검출기 개발 관련 국내 산업체 현황 및 참여방향

제 3 회 한국국제선형가속기 워크숍

검출기 개발 관련 국내 산업체 현황및

참여방향

김홍주 ( 경북대 )On behalf of Korean Detector Group


▣ Why VTX and tracking important?Why VTX and tracking important?

• recoil mass reconstruction - importance of tracking resolution

q qbar ( b bbar -> Vertex! )


실리콘 궤적 검출기 개발 필요성

• 전하입자의 모멘트 측정에 필수적 • 3 detector concept 에 모두

필요한 실리콘 궤적 검출기 • 과거에는 Hamamatsu 회사에서

독점적으로 주문 생산

총 100m2


▣ Calorimeter ILC

• Separation of WW and ZZ in their hadronic modes requires E≈

, ZZeeWWee

E%60 E%30

• For EFA - material with smaller Moliere radius to reduce shower overlap - finely segmented to separate neighbouring showers

E%30


ECAL R&D studies

Calorimeter

Technology Groups

Electromagnetic

Silicon-Tungsten BNL, Oregon, SLAC

Silicon-TungstenUK, Czech, France, Korea, Russia

Scintillator/Silicon-Lead

Italy

Scintillator/Silicon-Tungsten

Kansas, Kansas State

Scintillator-Lead Japan, Russia

Scintillator-Tungsten

Japan, Korea, Russia

Scintillator-Tungsten

Colorado


Tungsten• TaeguTec( 전 대한중석회사 ) 에서의

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 – W 와 Pb 구성이면 매우 만들기 쉬움

– 모의시늉 필요 – 회사측과 연구 / 개발 협의 중


SiPM• 기존의 PMT 를 대체• Quantum Efficiency

향상 • Noise level 의 줄임 • 국내에서의 시제품 연구 개발

후 대량 생산 계획 한국 / 러시아 / 일본 공동연구 수행할 것임 .


실리콘 - 텡스텐 칼로리미터 검출기 개발 필요성

• PFA 에 필수적 • SiD 와 LDC 에 모두

필요한 칼로리미터 검출기 • 과거에는 Hamamatsu 회사에서

독점적으로 주문 생산 • 국내에서 CREAM 실험용으로

픽셀센서 생산 ( 센스 회사 )

• ~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


검출기의 기대효과

Diffraction Sensor for Bio-StructureMedical Imaging

Space science Technology

Sensor

SpecializedSpecializedSensorSensor

Non-destructive Sensor

• 동등한 가격으로 검출기를 제작할 수 있을 경우 , 우리나라 주도의 검출기 개발 사업이 가능 최첨단 기술 이전 및 확보 국내 회사 제작으 로 산업에 기여 고성능센서개발로 수입대체효과 6T 분야에 직접 활 용할 수 있는 고급인 력 양성


캘로리미터 검출기5 개 대학

트랙킹 검출기5 개 대학

물리현상연구3 개 대학

9 개 대학교 (19 명 공동연구원 , 18 명 연구조원 참여 )

검출기 개발 연구수행

• 건국대 • 경북대• 고려대• 서울대• 성균관대• 연세대• 이화여대• 전남대• 전북대


검출기 개발 진행 체계

검출기 시뮬레이션전산장비 , 물리현상 S/W( 대학 내 전산시설 활용 )

센서 시뮬레이션 및 설계 고가의 S/W, 물리현상 S/W

마스크 제작첨단 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 테스트대학 내 클린룸 / 장비 /DAQ 시스템 활용( 기반시설 구축 필요 )

검출기 제작 및 테스트대학 내 검출기 제작 시설 활용( 기반시설 구축 및 산업체 참여 필요 )


마스크 제작 관련 산업체

실리콘 칼로리미터용 센서 마스크 실리콘 궤적용 센서 마스크

• 포토마스크 등 반도체 장비 업체 - PKL( 피케이엘 ) - 두퐁 - 에스와이테크 - 메디오피아인테네이셔널

• 마스크 설계 및 디자인


센서 제품 개발 및 제작 관련 산업체

실리콘 칼로리미터용 센서 시제품 실리콘 궤적용 센서 시제품

• 센서 설계 , 공정 시뮬레이션 및 작성

• 국내 파운드리 시설 - 경북대반도체연구소 - 서울대반도체공동연구소 - 센스 ( 주 ) - 한국전자통신연구원


센서 신호처리 관련 산업체

칼로리미터용 센서 신호처리실리콘 궤적용 센서 신호처리 보드

• 센서 신호처리 시스템

• 국내 벤쳐 전자회사 - 본딩 회사 - PCB 제작회사 - 신호케이블 ( 켑톤 ) 제작회사 - 전자회로 및 장비 개발회사 (Addone 회사 )


검출기 제작 관련 산업체

빔 테스트용 칼로리미터용 검출기 모듈

• 검출기 설계 , 제작 및 어셈블리

Calorimeter module (Calorimeter, Hodoscope, SCD)

실리콘 전하 검출기 (CREAM 실험 , 박일흥 )

• 국내 정밀가공회사 - 우주산업분야와 관련된 정밀가공회사들 - 텅스텐 생산회사


검출기 / 센서 특성연구 위한 빔 테스트 시설

칼로리미터용 검출기 모듈 빔 테스트 (CERN)

궤적용 센서 빔 테스트 ( 원자력의학원 )

• 국내 빔 시설활용 - 포항가속기연구소 - 한국 원자력 의학원 - 한국원자력연구소


센서 특성 테스트 기반시설 구축 필요

• 검출기 및 센서의 QC 를 위해서 대학내에 테스트 기반시설 구축이 필요함

프로브스테이션

자동측정장비

웨지 본더

센서보관용


검출기 / 센서 신호처리 기반시설 구축 필요

• 검출기 및 센서의 신호처리를 위해서 대학내에 테스트 기반시설 구축이 필요함

90Sr Source Signal Test

Dark Box

칼로리미터용 센서 궤적용 센서


검출기 제작 기반시설 구축 필요 • 검출기 및 센서의 어셈블을 위해 대학내에 기반시설 구축이 필요함


국내산업체 참여 현황 및 방향

대학 / 대학연구소-센서 설계 , 마스크 디자인-센서 공정최적화-센서 특성 측정-검출기 설계 , 제작-전자 회로 설계-전자 장비 테스트

웨이퍼

전자부품

산업체-반도체 장비 제작회사-센서제작 ( 파운드리 시설 )-텅스텐 생산회사-정밀가공회사-전자장비 개발 회사

이미 공동으로 연구수행 중-개발 및 제작 기술 확보되어 있음-산업체와 네트워크 구축되어 있음

대량생산 시 보다 많은 산업체 필요 - 기술보유 회사 파악되어 있음 - 산 . 학 . 연 공동연구 수행 필요 - 국내기술 및 시설로 검출기 제작하여 ILC 검출기에 설치

- 수입대체 효과 - 산업활성화 - 최첨단 기술확보 - 고급인력양성 - 우리나라 주도의 과학분야확보


결 론

국내의 기술과 국내기반시설을 활용하여산 . 학 . 연 공동연구를 수행하여ILC 에서 우리나라 주도의 실리콘 검출기를 개발 , 제작 할기술 및 사전연구 수행 경험이 있는 전문인력 확보 되어 있음

사전연구 수행을 통하여 산업체와 네트워크 구성되어 있음=> 실리콘 검출기 및 전자장비 국내 제작

정부의 지원을 통한 기반시설 확보 및 지속적인 재원이 필요

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