25 微米间距像素传感器辐照前后的位置分辨率
仪器与探测器
2021-12-08 v1
摘要
像素化硅探测器是在对撞机实验实现精确径迹与顶点重建的尖端技术，旨在高计数率与辐射环境下精确测量入射粒子的击中位置。对于高亮度 LHC 的运行，探测器要求极为严苛：在感兴趣过程之上，同一束团交叉中最多会有 200 次相互作用重叠。此外，对于 3000 fb^-1 的积分亮度，预期在距束流 3.0 cm 处通量可达 2.3 10^16 cm^-2 1 MeV 中子等效。过去几十年中，为应对实验对更高位置分辨率与保持每通道低像素占据率的需求，像素间距不断减小。空间分辨率随像素尺寸减小而改善，但随辐射损伤而退化。因此，用于 HL-LHC 实验升级的原型传感器模块需在辐照后测试。本文描述了针对 CMS Phase-2 升级、具有 100x25 um^2 像素的平面原型传感器的位置分辨率测量。它回顾了位置分辨率对入射粒子轨迹与传感器间相对倾角、读出芯片所加电荷阈值以及偏置电压的依赖关系。采用由三片平行传感器平面组成的精密装置，研究了辐照至通量达 F_eq = 3.6 10^15 cm-2 的传感器性能。测量使用 5 GeV 电子束完成。在非辐照传感器电荷共享最优角度下，获得 3.2 +\- 0.1 um 的空间分辨率。对于质子辐照传感器（F_eq = 2.1 10^15 cm-2）与中子辐照传感器（F_eq = 3.6 10^15 cm^-2），分辨率均为 5.0 +/- 0.2 um。
引用
@article{arxiv.2107.04640,
title = {Position resolution with 25 um pitch pixel sensors before and after irradiation},
author = {I. Zoi and A. Ebrahimi and F. Feindt and E. Garutti and P. Gunnellini and A. Hinzmann and C. Niemeyer and D. Pitzl and J. Schwandt and G. Steinbrück},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04640},
year = {2021}
}