Transcript 검출기 관련 (경북대 김동희, 김홍주, 50분)

검출기 개발 관련 국내 산업체 현황
및
참여방향
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
김홍주 (경북대)
On behalf of Korean Detector Group
▣
Why VTX and tracking important?
• recoil mass reconstruction
- importance of tracking resolution
q qbar ( b bbar -> Vertex! )
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
실리콘 궤적 검출기 개발 필요성
총 100m2
• 전하입자의 모멘트 측정에 필수적
• 3 detector concept에 모두
필요한 실리콘 궤적 검출기
• 과거에는 Hamamatsu회사에서
독점적으로 주문 생산
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
▣ Calorimeter ILC
• Separation of WW and ZZ in their hadronic modes requires E≈ 30% E
e e  WW , e e  ZZ
 
 
60% E
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
30% E
• For EFA
- material with smaller Moliere
radius to reduce shower overlap
- finely segmented to separate
neighbouring showers
ECAL R&D studies
Calorimete
Technology
r
Electroma
gnetic
Groups
Silicon-Tungsten
BNL, Oregon, SLAC
Silicon-Tungsten
UK, Czech, France, Kor
ea, Russia
Scintillator/Silicon-Le
Italy
ad
Scintillator/Silicon-Tu
Kansas, Kansas State
ngsten
Scintillator-Lead
Japan, Russia
Scintillator-Tungsten
Japan, Korea, Russia
제3회 한국
Scintillator-Tungsten
국제선형가속기 워크숍
Colorado
Tungsten
•
TaeguTec(전 대한중석회사)에서
의 텅스텐 판 제작 가능성 타진
•
판 구조의 가능성 : Alloy, Heavy
metal or other ???
– W:Ni:Cu=95:3.5:1.5 Alloy
– WC + Cr
heavy metal
– W:Pb = 7:3 ???
•
현재 100 mm by 100 mm 판 제작
가능.
•
성분 구성에 대한 모의시늉 등 연구
필요
– W와 Pb 구성이면 매우 만들기 쉬
움 – 모의시늉 필요
– 회사측과 연구/개발 협의 중
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
SiPM
•
•
•
•
기존의 PMT를 대체
Quantum Efficiency 향상
Noise level의 줄임
국내에서의 시제품 연구 개
발 후 대량 생산 계획
한국/러시아/일본 공동연구 수행할 것임.
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
실리콘-텡스텐 칼로리미터 검출기 개발 필요성
•
•
•
•
•
~50 M pixels, 5x5 mm2
Total ~1000m2
Do NOT scale electronics by
this number
1 chip per wafer
1 chip per ~1 m2 of wafers
• PFA에 필수적
• SiD와 LDC에 모두
필요한 칼로리미터 검출기
• 과거에는 Hamamatsu회사에서
독점적으로 주문 생산
• 국내에서 CREAM 실험용으로
픽셀센서 생산 (센스 회사)
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
검출기의 기대효과
Diffraction Sensor
for Bio-Structure
Medical Imaging
Specialized
Sensor
Non-destructive Sensor
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
Space science
Technology
Sensor
• 동등한 가격으로 검
출기를 제작할 수 있
을 경우, 우리나라 주
도의 검출기 개발 사
업이 가능
 최첨단 기술 이전
및 확보
 국내 회사 제작으
로 산업에 기여
 고성능센서개발로
수입대체효과
 6T분야에 직접 활
용할 수 있는 고급인
력 양성
검출기 개발 연구수행
9개 대학교 (19명 공동연구원, 18명 연구조원 참여)
캘로리미터 검출기
5개 대학
트랙킹 검출기
5개 대학
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
물리현상연구
3개 대학
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•
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•
•
•
건국대
경북대
고려대
서울대
성균관대
연세대
이화여대
전남대
전북대
검출기 개발 진행 체계
검출기 시뮬레이션
전산장비, 물리현상 S/W
(대학 내 전산시설 활용)
센서 시뮬레이션 및 설계
고가의 S/W, 물리현상 S/W
마스크 제작
첨단 전자 회로 개발
(국내 산업체 참여 필요)
센서 개발, 제작 및 테스트
국내 파운드리 시설 활용
(국내 연구소 및 산업체 참여 필요)
전자회로 제작 및 테스트
대학 내 클린룸/장비/DAQ 시스템
활용
(기반시설 구축 필요)
검출기 제작 및 테스트
대학 내 검출기 제작 시설 활용
(기반시설 구축 및 산업체 참여 필요)
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
마스크 제작 관련 산업체
실리콘 칼로리미터용 센서 마스크
• 마스크 설계 및 디자인
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국제선형가속기 워크숍
실리콘 궤적용 센서 마스크
• 포토마스크 등 반도체 장비 업체
- PKL(피케이엘)
- 두퐁
- 에스와이테크
- 메디오피아인테네이셔널
센서 제품 개발 및 제작 관련 산업체
실리콘 칼로리미터용 센서 시제품
• 센서 설계, 공정 시뮬레이션 및 작성
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
실리콘 궤적용 센서 시제품
• 국내 파운드리 시설
- 경북대반도체연구소
- 서울대반도체공동연구소
- 센스(주)
- 한국전자통신연구원
센서 신호처리 관련 산업체
칼로리미터용 센서 신호처리
• 센서 신호처리 시스템
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
실리콘 궤적용 센서 신호처리 보드
• 국내 벤쳐 전자회사
- 본딩 회사
- PCB 제작회사
- 신호케이블(켑톤)제작회사
- 전자회로 및 장비 개발회사
(Addone회사)
검출기 제작 관련 산업체
빔 테스트용 칼로리미터용 검출기 모듈
• 검출기 설계, 제작 및 어셈블리
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국제선형가속기 워크숍
Calorimeter module (Calorimeter, Hodoscope, SCD)
실리콘 전하 검출기(CREAM실험, 박일흥)
• 국내 정밀가공회사
- 우주산업분야와 관련된
정밀가공회사들
- 텅스텐 생산회사
검출기/센서 특성연구 위한 빔 테스트 시설
궤적용 센서 빔 테스트(원자력의학원)
칼로리미터용 검출기 모듈 빔 테스트(CERN)
• 국내 빔 시설활용
- 포항가속기연구소
- 한국 원자력 의학원
- 한국원자력연구소
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
센서 특성 테스트 기반시설 구축 필요
• 검출기 및 센서의 QC를 위해서 대학내에 테스트 기반시설 구축이 필요함
자동측정장비
프로브스테이션
웨지 본더
센서보관용
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
검출기/센서 신호처리 기반시설 구축 필요
• 검출기 및 센서의 신호처리를 위해서 대학내에 테스트 기반시설 구축이 필요함
Dark Box
칼로리미터용 센서
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
궤적용 센서
90Sr Source
Signal Test
검출기 제작 기반시설 구축 필요
• 검출기 및 센서의 어셈블을 위해 대학내에 기반시설 구축이 필요함
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
국내산업체 참여 현황 및 방향
이미 공동으로 연구수행 중
-개발 및 제작 기술 확보되어 있음
-산업체와 네트워크 구축되어 있음
웨이퍼
전자부품
-
대학/대학연구소
-센서 설계, 마스크 디자인
-센서 공정최적화
-센서 특성 측정
-검출기 설계, 제작
-전자 회로 설계
-전자 장비 테스트
수입대체 효과
산업활성화
최첨단 기술확보
고급인력양성
우리나라 주도의
과학분야확보
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍
산업체
-반도체 장비 제작회사
-센서제작(파운드리 시설)
-텅스텐 생산회사
-정밀가공회사
-전자장비 개발 회사
대량생산 시 보다 많은 산업체 필요
- 기술보유 회사 파악되어 있음
- 산.학.연 공동연구 수행 필요
- 국내기술 및 시설로 검출기 제작하여
ILC 검출기에 설치
결
론
국내의 기술과 국내기반시설을 활용하여
산.학.연 공동연구를 수행하여
ILC에서 우리나라 주도의 실리콘 검출기를 개발, 제작 할
기술 및 사전연구 수행 경험이 있는 전문인력 확보 되어 있음
정부의 지원을 통한 기반시설 확보 및 지속적인 재원이 필요
사전연구 수행을 통하여 산업체와 네트워크 구성되어 있음
=> 실리콘 검출기 및 전자장비 국내 제작
제3회 한국
국제선형가속기 워크숍