Studio di fotodiodi a valanga per il calorimetro CMS al LHC del CERN"

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Capitolo 5 Recupero dal danneggiamento da neutroni 5.1 Teoria del recupero nel silicio Il danneggiamento indotto da neutroni, sui rivelatori al silicio, recupera nel tempo ed in particolar modo la corrente oscura, prodotta dalla creazione di difetti all'interno della struttura cristallina, decresce nel tempo. Poiche ogni tipo di difetto puo essere caratterizzato da un diverso tempo di recupero i , l'andamento della corrente nel tempo, ID irr (t), viene ricondotto ad una legge che e somma di esponenziali, ognuno dei quali e associato ad una costante di tempo: I irr D (t) = I irr D (0) X i g i e ,t= i (5.1) dove: I irr D (t) e la corrente nel tempo, I irr D (0) e la corrente al tempo zero, g i corrisponde al peso di ciascun componente, i e il tempo di tempo di recupero. Nella tabella 5.1 e riportato il valore di questi pesi g i ed i relativi tempi di recupero i associati nell'esponenziale, secondo i risultati dei recenti studi eettuati sui semiconduttori, ed in particolare sul silicio [26]. Si possono distinguere nella tabella cinque componenti, di cui le prime due sono molto veloci, dell'ordine dei minuti ed una terza, anch'essa veloce, e pari a circa un giorno; esiste poi, una componente media, di 6.6 giorni ed una lunga, ssata ad un valore innito. 97
g i i 0.2 12.9 min 0.3 85.4 min 0.13 30.5 ore 0.13 6.6 giorni 0.24 1 Tabella 5.1: Valori dei pesi e tempi di recupero, misurati nei rivelatori al silicio [26]. Nel corso di questo capitolo sara intrapreso uno studio delle componenti di recupero relative ai fotodiodi a valanga, per vericare la corrispondenza con i valori presentati qui. 5.2 Risultati sperimentali Lo studio sul recupero e stato condotto con la seguente procedura: alcuni APD, irraggiati con neutroni, sono stati inseriti nella scatola di misura e mantenuti ad un ssato valore di tensione per un tempo suciente ad osservare il recupero delle diverse componenti; durante questo periodo sono state eseguite sistematicamente delle misure di corrente, utilizzando l'apparato sperimentale descritto nel secondo capitolo. La temperatura degli APD e stata controllata e mantenuta a valori costanti. In alcuni casi il ciclo di misura e stato sospeso per provvedere ad un ulteriore irraggiamento degli APD; le successive misure sono state utilizzate per studiare la dipendenza del recupero dalla dose. L'inizio delle misure di recupero avviene sempre a circa due giorni dopo l'esecuzione dell'irraggiamento. Nella gura 5.1 e riportato il recupero della corrente oscura dell'APD BC24 dell'Hamamatsu irraggiato con una dose di 1:410 12 n/cm 2 e mantenuto a temperatura ambiente sotto una tensione di 180 V, pari ad un guadagno M=42; questo prototipo e stato seguito in questa congurazione per piu diunanno. Da questo andamento si osserva un netto recupero nei primi giorni successivi all'irraggiamento, mentre successivamente la corrente oscura continua a decrescere, ma piu lentamente. Per ragioni pratiche non e stato possibile confermare l'esistenza delle prime due componenti brevi. A causa del tempo di decadimento del materiale attivato i dati relativi al graco di gura 5.1 sono stati interpolati con tre esponenziali, ssando una 98
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2.3.2.3 Caratteristiche generali .
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5.3 Simulazione del danneggiamento
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produzione: la Hamamatsu (Giappone)
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Introduzione Nell'anno 2005, al Cen
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Higgs leggero: m H 100 130 GeV il
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possibile vedere nella gura 1.2; la
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Figura 1.4: L'esperimento CMS. 12
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la somma in quadratura tra le risol
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Capitolo 2 Studi teorici sui Fotodi
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deve vericare disturbo ad opera del
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h ν Figura 2.2: Il fotoconduttore.
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di un potenziale elettrico con anda
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nello strato frontale d, si ottiene
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sopra del valore di saturazione [12
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R ideale reale λ=E g λ Figura 2.6
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corrente ricavata dai contatti ohmi
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