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Office of Scientific and Technical Information

Title: Modelling radiation damage to pixel sensors in the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of Instrumentation
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Silicon pixel detectors are at the core of the current and planned upgrade of the ATLAS experiment at the LHC. Given their close proximity to the interaction point, these detectors will be exposed to an unprecedented amount of radiation over their lifetime. The current pixel detector will receive damage from non-ionizing radiation in excess of 1015 1 MeV neq/cm2, while the pixel detector designed for the high-luminosity LHC must cope with an order of magnitude larger fluence. We present a digitization model incorporating effects of radiation damage to the pixel sensors. The model is described in detail and predictions for the charge collection efficiency and Lorentz angle are compared with collision data collected between 2015 and 2017 (≤ 1015 1 MeV neq/cm2).

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States). Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ATLAS collaboration; ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; SC0007881; AC02-05CH11231
OSTI ID:
1547282
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1550895; OSTI ID: 1708897
Journal Information:
Journal of Instrumentation, Vol. 14, Issue 06; ISSN 1748-0221
Publisher:
Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 3 works
Citation information provided by
Web of Science

References (30)

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Simulation of the CMS prototype silicon pixel sensors and comparison with test beam measurements conference January 2004
The FLUKA code: description and benchmarking conference January 2007
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
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Recent progress on 3D silicon detectors conference December 2015
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Measurement of the bulk leakage current of silicon sensors of the CMS Preshower after an integrated luminosity of 6.17 fb −1 , at √s = 7 TeV journal February 2013
Damage correlations in semiconductors exposed to gamma, electron and proton radiations journal January 1993
Combined Bulk and Surface Radiation Damage Effects at Very High Fluences in Silicon Detectors: Measurements and TCAD Simulations journal October 2016
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
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Measurement of trapping time constants in proton-irradiated silicon pad detectors conference January 2003
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