Činnost

Text

Hlavním výzkumným tématem je projekt ATLAS ITk, jehož cílem je výměna současného vnitřního detektoru experimentu ATLAS za nový celokřemíkový dráhový detektor. Současný vnitřní detektor experimentu ATLAS byl navržen tak, aby byl po dobu alespoň 10 let schopen detekovat dráhy nabitých částic produkovaných při srážkách protonových svazků urychlovače LHC s celkovou těžišťovou energií 14 TeV a okamžitou luminozitou 1.0e34 cm^{-2}s^{-1}, vedoucí k průměrnému počtu 23 proton-protonových srážek na bunch crossing. Během technické odstávky LHC v letech 2025 až 2027 však dojde k upgradu urychlovače LHC na High-Luminosity LHC (HL-LHC), jehož okamžitá luminozita bude až 7.5e34 cm^{-2}s^{-1}, odpovídající přibližně 200 proton-protonovým interakcím během jednoho bunch crossignu. Celková integrální luminozita akumulovaná v experimentu ATLAS za 10 let provozu urychlovače HL-LHC dosáhne až 4000 fb^{-1}. Parametry urychlovače HL-LHC tak kladou vysoké nároky na vlastnosti dráhového detektoru experimentu ATLAS, jako například radiační odolnost detektoru vůči celkovým tokům částic až 2e16 n_{eq}/cm^{2} či desetinásobně vyšší granularitu detektoru v porovnání se současným drahovým detektorem. Jelikož nový dráhový detektor experimentu ATLAS bude složen z pixelové a stripové části, je i projekt ATLAS ITk formálně rozdělen na pixelovou a stripovou část. Pracovníci FZÚ AV ČR se podílejí téměř výhradně na stripové části projektu.
V rámci projektu ATLAS ITk se FZÚ AV ČR zavázal otestovat mechanické a elektrické vlastnosti přibližně 4500 stripových křemíkových senzorů typu End-Cap. Vědecká skupina vývoje a testování stripových křemíkových detektorů se navíc intenzivně podílí na vývoji nových radiačně odolných křemíkových detektorů pro budoucí urychlovače částic.
Veškeré testování křemíkových senzorů přitom probíhá v nově vybudované Laboratoři pro testování křemíkových detektorů částic o celkové ploše 52 m2. Úroveň čistoty prostředí v laboratoři je ISO 7 dle normy ISO 14644-1, přičemž laboratoř splňuje také podmínky ochrany před poškozením vybavení laboratoře či testovaných vzorků elektrostatickým nábojem.
Základním měřícím zařízením v Laboratoři pro testování křemíkových detektorů částic je tzv. probe station, která nám umožňuje kontaktovat nejrůznější testovací body na senzoru a provádět na nich elektrické testy. V současnosti je laboratoř vybavena dvěma takovými testovacími stanicemi, starším typem Karl Suss PA200 a zcela novou stanicí Tesla 200mm. Mechanické vlastnosti stripových křemíkových senzorů jsou studovány pomocí metrologické stanice OGP SmartScope CNC 500. Senzory jsou skladovány ve vysoušecí skříni MP Dry Cabinet IV ST, ve které je udržována inertní dusíková atmosféra a relativní vlhkost pod jedno procento. Testování elektrických vlastností ozářených senzorů se provádí při teplotách pod -20 °C, aby se předešlo nekontrolovaným změnám ve struktuře křemíku poškozeného zářením. Pro testování při takto nízkých teplotách se využívá studená měřící aparatura, kdy jsou ozářené senzory nejprve nabondovány na připravené testovací struktury pomocí automatické bondovací stanice F&S Bondtec řady 58XX či manuální bondovací stanice Delvotec 5330. Takto připravené vzorky jsou následně testovány buď v mrazáku nebo v environmentální komoře Binder MK 56, tedy v prostředí s kontrolovanou teplotou a relativní vlhkostí. Měření elektrických vlastností ozářených křemíkových senzorů může být prováděno také ve stanici Tesla 200mm, která umožňuje chlazení vzorku až na -55 °C.

ORCID 0000-0001-6215-3326
ResearcherID C-8465-2018
Scopus AuthorID 57211753453