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ATLAS Pixel Lab-Silici

Il Laboratorio

L'attività principale del laboratorio si concentra sull’aggiornamento del tracciatore dell’esperimento ATLAS in vista del programma di alta luminosità dell’acceleratore LHC (Fase 2).
La luminosità di un collisionatore indica il numero di eventi per unità di superficie (sezione d'urto) e unità di tempo e direttamente proporzionale al numero medio di collisioni che si verificano in un bunch crossing. Questo aumenta sensibilmente il rateo di particelle che penetrano nei rivelatori, rendendo così necessario un aggiornamento dell'intero sistema di rivelazione.


Ciò è particolarmente vero per il tracciatore, ovvero la porzione più vicina al punto di impatto dei fasci e che è dedicata alla ricostruzione delle traiettorie e dei vertici in cui si generano le particelle cariche; per la Fase2 ATLAS verrà dotato di un tracciatore (ITk – Inner Tracker) interamente composto da dispositivi di rivelazione in silicio. A Udine l’attività, in collaborazione con diversi istituti italiani ed esteri, si rivolge principalmente alla caratterizzazione e test dei sensori a pixel.
Questa include verifiche ottiche, che verranno effettuate per mezzo del microscopio Leica MZ8 con videocamera integrate, e test funzionali, per i quali è stata sviluppata una catena di acquisizione in grado di alimentare, configurare e leggere i segnali provenienti dai singoli pixel e completa di un sistema di controllo in grado di monitorarne i parametri funzionali. Recentemente tale apparato è stato integrato con un sistema di monitoraggio ambientale (controllo di umidità e temperatura).


Nel prossimo futuro verrà assemblato un contenitore schermato in cui effettuare i test funzionali dei moduli, valutandone la risposta ai raggi-X prodotti da un generatore radiogeno Amptek MiniX2; per tali test i moduli verranno raffreddati per mezzo di un criostato a circolazione Corio CD-1000F e posti in atmosfera a umidità controllata.
Il laboratorio rappresenta quindi un ambiente stimolante per la creatività dello studente e contemporaneamente offre i mezzi necessari per contribuire a avanzate ricerche nel campo della rivelazione per la fisica delle alte energie.


Membri

  • Marina Cobal,                  Professore ordinario
  • Mario Paolo Giordani,    Professore Associato 
  • Gilberto Giugliarelli,       Ricercatore Confermato
  • Simone Monzani,            Ricercatore a Tempo Determinato A
  • Giancarlo Panizzo,          Ricercatore a Tempo Determinato A
  • Filippo Pascolo,              Tecnico Informatico 

Attività di Laboratorio in corso

In laboratorio sono in esecuzione vari test di caratterizzazione dei sensori singoli, oltre che studi su moduli di sensori da produrre su larga scala per l'intera copertura del rivelatore. In particolare, l'attenzione è rivolta alla risposta in segnale, il rumore di fondo e l'efficienza di questi dispositivi in silicio.

Per quanto riguarda i test sui moduli, temperatura, umidità e corrente elettrica sono monitorate per assicurare il controllo della qualità durante il periodo di operatività dei dispositivi. E' in corso lo sviluppo di contenitori climatizzati per la conservazione e per le verifiche di funzionamento in atmosfera controllata e di un contenitore opportunamente schermato per i test con radiazioni ionizzanti (raggi-X); la capienza di tale contenitore (approssimativamente 1m3), è stata progettata in base alle necessità locali, con lo scopo principale di assolvere ai requisiti di radioprotezione e allo stesso tempo consentire l’alimentazione, la lettura e il raffreddamento dei dispositivi da verificare.

Infine il contenitore, realizzato per mezzo di profili di alluminio e con sandwich di compensato, piombo e alluminio, avrà un peso stimato di circa 250 kg e sarà dotato di ruote per essere agevolmente movimentato nei locali del laboratorio semiconduttori di ATLAS e di porte per consentire un agevole accesso all’area sperimentale. E' in progettazione anche un sistema di fornitura di aria secca per servire il laboratorio, al momento ci sono studi per la disposizione dell'apparecchiatura necessaria in laboratorio.

Strumentazione utilizzata

  • Generatori di bassa ed alta tensione (quest'ultimo per rendere sensibile un maggiore volume del sensore)
  • Multimetri
  • 3 PC (2 DCS, 1 DAQ)
  • Sensori di temperatura
  • Dispositivi di readout (Arduino, ESP32, ADC)
  • Microscopio elettronico
  • Stazione saldante.

Pubblicazioni

G. Aad, M. Ackers, F.A. Alberti, M. Aleppo, G. Alimonti et al.

DOI: 10.1088/1748-0221/3/07/P07007

Published in: JINST 3 (2008), P07007

 

A. Micelli (INFN, Trieste and Udine U.), K. Helle (Bergen U.), H. Sandaker (Bergen U.), B. Stugu (Bergen U.), M. Barbero (Bonn U.) et al.

DOI: 10.1016/j.nima.2010.12.209

Published in: Nucl.Instrum.Meth.A 650 (2011), 150-157

 

ATLAS IBL Collaboration • J Albert (Victoria U.) et al.

e-Print: 1209.1906[physics.ins-det]

DOI: 10.1088/1748-0221/7/11/P11010

Published in: JINST 7 (2012), P11010

 

ATLAS Collaboration • La Rosa, A.; Boscardin, M.; Cobal, M.  et al.,

DOI: 10.1016/j.nima.2012.03.048

Published in: Nucl.Instrum.Meth.A 681 (2012), 25-33

 

ATLAS Collaboration • Mario Paolo Giordani,

36th International Conference for High Energy Physics, 4-11 July 2012

ICHEP2012, Melbourne, Australia

 

ATLAS Collaboration • Morad Aaboud (Oujda U.) et al.

e-Print: 1905.03739 [physics.ins-det]

DOI: 10.1088/1748-0221/14/06/P06012 (publication) 

Published in: JINST 14 (2019) 06, P06012

 

ATLAS Collaboration • Gilberto Giugliarelli (INFN, Udine and Udine U.) for the collaboration.

DOI: 10.1016/j.nima.2018.06.072 

Published in: Nucl.Instrum.Meth.A 924 (2019), 208-213