Studio del danneggiamento da radiazione di prototipi del rivelatore a microvertice di PANDA

PANDA (AntiProton ANnihilation at DArmstadt) è un esperimento di fisica delle alte energie che raccoglierà gli eventi prodotti dalle collisioni di antiprotoni accelerati contro un bersaglio fisso. E' in costruzione presso il GSI a Darmstadt, Germania. Sarà uno dei progetti principali di FAIR(Facility for Antiproton and Ion Research). In questo lavoro è presentato lo studio degli effetti di radiazione su dei prototipi dell'architettura di readout per il rivelatore a microvertice. Dopo una prima introduzione in cui è presentato l'esperimento, sia nel suo progetto di costruzione, sia nei suoi obbiettivi fisici, l'attenzione verrà posta sulla descrizione del microvertice. Successivamente, sono presentati i principali tipi di effetti dovuti alla radiazione, i Single Event Upset. A questo punto, viene presentata l'analisi effettuata per i prototipi Topix e GBLD e si da una stima del rate atteso in un tipico evento dell'esperimento. Per comprendere infine gli effetti della radiazione attesi su tutta la vita dell'esperimento, è presentata l'analisi sui medesimi prototipi irraggiati con soli neutroni. Questa tesi è stata svolta con la collaborazione del laboratorio di elettronica dell'INF di Torino. I test per gli effetti dei SEU sono stati effettuati presso SIRAD, a Legnaro, Padova, mentre l'irraggiamento con neutroni è stato fatto presso i laboratori LENA a Pavia.

PANDA (AntiProton ANnihilation at DArmstadt) is a fixed target sub-nuclear experiment. It is under construction at the GSI laboratory at Darmstadt, Germany. It will be one of the main projects of FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research). The study of the radiation effects on two prototypes of the readout architecture part for the Micro Vertex Detector has been performed in this work. In the first part, the experiment is described with its physics aims and with the experimental setup. It is followed by the presentation of the Micro Vertex Detector with its requirements and mechanical setup. Then Single Event Upset effects are described. The subsequent chapter presents the tests on the ToPix and GBLD prototypes togheter with the SEU rate estimation in the PANDA enviroment. At the end, the tests with the prototypes of ToPix 3.0 irradiated with neutrons with a focus on the leakage current circuit are presented. This thesis has been developed in collaboration with the Electronic Laboratory of the INFN, section of Turin. The SEU test has been performed at the SIRAD (SIlicon RAdiation Damage) irradiation facility, at the INFN National Laboratory of Legnaro (Padova). The neutron irradiation was performed at the LENA laboratory, Pavia.