Actualizaciones de ATLAS
IFAE entrega los primeros módulos HGTD al CERN
El grupo ATLAS Pixel ha estado trabajando en el desarrollo de nuevas tecnologías de detectores de silicio para la actualización de la LHC de Alta Luminosidad. El grupo está listo para hacer importantes contribuciones al proyecto HGTD, que es crucial para el rendimiento del detector ATLAS en la región frontal. En el último año, los primeros módulos prototipo fueron completamente fabricados en las salas limpias de IFAE, incluido el paso crítico de conexión por bump bonding que se llevó a cabo internamente. Estos módulos fueron entregados a CERN para el programa de demostración de HGTD.
El aumento del flujo de partículas en el escenario HL-LHC, con luminosidades instantáneas de hasta 7.5 × 10^34 /cm/s^2, tendrá un impacto severo en el rendimiento del detector ATLAS. Se desplegará un nuevo rastreador completo de silicio, llamado ITk, para mantener el alcance físico ante los mayores niveles de radiación y acumulación de colisiones. Sin embargo, en la región frontal, el HL-LHC aún presenta un desafío, ya que la resolución de posición de ITk se degrada. Por lo tanto, ATLAS planea instalar un Detector de Temporización de Alta Granularidad (HGTD) frente a los calorímetros de extremo de LAr para ayudar con la mitigación de la acumulación de colisiones, así como para proporcionar una medición de la luminosidad.
Cuatro de los seis módulos completamente ensamblados en IFAE para el programa de demostración de HGTD.HGTD consta de dos capas de sensores de silicio de doble cara que proporcionarán información de temporización de precisión para partículas ionizantes mínimas con una resolución tan buena como 30 ps por trayectoria, para ayudar a separar las trayectorias de diferentes vértices en el mismo cruce de haces. Las celdas de lectura tienen un tamaño de 1.3 mm × 1.3 mm, lo que lleva a un detector altamente granular con 3.6 millones de canales. Se eligió la tecnología de Detectores de Avalancha de Baja Ganancia (LGAD), ya que proporciona suficiente ganancia para alcanzar la relación señal-ruido necesaria. Los módulos HGTD constan de dos sensores LGAD con una matriz de 15x15 canales, cada uno conectado al chip de lectura mediante pequeños bump bonds (diámetro de 80 μm) a través de un proceso conocido como bump-bonding. Los dos híbridos LGAD-chip están unidos por una PCB flexible que, a través de wire-bonds, realiza la comunicación y extrae la información de temporización e impacto para que el sistema de adquisición de datos (DAQ) lo procese.
Primer módulo de detector con módulos de IFAE entregados a CERN.IFAE ha estado fuertemente involucrado en el desarrollo de sensores LGAD, el chip de lectura (ALTIROC) así como las actividades de hibridación y ensamblaje general de módulos. IFAE es uno de los seis sitios de ensamblaje de módulos HGTD y ha liderado las actividades desde el inicio del proyecto. Se alcanzó un hito importante en junio de 2023, cuando IFAE entregó seis de los doce módulos necesarios para la primera unidad demostradora del detector, lo que refleja el proceso de ensamblaje bien desarrollado en el instituto.
El programa de demostración de HGTD ejercitará la lectura completa y verificará el rendimiento térmico del detector.