CARACTERIZACION MEDIANTE UNA FUENTE RADIACTIVA DE DETECTORES DE SILICIO PARA EL DETECTOR ATLAS
J. Bernabéu, R. Carrasco, C. García, J. Sánchez, M. Vos
IFIC (Centro mixto Univ. de València-CSIC), Av.Dr.Moliner 50, 46100-Burjassot (Valencia)
Introducción
El grupo SCT del IFIC [1] está encargado de la construcción de 220 módulos para la parte 'forward' del subdetector 'Silicon Tracker' (SCT) del detector ATLAS, actualmente en fase de construcción en el CERN (Ginebra). Cada módulo consta de detectores de microbandas de silicio y está equipado con la electrónica correspondiente.
Con objeto de poner a prueba el funcionamiento de las bandas individuales de los módulos, después de ensamblarlos, se ha diseñado un sistema de prueba del módulo mediante rayos b procedentes de una fuente radiactiva 90Sr. En este trabajo se describe dicho sistema, construido en el laboratorio de silicio del IFIC, así como los primeros resultados obtenidos utilizando diversos prototipos de módulo.
También se discuten las modificaciones necesarias para la conversión de este sistema en una estación de rayos cósmicos.
Sistema de prueba
El siguiente esquema muestra los componentes del sistema.
Las pruebas consisten en determinar la respuesta de cada banda a la irradiación de rayos b de 0.5-3 MeV procedentes de una fuente de Estroncio (90Sr). Después de atravesar el módulo, los electrones son detectados en dos detectores de material centelleador, leídos por fotomultiplicadores.
La lógica NIM genera la señal de 'trigger' a partir de las señales de los PM. Además, una copia de las señales es enviada al 'bus' CAMAC, donde se digitaliza el pulso (ADC) y se determina la fase de la señal respecto al reloj de 40 MHz del sistema (TDC). Esta información se utiliza para eliminar sucesos poco eficientes.
El modulo se lee y controla mediante un conjunto de tarjetas VME de la universidad de Irvine, basado en un DSP [2]. Al llegar el ‘trigger’, este es sincronizado y retrasado antes de ser enviado a los chips del módulo. Luego el DSP recibe la información procedente de los chips. También se utiliza el DSP para controlar los parámetros de los chips.
Finalmente, hay una fuente de alimentación para el alto voltaje del modulo y una tarjeta de alimentación para los chips.
Todo el sistema está controlado por ordenador a través de la tarjeta Bit3 'interface' PCI-VME, de forma que el PC se convierte en controlador del 'bus' VME. El 'bus' CAMAC se controla desde el VME con un 'interface' VME-CAMAC.
Análisis
Para cada partícula que produce un 'trigger' se guarda la información de fase (TDC), y carga (ADC) y todo el mapa de señales del modulo. Para cada canal se puede ver la señal de los rayos b como un exceso de ‘hits’ superpuestos sobre los debidos a ruido. La relación Señal/Ruido llega hasta mil para umbrales de discriminación altos. Esto permite identificar canales poco eficientes y ruidosos.
Rayos cósmicos
También se estudia la posibilidad de aprovechar la energía mas alta de los rayos cósmicos, que permitiría instalar un sistema de reconstrucción de trazas, con lo cual se podría determinar la resolución del detector bajo prueba. Además, la energía de las partículas de prueba se acercaría más a la esperada en ATLAS.
Resultados y conclusiones
En el laboratorio de Silicio del IFIC se ha instalado un sistema de caracterización de dos tipos de módulos para el subdetector SCT de ATLAS (módulos basados en chips ABCD y CDP). Se ha podido mostrar que el sistema funciona y es capaz de proporcionar las informaciones requeridas para caracterizar un módulo en 24 horas.
Agradecimientos:
Este trabajo se ha podido llevar a cabo gracias a la financiación de la CICYT al proyecto AEN97-1712-C02-01 y al Programa de Cooperación Científica y Tecnológica entre España y EEUU.
[1] Grupo SCT del IFIC: http://ific.uv.es/sct
[2] Ver, por ejemplo: http://positron.ps.uci.edu/~ pier/dsp_soft/getstart.txt