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Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
TP de physique nucleaire — M1
Thomas Le Grand, Julien Salort
2005-2006
Thomas Le Grand, Julien Salort TP de physique nucleaire — M1
Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
1 Le detecteur a silicium a micropistesPrincipe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
2 Systeme de declenchementPrincipe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
3 ResultatsSignal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
4 Conclusion
Thomas Le Grand, Julien Salort TP de physique nucleaire — M1
Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
1 Le detecteur a silicium a micropistesPrincipe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
2 Systeme de declenchementPrincipe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
3 ResultatsSignal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
4 Conclusion
Thomas Le Grand, Julien Salort TP de physique nucleaire — M1
Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
1 Le detecteur a silicium a micropistesPrincipe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
2 Systeme de declenchementPrincipe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
3 ResultatsSignal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
4 Conclusion
Thomas Le Grand, Julien Salort TP de physique nucleaire — M1
Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
1 Le detecteur a silicium a micropistesPrincipe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
2 Systeme de declenchementPrincipe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
3 ResultatsSignal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
4 Conclusion
Thomas Le Grand, Julien Salort TP de physique nucleaire — M1
Le detecteur a silicium a micropistesSysteme de declenchement
ResultatsConclusion
Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Met
p+ p+ p+ p+
n
n+
Si02
E
+
+
+
+
_
_
_
Polyresistor
Bias line
Particle track
Fig.1. AC type detector p-n strip junctions are reverse biased via polysilicon resistors (> 5M ). Bias voltage has to be enough high to deplete whole bulk of silicon. Transverse particles create on its way electron-hole pairs. Under the electric field holes are moving to strip side and electron to back side of detector. The signal is generated on Al- strips via coupling capacitance (p+-Al) and sending to input of charge amplifier.
2. DETECTOR DESIGN
The microstrip detector with four different pitches was designed:
-25 m strip pitch and 50 m readout pitch (type A);
-50 m strip pitch and 50 m readout pitch (type B);
-50 m strip pitch and 100 m readout pitch (type C);
-100 m strip pitch and 100 m readout pitch (type D).
Different kinds of detectors were design to study of charge collection on the p+ strip versus distance
between the strips. Result of it is not included to this paper. Each detector consists 128 or 256 diode strips
10 m width and 35mm long depend of detector type. Each diode is biased by an individual polysilicon
biasing resistor and all biasing resistors are connected to one bias line. The polysilicon resistors are designed
such that all of them have equal resistivity. There is created a coupling capacitance between the metal strip
and the p+ area of readout diode strip. It allows to decouple the leakage current of the diode from the input
to the charge sensitive preamplifier. There was created floating strip in detector types A and C, which
reduces the number of readout channels without significant change of spatial resolution. Each metal strip is
ended by two bonding pads. The total detector size is 40mm x 14.3mm or 40mm x 8 mm depended of strip
pitch. A schematic layout of the strips, connecting lines and polysilicon resistors is shown in fig. 2.
3. METHOD OF FABRICATION
Microstrip detectors were fabricated at the Silicon Technology Department of Institute of
Electron Technology. High purity FZ silicon manufactured by Wacker Chemitronic GmbH (<111> n-type 4
Figure: Schema d’un detecteur de particule au silicium
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Figure: Photo du detecteur de particule a silicium a micropistes (elementde base de tracker)
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
0 100 200 3000.0
0.4
0.8
1.2
V (Volts)
I (Am
père
s)Caractéristique
Cache totalCache partiel
Figure: Evolution du courant de fuite en fonction de la tensiond’alimentation
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Figure: Signal a vide des pistes
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
0 50 100 150 2001.0
1.5
2.0
2.5
3.0
V (Volts)
Brui
t
Évolution du bruit de la piste 151
Figure: Evolution du bruit en fonction de la tension d’alimentation
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Figure: Reponse d’une piste en mode peak
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Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Figure: Reponse d’une piste en mode deconvolue
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ResultatsConclusion
Principe generalPoint de fonctionnementMise en memoire du signal
Impossibilite d’enregistrer le signal en continu (80 To/s)
On enregistre le signal seulement lorsqu’il y a un evenement
Realisation pratique :
memoire tampon (192 tampons de 25 ns)declenchement externe
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Principe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
Figure: Source, detecteur et systeme de declenchement
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Principe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
Figure: Signal brut en presence d’une source β−
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Principe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
Figure: Signal numerise en presence d’une source β−
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Principe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
1800 2000 2200 24000
2.105
4.105
6.105
8.105
1.106
1.106
1.106
V (Volts)
Impa
cts
par s
econ
de
Réponse du PM en présence de Sr 90
Figure: Evolution de la reponse brute du PM avec la tensiond’alimentation
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Principe du declenchementReglage du PMSynchronisation avec le detecteur au silicium
Figure: Etude du decalage en mode peak
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Signal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
Signal corrigé
Bruit
Numéro de piste
Éch
antil
lon
Figure: Comparaison du signal lors du passage d’un β− et du bruit a vide
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Signal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
Figure: Distribution spatiale des β−
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Signal brutDistribution spatialeDistribution de perte d’energie
Figure: Distribution de l’energie cedee par les β−
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