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

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secondo l'equazione [26]: I irr D (t) = I irr D (0) X i g i e ,t= i : (4.4) Poiche il tempo che intercorre tra le successive fasi di irraggiamento non e lo stesso, e varia anche l'intervallo di tempo tra l'irraggiamento e la successiva misura di corrente, ivalori della corrente oscura sono stati corretti secondo l'equazione 4.4. Da un esame della gura 4.4 (a) si nota la coerenza dei risultati delle misure di Roma, PSI e RAL, misure che confermano lo stesso andamento lineare con la dose neutronica somministrata. Sono riportati all'interno della stessa gura i risultati che RAL aveva ottenuto misurando la corrente oscura degli APD della Hamamatsu della vecchia generazione; da questi risultati si vede che c'e stato un netto miglioramento nella resistenza alle radiazioni dei nuovi modelli di APD; si suppone che la migliore resistenza alle radiazioni provenga dalla riduzione dello spessore ecace d eff dell'APD, che e stato portato da un valore di 20m, nei prototipi di vecchia generazione, a 5m nei nuovi. Le rette riportate nella gura 4.4 rappresentano la corrente di bulk che ci si aspetta per uno spessore ecace d eff 5m, e con =8 10 ,17 A/cm. Lo spessore ecace dell'APD e notevolmente inferiore alle sue dimensioni, e cio spiega come l'APD risulti piu resistente alle radiazioni di un normale rivelatore al silicio; infatti la corrente di bulk e prodotta nei primi micron del mezzo, dove cioe avviene l'amplicazione della carica. Nella tabella 4.3 sono riportati i valori della corrente di bulk I B misurati sui diodi della Hamamatsu (BA, BC, BD, BE), sia prima che dopo ogni irraggiamento; tali valori sono stati, poi corretti al ne di considerare l'eetto di parziale recupero della corrente, ed estrapolati al giorno dell'irraggiamento. I corr B rappresenta, quindi, la corrente totale dovuta agli irraggiamenti eettuati no a quel giorno. L'estrapolazione dei dati e stata fatta con l'ausilio dell' Eq. (5.1), spiegata nel capitolo sul recupero, dovee stato assunto il seguente valore per i parametri: g 1 = 26%; 1 =1:27 d; g 2 = 26%; 2 =7d; g 3 = 48%; 3 = 300 d. Nella tabella 4.4, sempre per i modelli della Hamamatsu (BA, BC, BD, BE), sono riportati i valori di calcolati con l'ipotesi di d eff = 5m. Il valore nella prima colonna e stato calcolato assumendo per il recupero della corrente ivalori determinati nella Tabella 4.3 ed estrapolati al giorno dell'irraggiamento. Il valore nella seconda colonna rappresenta la stima di a due giorni dall'irraggiamento. Gli APD del tipo BC sono stati scelti dalla collaborazione come riferimento per il confronto dei risultati relativi al danneggiamento da radiazione. Sono stati irraggiati a 87
APD non irr. 1 ) 2 3 4 5 6 I B (nA) I B I corr B I B I corr B I B I corr B I B I corr B I B I corr B I B I corr B BA5 0.40 2.24 2.93 6.81 12.32 22.4 39.5 54.4 100.0 171. 268. 263. 490. BC5 0.046 2.03 2.79 6.78 11.95 18.0 31.8 63.4 103.5 170. 264. 293. 503. BD5 0.47 2.69 3.53 5.28 9.83 15.7 28.3 46.9 78.2 125. 207. 289. 484. BE5 0.186 2.37 3.20 4.81 8.73 14.8 26.2 57.5 93.2 169. 275. 320. 524. Tabella 4.3: Corrente di bulk, I B , dopo i vari irraggiamenti. La corrente di bulk corretta, I corr B , tiene conto dell'eetto di parziale recupero. In ogni fase e stata calcolata e sottratta da (I B ) la corrente dovuta agli irraggiamenti precedenti; la misura e estrapolata al giorno dell'irraggiamento. APD (10 ,17 A/cm) (10 ,17 A/cm) (2 days) BA5 15.61.6 11.31.2 BC5 15.61.3 11.30.9 BD5 13.61.2 9.90.9 BE5 14.91.2 10.80.9 BC-24 17.22.6 12.51.9 BC-26 20.33.0 14.72.2 Tabella 4.4: Valori del parametro dell' Eq. (5.3), stimati con un t sulla corrente corretta I corr B . 88
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produzione: la Hamamatsu (Giappone)
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