Resumen - Producción, Aseguramiento de Calidad y Control de Calidad de las Tejas de SiPM para la Cámara de Proyección de Tiempo DarkSide-20k

Producción, Aseguramiento de Calidad y Control de Calidad de las Tejas de SiPM para la Cámara de Proyección de Tiempo DarkSide-20k

2025-07-09 19:01:59

{"F. Acerbi","P. Adhikari","P. Agnes","I. Ahmad","S. Albergo","I. F. Albuquerque","T. Alexander","A. K. Alton","P. Amaudruz","M. Angiolilli","E. Aprile","M. Atzori Corona","D. J. Auty","M. Ave","I. C. Avetisov","O. Azzolini","H. O. Back","Z. Balmforth","A. Barrado Olmedo","P. Barrillon","G. Batignani","P. Bhowmick","M. Bloem","S. Blua","V. Bocci","W. Bonivento","B. Bottino","M. G. Boulay","T. Braun","A. Buchowicz","S. Bussino","J. Busto","M. Cadeddu","M. Cadoni","R. Calabrese","V. Camillo","A. Caminata","N. Canci","M. Caravati","M. Cárdenas-Montes","N. Cargioli","M. Carlini","A. Castellani","P. Cavalcante","S. Cebrian","S. Chashin","A. Chepurnov","S. Choudhary","L. Cifarelli","B. Cleveland","Y. Coadou","V. Cocco","D. Colaiuda","E. Conde Vilda","L. Consiglio","A. F. V. Cortez","B. S. Costa","M. Czubak","M. D'Aniello","S. D'Auria","M. D. Da Rocha Rolo","A. Dainty","G. Darbo","S. Davini","R. de Asmundis","S. De Cecco","G. Dellacasa","A. V. Derbin","A. Devoto","L. Di Noto","P. Di Stefano","L. K. Dias","D. Díaz Mairena","C. Dionisi","G. Dolganov","F. Dordei","V. Dronik","F. Dylon","A. Elersich","E. Ellingwood","T. Erjavec","N. Fearon","M. Fernandez Diaz","L. Ferro A. Ficorella","G. Fiorillo","D. Fleming","P. Franchini","D. Franco","H. Frandini Gatti","E. Frolov","F. Gabriele","D. Gahan","C. Galbiati","G. Galiński","G. Gallina","M. Garbini","P. Garcia Abia","A. Gawdzik","A. Gendotti","G. K. Giovanetti","V. Goicoechea Casanueva","A. Gola","L. Grandi","G. Grauso","G. Grilli di Cortona","A. Grobov","M. Gromov","M. Gulino","B. R. Hackett","A. L. Hallin","A. Hamer","M. Haranczyk","B. Harrop","T. Hessel","C. Hidalgo","J. Hollingham","S. Horikawa","J. Hu","F. Hubaut","D. Huff","T. Hugues","E. V. Hungerford","A. Ianni","A. Ianni","V. Ippolito","A. Jamil","C. Jillings","R. Keloth","N. Kemmerich","A. Kemp","M. Kimura","A. Klenin","K. Kondo","G. Korga","L. Kotsiopoulou","S. Koulosousas","A. Kubankin","P. Kunzé","M. Kuss","M. Kuźniak","M. Kuzwa","M. La Commara","M. Lai","E. Le Guirriec","E. Leason","A. Leoni","L. Lidey","J. Lipp","M. Lissia","L. Luzzi","O. Lychagina","O. Macfadyen","I. Machts","I. N. Machulin","S. Manecki","I. Manthos","L. Mapelli","A. Marasciulli","S. M. Mari","C. Mariani","J. Maricic","M. Martinez","C. J. Martoff","G. Matteucci","K. Mavrokoridis","A. B. McDonald","S. Merzi","A. Messina","R. Milincic","S. Minutoli","A. Mitra","J. Monroe","E. Moretti","M. Morrocchi","A. Morsy","T. Mroz","V. N. Muratova","M. Murra","P. Musico","R. Nania","M. Nessi","G. Nieradka","K. Nikolopoulos","E. Nikoloudaki","I. Nikulin","J. Nowak","K. Olchanski","A. Oleinik","V. Oleynikov","P. Organtini","A. Ortiz de Solórzano","A. Padmanabhan","M. Pallavicini","L. Pandola","E. Pantic","E. Paoloni","D. Papi","B. Park","G. Pastuszak","G. Paternoster","R. Pavarani","A. Peck","K. Pelczar","R. Perez","V. Pesudo","S. Piacentini","N. Pino","G. Plante","A. Pocar","S. Pordes","P. Pralavorio","E. Preosti","D. Price","M. Pronesti","S. Puglia","M. Queiroga Bazetto","F. Raffaelli","F. Ragusa","Y. Ramachers","A. Ramirez","S. Ravinthiran","M. Razeti","A. L. Renshaw","A. Repond","M. Rescigno","S. Resconi","F. Retiere","L. P. Rignanese","A. Ritchie-Yates","A. Rivetti","A. Roberts","C. Roberts","G. Rogers","L. Romero","M. Rossi","A. Rubbia","D. Rudik","J. Runge","M. A. Sabia","P. Salomone","O. Samoylov","S. Sanfilippo","D. Santone","R. Santorelli","E. M. Santos","I. Sargeant","C. Savarese","E. Scapparone","F. G. Schuckman","G. Scioli","D. A. Semenov","M. Sestu","V. Shalamova","S. Sharma Poudel","A. Sheshukov","M. Simeone","P. Skensved","M. D. Skorokhvatov","O. Smirnov","T. Smirnova","B. Smith","F. Spadoni","M. Spangenberg","A. Steri","V. Stornelli","S. Stracka","A. Sung","C. Sunny","Y. Suvorov","A. M. Szelc","O. Taborda","R. Tartaglia","A. Taylor","J. Taylor","G. Testera","K. Thieme","A. Thompson","S. Torres-Lara","A. Tricomi","S. Tullio","E. V. Unzhakov","M. Van Uffelen","P. Ventura","T. Viant","S. Viel","A. Vishneva","R. B. Vogelaar","J. Vossebeld","B. Vyas","M. Wada","M. Walczak","Y. Wang","S. Westerdale","L. Williams","M. M. Wojcik","M. Wojcik","C. Yang","J. Yin A. Zabihi","P. Zakhary","A. Zani","Y. Zhang","T. Zhu","A. Zichichi","G. Zuzel","M. P. Zykova"}

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La Colaboración DarkSide-20k está desarrollando un sistema de fotodetección basado en SiPM para su experimento de detección directa de materia oscura, DarkSide-20k. El sistema utiliza fotosensores modulares llamados Tiles, cada uno de los cuales integra 24 SiPMs en una placa de circuito impreso (PCB) para la amplificación de señales, distribución de energía y lectura simplificada. Los Tiles se agrupan en Unidades de Detector Fotónicos (PDUs) para una mayor ensamblaje y simplificación de la lectura. La producción de Tiles y el protocolo de aseguramiento y control de calidad (QA-QC) se realizan en Nuova Officina Assergi (NOA), una instalación de sala limpia ISO-6 en LNGS. El proceso de producción incluye caracterización criogénica a nivel de ojo de wafer, soldadura de flip-chip de precisión, soldadura de alambres y una extensa validación eléctrica y óptica de cada Tile. El rendimiento general de producción supera el 83.5%, cumpliendo con los requisitos del plan de producción de DarkSide-20k. El protocolo QA-QC asegura el rendimiento y la uniformidad de los Tiles, validando la robustez del diseño de Tile y su idoneidad para operar en un entorno criogénico. El proceso QA-QC incluye varios pasos: 1. Caracterización del ojo de wafer de SiPM utilizando un sistema de proba criogénica para evaluar parámetros de rendimiento como voltaje de ruptura, resistencia de quenching y corriente de fuga. 2. Corte del ojo de wafer en dices de dimensiones de 11.8 mm × 7.9 mm. 3. Inspección óptica para identificar daños en la superficie y defectos de fabricación. 4. Fabricación de PCB y grabado de código QR para identificación y seguimiento único. 5. Populación de componentes electrónicos en las PCBs. 6. Soldadura de flip-chip de SiPM en las PCBs utilizando una técnica de soldadura térmica de compresión. 7. Soldadura de alambres para conectar los terminales de ánodo y catodo de SiPM consecutivos dentro de la misma rama de Tile. 8. Inspección óptica del Tile para verificar el correcto posicionamiento y calidad de los soldaduras de alambres y la ausencia de defectos. 9. Pruebas del Tile a temperatura ambiente y en nitrógeno líquido para evaluar el rendimiento y asegurar que los Tiles funcionen como se espera. El proceso QA-QC ha resultado en una alta uniformidad y rendimiento de los Tiles, con un 83.5% cumpliendo con todos los requisitos de calidad. Esto asegura que solo fotodetectores de alta calidad se integren en el experimento DarkSide-20k, contribuyendo al éxito del experimento en alcanzar una sensibilidad sin precedentes en la detección directa de materia oscura WIMP.