]> jspc29.x-matter.uni-frankfurt.de Git - reports.git/commitdiff
Integration overview
authorTobias Tischler <tischler@physik.uni-frankfurt.de>
Mon, 2 Feb 2015 13:54:04 +0000 (14:54 +0100)
committerTobias Tischler <tischler@physik.uni-frankfurt.de>
Mon, 2 Feb 2015 13:54:04 +0000 (14:54 +0100)
small corrections

GSI_2015_MK_TT_Progress_mechanical_integration/integration.tex

index 31bf22e288d42b6c781bafed29de6660583ba580..2b7afee3c23f3fe8d1df373943318d28cf86c02d 100644 (file)
@@ -31,17 +31,17 @@ This report summarizes the activities undertaken towards the construction of the
 
 
 \section{Quality assurance}
-The concept of quality assurance for the ultra-thin sensors to be integrated into the MVD has been discussed in \cite{QA}. Since the final sensors for the MVD do not exist yet, $18$ MIMOSA-$26$ AHR sensors thinned to 50 $\upmu$m were used to establish the required test procedures. The number of sensors which passed the tests has been compared with the know yields after thinning \cite{LG}. $12$ sensors were found without a significant number of dead/noisy pixels; we qualified them as fully operational. Four sensors exhibit some dead rows/columns were marked as faulty. The two remaining sensors were not operational due to a power supply short (one sensor) and problems with powering one out of the four MIMOSA-$26$ sub-matrices. It was concluded that the observed yield is in agreement with expectations.
+The concept of quality assurance for the ultra-thin sensors to be integrated into the MVD has been discussed in \cite{QA}. Since the final sensors for the MVD do not exist yet, $18$ MIMOSA-$26$ AHR sensors thinned to 50 $\upmu$m were used to establish the required test procedures. The number of sensors which passed the tests has been compared with the know yields after thinning \cite{LG}. $12$ sensors were found without a significant number of dead/noisy pixels; they were qualified as fully operational. Four sensors exhibiting some dead rows/columns were marked as faulty. The two remaining sensors were not operational due to a power supply short (one sensor) and problems while powering one out of the four MIMOSA-$26$ sub-matrices. It was concluded that the observed yield is in agreement with the expectations.
 
 
-\section{Glue development}
-An "ideal" adhesive for the sensor integration onto their supports should be easy to dispense in a thin and uniform layer (low viscosity), radiation hard and elastic within the temperature range foreseen for operation of the MVD sensors. Since there are none "on-shelf" products that meet these requirements, a custom-made, two compound adhesive with a working name RAL-$247$ was manufactured at the Rutherford Appleton Laboratory (RAL), Composites and Materials Testing Group, UK. The glue features a glass temperature of -$45~^{\circ}$C, a viscosity of below $100$ mPa$\cdot$s and a curing time of $48$ h at +$50~^{\circ}$C. To investigate its radiation hardness, RAL-$247$ samples were irradiated with X-rays to 100~Mrad and to a proton dose of about 10$^{15}$~n$_{eq}$/cm~$^{2}$. The irradiated samples were sent to RAL for further Dynamic Mechanical Analysis tests which unraveled a very similar performance of glue samples before and after irradiation \cite{glue}.
+\section{Development of an appropiate glue}
+An "ideal" adhesive for the integration of the sensors onto their supports should be easy to dispense in a thin and uniform layer\textemdash calling for a low viscosity\textemdash, radiation hard as well as elastic within the temperature range foreseen for the operation of the MVD sensors. Since there are none "on-shelf" products that meet these requirements, a custom-made, two compound adhesive with a working name RAL-$247$ was manufactured at the Rutherford Appleton Laboratory (RAL), Composites and Materials Testing Group, UK. The glue features a glass temperature of -$45~^{\circ}$C, a viscosity of below $100$ mPa$\cdot$s and a curing time of $48$ h at +$50~^{\circ}$C. To investigate its radiation hardness, RAL-$247$ samples were irradiated with X-rays to 100~Mrad and to a proton dose of about 10$^{15}$~n$_{eq}$/cm~$^{2}$. The irradiated samples were sent to RAL for further Dynamic Mechanical Analysis tests which unraveled a very similar performance of glue samples before and after irradiation \cite{glue}.
 
 \section{Development of the heat sinks for the MVD}
-The operation of the MVD in vacuum requires a continuous cooling of the sensors. To keep the material budget of the individual MVD station as low as possible, the cooling approach of the MVD employs highly thermal conductive sensor support materials (CVD diamond \cite{CVD} and encapsulated graphite) in the acceptance of the MVD and actively cooled aluminum-based heat sinks outside. To evaluate the cooling concept and its vacuum compatibility, half-station heat sinks of the first three MVD stations were manufactured. The heat-sinks incorporate a buried cooling pipe and have thermally been simulated prior their manufacturing using a worst case scenario for the sensor power dissipation plus an additional safety factor of four. These heat sinks are currently being evaluated under laboratory conditions focusing on their vacuum compatibility. The heat dissipation of the MVD sensors is provided by electric heaters. 
+The operation of the MVD in vacuum requires a continuous cooling of the sensors to limit radiation induced defects as well as noise. To keep the material budget of the individual MVD station as low as possible, the cooling approach of the MVD employs highly thermal conductive sensor support materials (CVD diamond \cite{CVD} and encapsulated graphite) in the acceptance of the MVD and actively cooled aluminum-based heat sinks outside of this area. To evaluate the cooling concept and its vacuum compatibility, half-station heat sinks of the first three MVD stations were manufactured. The heat sinks incorporate a buried cooling pipe and have thermally been simulated prior their manufacturing using a worst case scenario for the sensor power dissipation plus an additional safety factor of four. These heat sinks are currently being evaluated under laboratory conditions focusing on their vacuum compatibility. The heat dissipation of the MVD sensors is provided by electric heaters. 
 
 \section{PRESTO}
-The PREcursor of Station TwO (PRESTO) project of the CBM-MVD addresses the double-sided integration of $15$ MIMOSA-$26$ sensors (dummies and working sensors) onto a CVD diamond carrier featuring a thickness of $150\upmu$m. The project will be discussed in detail in a separate report. 
+The PREcursor of Station TwO (PRESTO) project of the CBM-MVD addresses the double-sided integration of $15$ MIMOSA-$26$ sensors (dummies and working sensors) onto a CVD diamond carrier featuring a thickness of $150~\upmu$m. The project will be discussed in detail in a separate report. 
 
 %The PRESTO module will employ the new flex cables \cite{FPC} providing all signals needed to operate and read out the sensors. To construct this PRESTO module, new sensor positioning jigs aiming for a sensor positioning precision w.r.t. to support and neighboring sensors of below 100~$\upmu$m were manufactured. To evaluate the integration concept, the RAL-$247$ adhesive and new jigs, a dummy PRESTO module based on $200~\upmu$m glass plate was assembled, employing $50~\upmu$m MIMOSA-$26$ dummies, see fig.~\ref{fig:picture}. The horizontal sensor-to-sensor distances were measured to be below $5~\upmu$m. The vertical shifts between sensors were measured to be of about 20~$\upmu$m. The achieved precision is significantly below the envisioned one. Next steps comprise the establishing of procedures for the integration of the flex cables, the exercise of double-sided bonding and the verification of the vacuum compatibility.