Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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T: Teilchenphysik

T 209: Halbleiterdetektoren 2

T 209.5: Vortrag

Montag, 15. März 1999, 17:30–17:45, MA2

Entwicklung und Bau von Detektormodulen für das ATLAS-Experiment — •M. Hornung, Z. Dolezal, M. Rogalla, J. Ludwig, G. Rieth, C. Ketterer, K. Runge und A. Söldner-Rembold — Albert-Ludwig-Universität Freiburg, Fakultät für Physik, Hermann-Herder-Straße 3, D-79104 Freiburg

Für den Vorwärtsdetektor des Semiconductor Trackers (SCT) im ATLAS-Experiment werden ca. 2000 Detektormodule benötigt. Die Module bestehen aus zwei oder vier einzelnen Silizium-Streifenzähler mit jeweils 768 Streifen (ca. 80 µm pitch), die unter einem Winkel von ± 20 mrad mit der Rückseite zusammengeklebt werden. Als Träger der Detektoren dient eine kreuzartige Konstruktion aus TPG (Thermal Pyrolitic Graphite) und Aluminiumnitrid. Das TPG soll dabei die entstehende Wärme ableiten, während das AlN zur Stabilisierung dient. Die Ausleseelektronik wird auf einer flexiblen Kapton Schaltung positioniert, die auch hier wegen guter Wärmeableitung auf ein Substrat aus TPG aufgeklebt ist, wobei eine ausreichende mechanische Stabilität durch zusätzliche Lagen aus Kohlefaser erreicht wird. Für die elektrische Verbindung der Detektoren mit der Elektronik werden Glaspitchadapter verwendet, die gleichzeitig den Stereowinkel von ± 20 mrad ausgleichen, so daß die Auslesechips auf der Leiterplatte parallel angeordnet werden können. Die Montage der Module muß mit hoher Präzision erfolgen. Die Positioniergenauigkeit der Siliziumzähler muß in Richtung der magnetischen Ablenkung ± 5 µm betragen. Hierfür wurde eine spezielle Montagevorrichtung gebaut. Alle Montagearbeiten müssen in einem klimakontrollierten Reinraum bei einer Temperaturkonstanz von ± 0,5 ^∘C erfolgen. Ebenso ist eine genaue Qualitätskontrolle notwendig, die beispielsweise mit einem sehr präzisen Meßmikroskop sowie mit einem sorgfältig justierten Laser-Testsystem erfolgt. Das Auslesen der Siliziumzähler erfolgt mit eigens dafür entworfenen ASIC’s. Hierbei werden die analogen Signale der Zähler in binäre Signale umgewandelt. Die Kommunikation mit der externen Elektronik erfolgt optisch über Glasfaserverbindungen. Die Elektronik für die Umwandlung der elektrischen in optische Signale befindet sich ebenfalls auf dem flexiblen Kaptonhybrid. Es wird der Aufbau der Module und des Kaptonhybrids sowie die Montagevorrichtungen vorgestellt, wobei besonders die geforderten Positioniergenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem wird auf die ASIC’s und die optoelektronische Auslese eingegangen.