Frontiers in Physics (Nov 2020)
Fabrication and Characterisation of 3D Diamond Pixel Detectors With Timing Capabilities
- Lucio Anderlini,
- Marco Bellini,
- Andrea Bizzeti,
- Andrea Bizzeti,
- Alessandro Cardini,
- Roberto Ciaranfi,
- Chiara Corsi,
- Michela Garau,
- Michela Garau,
- Adriano Lai,
- Stefano Lagomarsino,
- Andrea Lampis,
- Andrea Lampis,
- Angelo Loi,
- Chiara Lucarelli,
- Chiara Lucarelli,
- Saverio Mariani,
- Saverio Mariani,
- Nicola Minafra,
- Arianna Morozzi,
- Roberto Mulargia,
- Roberto Mulargia,
- Giovanni Passaleva,
- Daniele Passeri,
- Daniele Passeri,
- Silvio Sciortino,
- Silvio Sciortino,
- Silvio Sciortino,
- Stefania Vecchi,
- Michele Veltri,
- Michele Veltri
Affiliations
- Lucio Anderlini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Marco Bellini
- Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Firenze, Italy
- Andrea Bizzeti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Andrea Bizzeti
- Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Modena, Italy
- Alessandro Cardini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Cagliari, Cagliari, Italy
- Roberto Ciaranfi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Chiara Corsi
- Laboratorio Europeo Spettroscopie Non Lineari, Sesto Fiorentino, Italy
- Michela Garau
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Cagliari, Cagliari, Italy
- Michela Garau
- Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Cagliari, Italy
- Adriano Lai
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Cagliari, Cagliari, Italy
- Stefano Lagomarsino
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Andrea Lampis
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Cagliari, Cagliari, Italy
- Andrea Lampis
- Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Cagliari, Italy
- Angelo Loi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Cagliari, Cagliari, Italy
- Chiara Lucarelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Chiara Lucarelli
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze, Firenze, Italy
- Saverio Mariani
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Saverio Mariani
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze, Firenze, Italy
- Nicola Minafra
- Department of Physics and Astronomy, College of Liberal Arts and Science, The University of Kansas, Lawrence, KS, United States
- Arianna Morozzi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Perugia, Perugia, Italy
- Roberto Mulargia
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Genova, Genova, Italy
- Roberto Mulargia
- 1Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Genova, Genova, Italy
- Giovanni Passaleva
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Daniele Passeri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Perugia, Perugia, Italy
- Daniele Passeri
- 2Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Perugia, Perugia, Italy
- Silvio Sciortino
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Silvio Sciortino
- Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Firenze, Italy
- Silvio Sciortino
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze, Firenze, Italy
- Stefania Vecchi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Sezione di Ferrara, Ferrara, Italy
- Michele Veltri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare–Sezione di Firenze, Firenze, Italy
- Michele Veltri
- 4Dipartimento di Scienze Pure e Applicate, Università degli Studi di Urbino, Urbino, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3389/fphy.2020.589844
- Journal volume & issue
-
Vol. 8
Abstract
Diamond sensors provide a promising radiation hard solution to the challenges posed by the future experiments at hadron machines. A 3D geometry with thin columnar resistive electrodes orthogonal to the diamond surface, obtained by laser nanofabrication, is expected to provide significantly better time resolution with respect to the extensively studied planar diamond sensors. We report on the development, production, and characterisation of innovative 3D diamond sensors achieving 30% improvement in both space and time resolution with respect to sensors from the previous generation. This is the first complete characterisation of the time resolution of 3D diamond sensors and combines results from tests with laser, β rays and high energy particle beams. Plans and strategies for further improvement in the fabrication technology and readout systems are also discussed.
Keywords
