Fortentwicklung des ATLAS-Experiments zum Einsatz am HL-LHC: Entwicklung und Bau des Pixeldetektors für das HL-LHC-Upgrade des ATLAS-Experiments

Abstract

Im Rahmen der ATLAS-FIS-Förderung arbeiten die Arbeitsgruppen Dingfelder und Brock/Desch am Physikalischen Institut der Universität Bonn seit dem Jahr 2015 für das Upgrade des ATLAS-Pixeldetektors eng zusammen. Unsere Schwerpunkte in der Förderperiode 2021-24 waren: - Frontend-Chip-Design und -Entwicklung in 65 nm-Technologie im Rahmen der RD53-Kollaboration und Charakterisierung der Chips - Hard- und Software-Entwicklung zur Chip-Charakterisierung - Entwicklung und Charakterisierung von hybriden Pixel-Modulen - Hybridisierung (Bump-Bonding) und Through Silicon Vias - (Weiter-)Entwicklung von Testsystemen und -umgebungen - Serielle Stromversorgung („Serial Powering“) der Module, welche in Bonn seit 2003 entwickelt wurde und nun standardmäßig bei ATLAS und CMS für Streifen- und Pixel-Module eingesetzt wird. - Entwicklung des „Stave-Demonstrators“ mit seriell versorgten Pixelmodulen - Fertigung von mechanischen Baugruppen für die Staves - Ausbau und Nutzung eines Bestrahlungsplatzes mit 14 MeV Protonen am Bonner Zyklotron

Insgesamt haben in der Förderperiode 2021-24 neben den Arbeitsgruppenleitern noch 22 weitere Mitglieder der Bonner Gruppe (7 Wissenschaftler, 4 Ingenieure, 3 Techniker:innen, 8 Doktorand:innen) sowie zahlreiche Master- und Bachelorstudent:innen und Mitarbeiter:innen der Werkstätten des Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik (FTD) und der Bonner Physik an Arbeiten für das ATLAS-Pixeldetektor-Upgrade mitgewirkt.

Die in der Förderperiode 2021-24 durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu den oben aufgeführten Schwerpunktthemen werden im Folgenden beschrieben.