originale Druckvorlage - DPG-Tagungen

Teilchenphysik Dienstag
T 301.3 Di 16:30 RW 3
Hybridisierung des ATLAS Pixel Sensors — •Jens Weber,
Claus Gößling, Jonas Klaiber-Lodewigs, Reiner Klingenberg
und Jerzy Kudlaty für die ATLAS Pixel-Kollaboration —
Universität Dortmund, Experimentelle Physik IV, 44221 Dortmund
Die innerste Lage des ATLAS-Detektors wird der Silizium-Pixel-
Detektor sein. Die kleinste Ausleseeinheit ist das etwa 2 × 6 cm 2 große
Modul. Es besteht aus einem Sensor, 16 FE-Chips, einem Hybridflex
und einem Module Control Chip.
Die 47000 Pixel des Sensors werden mittels des Flip-Chip-Verfahrens
mit den Elektronikchips verbunden. Der Produktionsablauf beinhaltet
das Auftragen einer Metallisierungsschicht auf das Auslesepad des Pixels,
das Heraussägen des Sensors und den eigentlichen Verbindungsschritt in
einem Reflow-Prozess.
Systematische Messverfahren vor, während und nach diesen Produktionsschritten
ermöglichen eine Qualitätskontrolle des Hybridisierungsprozesses.
Zentrales Element sind dabei Strom-Spannungs-Kennlinien des
Sensors und einzelner Pixel.
T 301.4 Di 16:45 RW 3
System Tests für den ATLAS Pixeldetektor — •Fabian
Hügging, Wolfgang Dietsche, Andreas Eyring, Jörn Große-
Knetter, Markus Mathes, Walter Ockenfels, Ögmundur
Runolfsson, Tobias Stockmanns und Norbert Wermes —
Physikalisches Institut, Nußallee 12, Universität Bonn
Die grundlegende Einheit des ATLAS Pixel Detektors ist ein Modul
bestehend aus einem 2 · 6 cm 2 großen n-auf-n Siliziumsensor mit 46080
Pixelzellen durch sog. Bumps verbunden mit 16 Auslesechips. Diese Module
werden zu je 13 bzw. 6 auf eine Karbon-Struktur geklebt, aus denen
die Zylinder- bzw. Scheibenlagen des Pixeldetektors aufgebaut werden.
Die kompletten elektrischen Verbindungen der Module zur Außenwelt geschieht
über ein Pigtail und speziell entwickelte Aluminium-Mikrokabel
die an den Supportstrukturen befestigt werden müssen. Dagegen sind alle
nicht-elektrischen Komponenten wie insbesondere die Kühlung integraler
Bestandteil dieser Supportstruktur. Insofern sind sie also die kleinste
komplett funktionstüchtige Detektoreinheit des ATLAS Pixeldetektors.
Das Konzept der gesamten Versorgung des ATLAS Pixel Systems
bis zum Kontrolraum bestehend aus elektrischer Spannungszuführung,
Kühlung, Verbindungen zu einem Detektorkontroll- und Monitorsystem
sowie die elektrische und optische Signalübertragung wird am Beispiel der
Zylinder-Supportstrukturen (Stave) erläutert. Erste Staves mit mehreren
Modulen sind bereits produziert worden und Erfahrungen und Resultate
beim Betrieb dieser Systeme unter realistischen Bedingungen werden
diskutiert.
T 301.5 Di 17:00 RW 3
Messungen zur Qualitätskontrolle an Chips und Modulen für
den ATLAS Pixel Detektor — •Markus Mathes, Siegfried
Gross, Jörn Grosse-Knetter, Fabian Hügging, Tobias Stockmanns
und Norbert Wermes für die ATLAS-Kollaboration — Physikalisches
Institut, Universität Bonn, Nußallee 12, 53115 Bonn
Der ATLAS Pixel Detektor setzt sich aus 2 × 6 cm 2 großen Modulen
zusammen, welche ihrerseits aus einem Siliziumsensor und 16 FE-Chips
zur Auslese der 46080 Pixelzellen bestehen. Die FE-Chips sind dabei über
sogenannte Bump-Bonds mit dem Sensor verbunden.
Um eine volle Funktionalität der aufgebauten Module sicherzustellen
werden die FE-Chips im Laufe der Produktion mehrfach getestet: auf
dem Wafer, als Einzelchips nach dem Sägen, und nach dem Aufbringen
auf den Sensor mittels Bump-Bonds. Desweiteren wird das Modul
nach seinem vollständigem Aufbau auf weitere Fehler wie z.B. fehlende
Bump-Bonds getestet. Der hierfür verwendete Meßaufbau und Beispiele
von Messungen an Chips und Modulen werden vorgestellt.
T 301.6 Di 17:15 RW 3
Alternative Spannungsversorgungen für Pixeldetektoren in
DSM-Technologie — •Tobias Stockmanns 1 , Peter Fischer 2 ,
Fabian Hügging 1 , Ivan Peric 1 , Oegmundur Runolfsson 1 und
Norbert Wermes 1 — 1 Physikalisches Institut, Universität Bonn —
2 Institut für Technische Informatik, Universität Mannheim
Teilchendetektoren der nächsten Generation setzen für die Auslese ihrer
Pixeldetektoren ASICs in 0,25 µm-Technologien (Deep Sub Micron)
ein. Die nominelle Versorgungsspannung dieser ASICs liegt bei 2,0 V -
2,5 V bei einem hohen Stromverbrauch, der notwendig ist um die geforderte
Nachweisgeschwindigkeit zu erreichen. Bei fast allen Teilchenexperimenten
erfolgt die Spannungsversorgung der einzelnen Module über
eine parallel Zuführung der Versorgungsspannungen, bei der ein Modul
mit einem Netzteil verbunden wird (parallel powering). Typischerweise
befinden sich die Netzteile ausserhalb des Detektors, was zu grossen
Entfernungen zwischen Modulen und Netzteil führen kann. Parallel powering
birgt durch die Kombination von niedrigen Versorgungsspannungen
mit hohen Strömen und langen Versorgungsleitungen eine Reihe von
technischen Schwierigkeiten, die durch ein eingeschränktes Materialbudget
innerhalb des aktiven Volumens noch weiter verschärft werden. Eine
Alternative zur parallelen Versorgung einzelner Module besteht in der
Hitereinanderschaltung einer Anzahl von Modulen in einer Versorgungskette,
die gemeinsam über einen konstanten Strom versorgt werden (serial
powering). In dem Vortrag werden die Vor- und Nachteile der beiden
Technologien am Beispiel des ATLAS-Pixeldetektors vorgestellt und die
Fortschritte bei der Umsetzung von ”‘serial powering”’ präsentiert.
T 301.7 Di 17:30 RW 3
Results on the electrical performance of ATLAS SCT end-cap
modules — •Maxim Titov — Institute of Physics, Freiburg University
The Semiconductor tracker (SCT) of the ATLAS experiment at the
Large Hadron Collider (LHC) at CERN will be composed of about 4000
detector modules made of single-sided p-on-n silicon micro-strip sensors.
The inner modules of the end-cap part of the SCT will consist of two sensors
glued back to back, with a 40 mrad stereo angle, on a carbon support
structure. The modules will be read out in binary mode by twelve custom
made ABCD readout chips mounted on a double-sided hybrid, produced
from a six layer copper/kapton flex. At the University of Freiburg about
250 SCT end-cap inner modules will be produced. In the talk results on
the construction experience and on the electrical performance of fully
assembled modules are reported. In addition, major quality control steps
required during the large system manufacturing, are discussed.
T 301.8 Di 17:45 RW 3
Tests of the Readout Electronics for the HERMES Silicon Recoil
Detector — •Hristova Ivana for the HERMES collaboration —
DESY Zeuthen, Platanenallee 6, D-15738 Zeuthen
Generalised Parton Distributions (GPDs) are opening a new route to
understand the inner structure of nucleons. They can in principle be accessed
in deeply-virtual Compton scattering (DVCS) in which a lepton
scatters in a hard exclusive process from a nucleon target producing a
high-energy real photon plus a recoiling nucleon. The developement of a
recoil detector will optimise the HERMES experiment for measurements
of the DVCS process and similar exclusive processes by detecting low momentum
recoil protons which were not registered before. The Silicon part
of the Recoil Detector consists of eight modules arranged in a double layer
square tube around the target cell. Each module has two double-sided
silicon strip detectors. The silicon detector uses the energy deposition of
recoil protons to determine their momentum and also provides a tool for
particle identification and track reconstruction. This presentation is focussing
on the design and the laboratory tests of the readout electronics.