Podstawowym
materiałem stosowanym do budowy detektorów półprzewodnikowych jest krzem.
Spowodowane to jest wieloma jago zaletami:
Niska cena detektorów powszechność występowania surowca;
Możliwość
łatwego wytwarzania płytek monokrystalicznych detektorów stosunkowo
dużych średnicach (rzędu kilku nast. Centymetrów);
Łatwość otrzymywania tlenku, który może być wykorzystywany
w procesach fotolitograficznych oraz jako dobry izolator elektryczny;
Łatwa adaptacja znanych procesów technologicznych dla
potrzeb budowy detektorów krzemowych;
Korzystna szerokość przerwy zabronionej - jest ona
wystarczająco duża, aby szum spowodowany termiczną generacją nośników
ładunku pozwalał na pracę detektora temperaturach pokojowych.
(Źródło: Wojciech Kucewicz, Krzemowe detektory paskowe detektorów ich
zastosowania w fizyce wysokich energii na przykładzie eksperymentu Delhi,
Uczelniane Wydawnictwo Naukowo- Dydaktyczne Kraków 2000.)
Zalety licznika półprzewodnikowego:
Duża energetyczna zdolność rozdzielcza - energia na wytworzenie jednej
pary elektron-dziura dla germanu jest równa 2.9eV (około 10 razy mniej
niż dla pary jonów w gazie wypełniającym komorę jonizacyjną);
Liniowa i niezależna od wartości energii i rodzaju
cząstki zależność amplitudy impulsu od energii
Dobra czasowa zdolność rozdzielcza
Detektory półprzewodnikowe to bardzo interesująca i użyteczna grupa detektorów.
Niezastąpione, gdy potrzeba najwyższej precyzji pomiaru (energia, położenie,
czasu). Technika detekcyjna intensywnie korzystająca z rozwoju elektroniki.
Wymaga wysoko rozwiniętej technologii. Wysoka cena i mała powierzchnia
detektora utrudnia użycie na wielką skalę. Możemy oczekiwać dalszego rozwoju
tej dziedziny fizyki i nowych konstrukcji.
Podsumowanie
Detektory mikropaskowe są niezwykle użytecznym narzędziem fizyki eksperymentalnej
wysokich energii. Wynika to przede wszystkim z dwustronnej budowy i niewielkiej
odległości między paskami w detektorze. Dwustronność powoduje, że każdy
pojedynczy moduł wyposażony jest w dwie niezależne jednostki detekcyjne,
dzięki czemu możliwy staje się jednoczesny pomiar dwóch współrzędnych
przejścia cząstki przez materiał detektora. Natomiast dzięki odległości
95 mm między sąsiadującymi paskami można uzyskać rozdzielczość rzędu 20
mm (w połączeniu z algorytmami rekonstrukcji punktu) w kierunku x. Jest
to wielkość wystarczająca przy krotności 20 cząstek (eksperyment ALICE)
na pojedynczy moduł. Informacje uzyskane z warstw SSD mogą zwiększyć wydajności
rekonstrukcji torów nawet o około 20%, tak więc zastosowanie tych układów
jest celowe nawet mimo zwiększonej produkcji punktów duchów. Ponadto warstwa
SSD ma znaczący wpływ na kilkakrotne zwiększenie identyfikacji cząstek
dziwnych ( ), przede wszystkim dlatego, iż pokrywa ona puste obszary wcześniejszych
warstw detektorów STAR i ALICE.
Jednak, aby zapewnić poprawne działanie pojedynczych modułów SSD, co jest
konieczne, aby wykonywane pomiary miały sens fizyczny należy w czasie
produkcji przeprowadzać szereg pomiarów elektrycznych, do których zalicza
się testy: układów A128C, Costar oraz płytki krzemowej stanowiącej materiał
detektora. Dzięki nim możliwe jest sprawdzenie prawidłowość działania
całego modułu SSD. Wykonuje się więc następujące pomiary testowe:
Układ Costar:
pomiar temperatury w zależności od temperatury referencyjnej,
Układ A128C:
pomiar charakterystyki przenoszenia sygnału, w zależności od wartość
siedmiu parametrów: Vpreamp, Ipreamp, Vshaper, Ishaper, Iinbuff, Ioutbuff
i Ilvds,
pomiar natężenia sygnału na wszystkich paskach.
Testy
elektryczne nie są jedynymi, które wykonuje się w czasie prac z prototypami;
dużą rolę odgrywają testy z wykorzystaniem wiązki. Dzięki nim można zbadać
zachowanie detektora w warunkach podobnych do tych które, będą panowały
w czasie rzeczywistych eksperymentów, a także oszacować takie wielkości
jak rozdzielczość, stosunek sygnału go szumu oraz odchylenie standardowe
fluktuacji sygnału na paskach. Ostatnie dwa parametry są w dużej mierze
wyznacznikiem poprawnej pracy detektora. Z przeprowadzonych analiz wiadomo
że parametry te są inne dla strony N i P.