Laboratorio ATLAS Pixel Lab-Silici

L'attività principale del laboratorio si concentra sull’upgrade del tracciatore dell’esperimento ATLAS in vista del programma di alta luminosità dell’acceleratore LHC (Fase 2). La luminosità di un collisionatore indica il numero di particelle per unità di superficie (sezione d'urto) e unità di tempo ed il numero medio di collisioni che si verificano in uno scontro fra pacchetti di protoni (bunch crossing) ne è direttamente proporzionale. Ne consegue un aumento sensibile del rateo di particelle che penetrano nei rivelatori, rendendo così necessario un miglioramento dell'intero sistema di rivelazione.

Ciò è particolarmente vero per il tracciatore, ovvero la porzione più vicina al punto di impatto dei fasci e che è dedicata alla ricostruzione delle traiettorie e dei vertici in cui si generano le particelle cariche; per la Fase2 ATLAS verrà dotato di un tracciatore (ITk – Inner Tracker) interamente composto da dispositivi di rivelazione in silicio.

A Udine l’attività, in collaborazione con diversi istituti italiani ed esteri, si rivolge principalmente alla caratterizzazione e test dei sensori a pixel. Questa include verifiche ottiche e test funzionali, per i quali è stata sviluppata una catena di acquisizione in grado di alimentare, configurare e leggere i segnali provenienti dai singoli pixel e completa di un sistema di controllo in grado di monitorarne i parametri funzionali.

In particolare, l'attenzione è rivolta alla risposta in segnale, il rumore di fondo e l'efficienza di questi dispositivi in silicio.

Recentemente tale apparato è stato integrato con un sistema di monitoraggio ambientale (controllo di umidità e temperatura).

Nel prossimo futuro verrà assemblato un contenitore schermato in cui effettuare i test funzionali dei moduli, valutandone la risposta ai raggi-X prodotti da un generatore radiogeno Amptek MiniX2;

per tali test i moduli verranno raffreddati per mezzo di un criostato a circolazione Corio CD-1000F e posti in atmosfera a umidità controllata.

Il laboratorio rappresenta quindi un ambiente stimolante per la creatività dello studente e contemporaneamente offre i mezzi necessari per contribuire a avanzate ricerche nel campo della rivelazione per la fisica delle alte energie.

Infine è in progettazione anche un sistema di fornitura di aria secca per servire il laboratorio così da permettere lo studio dei vari dispositivi in un'atmosfera controllata e priva di umidità.

Strumentazione utilizzata

• Generatori di bassa ed alta tensione (quest'ultimo per rendere sensibile un maggiore volume del sensore)
• Multimetri
• 3 PC (2 DCS, 1 DAQ)
• Sensori di temperatura
• Dispositivi di readout (Arduino, ESP32, ADC)
• Microscopio elettronico
• Stazione saldante.