Résumé - Production, Assurance de la Qualité et Contrôle de la Qualité des Tuiles SiPM pour la Chambre à Projections Temporelles DarkSide-20k

Production, Assurance de la Qualité et Contrôle de la Qualité des Tuiles SiPM pour la Chambre à Projections Temporelles 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 collaboration DarkSide-20k développe un système de photodétction novateur basé sur des SiPM pour leur expérience de détection directe de matière noire, DarkSide-20k. Le système utilise des photosenseurs modulaires appelés Tiles, chaque Tile intégrant 24 SiPM sur une carte à puce (PCB) pour l'amplification du signal, la distribution de l'énergie et une lecture simplifiée. Les Tiles sont regroupées en Unités de Détecteurs Photométriques (PDUs) pour une assembly et une lecture simplifiées. La production des Tiles et le protocole de garanties qualité et contrôle qualité (QA-QC) sont réalisés à Nuova Officina Assergi (NOA), une installation de salle blanche ISO-6 au LNGS. Le processus de production inclut la caractérisation cryogénique au niveau des wafers, le soudage précis flip-chip, le soudage par fil, et une validation électrique et optique approfondie de chaque Tile. Le taux de production global dépasse 83,5%, correspondant aux exigences du plan de production de DarkSide-20k. Le protocole QA-QC assure les performances et l'homogénéité des Tiles, validant la robustesse de la conception du Tile et son aptitude à fonctionner dans un environnement cryogénique. Le processus QA-QC comprend plusieurs étapes : 1. Caractérisation des wafers de SiPM en utilisant un système de sonde cryogénique pour évaluer les paramètres de performance tels que la tension de rupture, la résistance au extinction et le courant de fuite. 2. Découpage des wafers en dices de dimensions 11,8 mm × 7,9 mm. 3. Inspection optique pour identifier les dommages de surface et les défauts de fabrication. 4. Fabrication des PCB et gravure de codes QR pour une identification et un suivi uniques. 5. Pose des composants électroniques sur les PCBs. 6. Soudage flip-chip des SiPM sur les PCBs en utilisant une technique de soudage thermocompression. 7. Soudage par fil pour connecter les terminaux anodiques et cathodiques des SiPM consécutifs dans la même branche du Tile. 8. Inspection optique du Tile pour vérifier le placement correct et la qualité des soudures et l'absence de défauts. 9. Tests du Tile à température ambiante et au liquide azote pour évaluer les performances et s'assurer que les Tiles fonctionnent comme prévu. Le processus QA-QC a conduit à une haute uniformité et un taux de production élevé des Tiles, avec 83,5% répondant à toutes les exigences de qualité. Cela garantit que seuls des photodétecteurs de haute qualité sont intégrés à l'expérience DarkSide-20k, contribuant à la réussite de l'expérience en atteignant une sensibilité sans précédent dans la détection directe des WIMP de matière noire.