SBS - Silicon Detector - JLab12

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SBS - Silicon Detector

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Il rivelatore sviluppato dal gruppo INFN Roma verrà posizionato davanti al magnete dello spettrometro SBS, fornendo le prime informazioni sulle particelle incidenti [Fig. 1]. Il rivelatore ha un disegno originale [Fig. 2]  sviluppato per massimizzare l’area attiva ottenibile utilizzando dei wafer di silicio da 150 mm (6") di diametro della fonderia Hamamatsu Photonics. Sono stati prodotti 5 rivelatori a microstrisce a singola faccia con uno spessore di 320 µm con passo di 50 µm per un totale di 2070 canali ogni rivelatore. Una coppia di rivelatori formerà il piano X e una seconda coppia il piano Y. Per permettere la connessione dei rivelatori all’elettronica di front-end è stato sviluppato un circuito stampato, PCB, (Printed Circuit Board) a 6 strati [Fig. 3]. Sul primo strato è presente il piano di massa e il circuito di polarizzazione del rivelatore. Nei quattro strati interni sono presenti le piste per i segnali, mentre dall’ultimo strato è stato ricavato il supporto meccanico dove incollare il rivelatore. Le connessioni tra le microstrisce del rivelatore e le piste del PCB saranno ottenute con saldature a ultrasuoni con filo in alluminio da 18 µm di diametro. Un secondo stadio di connessione tra il PCB e l’elettronica di lettura è realizzato con un connettore flessibile in Kapton.

L’elettronica di lettura scelta è basata su di una scheda equipaggiata dal chip ASIC APV25. La lettura e la configurazione di un gruppo di quattro schede è possibile grazie a un altro PCB, denominato backplane, utilizzando un cavo HDMI standard [Fig. 4]. Ogni rivelatore sarà equipaggiato con 5 backplane, per un totale di 20 schede APV25 [Fig. 5]. Per mantenere compatte le dimensioni del rivelatore, il PCB è stato sviluppato in modo da potere gestire due backplane ai suoi lati destro e sinistro e un singolo backplane sul terzo lato. L’assemblaggio del rivelatore sarà fatto nella camera pulita classe 10000 della Sezione INFN di Roma. Il processo sarà diviso in due fasi separate.  La prima consiste nell’incollare i rivelatori ai PCB, mentre la seconda nel connettere, tramite saldatura a ultrasuoni, le microstrisce del rivelatore alle piste del PCB. Queste due fasi hanno richiesto lo sviluppo di supporti meccanici appositi e di precisione. [Fig. 6-7] Tutte queste operazioni devono essere svolte a temperatura ed umidità fissate, per evitare rischi di scariche elettrostatiche accidentali durante le operazione di assemblaggio e conservazione dei rivelatori. La camera pulita sarà impostata ad un valore di temperatura di 21°C e umidità relativa del 50%.

 
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