сенсорів одного з виробників, де відношення сигнал/шум на n-стороні було досить низьким ~18, що повязано з високим рівнем шуму, причиною якого була висока міжстріпова ємність, внаслідок використання металевих польових структур в конструкції сенсора. Значна доля кластерів, близько 65 %, що складались з одного стріпа, не дозволяла використовувати ділення заряду між стріпами для визначення координати, обмежуючи, таким чином, просторову роздільну здатність у середньому на рівні 17 мкм по координаті x та 800 мкм по y. На одній стороні, яку називають р-сторона, імплантовано стріпи р-типу, на іншій стороні, відповідно n-сторона, імплантовано стріпи n -типу.Показано, що модуль двостороннього стріпового детектора, складеного з використанням одноточкового ультразвукового зварювання і призначеного для ВТС ALICE, при використанні розроблених алгоритмів обробки сигналу, забезпечує реєстрацію МІЧ з точністю 17 мкм та 800 мкм по r? та z координатам (в системі координат експерименту ALICE) відповідно, ефективність близькою до 99 % і забезпечує відношення сигнал/шум в діапазоні 40-75. Запропоновано новий метод визначення просторової роздільної здатності стріпових детекторів, на основі вимірювань треків частинок, який явно повязує просторову роздільну здатність з невязками підгонки треків і геометрією телескопу, дозволяючи одержати просторову роздільну здатність детекторів, що входять до складу телескопу, без традиційного використання ітераційної процедури. Встановлено, що при тривалому докладанні напруги зміщення до сенсорів SINTEF з поверхнею і при наявності різниці потенціалів на перехідному конденсаторі, виникає коротке замикання стріпів на р-стороні сенсора внаслідок перерозподілу іонів на поверхні та у шарі пасивації так, що додатній заряд на границі Si-SIO2 компенсується, і це призводить до зміни типу провідності приповерхневого шару.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ