Створення та тестування модулів мікростріпового кремнієвого детектора експерименту ALICE

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ

імені В. Є. ЛАШКАРЬОВА

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

СТВОРЕННЯ ТА ТЕСТУВАННЯ МОДУЛІВ МІКРОСТРІПОВОГО КРЕМНІЄВОГО ДЕТЕКТОРА ЕКСПЕРИМЕНТУ ALICE

01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем

БОРИСОВ ОЛЕКСАНДР ДМИТРОВИЧ

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України.

Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук, професор

Зінов'єв Геннадій Михайлович,

Інститут теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України,

завідуючий відділом «фізика високих густин енергії»

Науковий консультант:

доктор фізико-математичних наук

Джубелліно Паоло,

Туринська секція Італійського Національного Інституту ядерної фізики (INFN), керівник проекту ALICE.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Литовченко Петро Григорович,

Інститут ядерних досліджень НАНУ,

заступник директора з наукової роботи,

завідувач відділу радіаційної фізики;

доктор фізико-математичних наук, професор

Шевченко Валерій Андрійович,

Київський Національний університет імені Тараса Шевченка,

фізичний факультет, кафедра ядерної фізики.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дослідження ультра-релятивістських зіткнень важких іонів має на меті вивчення властивостей різних станів ядерної матерії, і на сьогоднішній день є найбільш амбіціозним з усіх проектів, які дійсно реалізуються у фізиці високих енергій. Ядерна речовина, при звичайних умовах, існує у вигляді протонів та нейтронів, які в свою чергу є зв'язаними станами кварків та глюонів. Теорія сильної взаємодії між елементарними частинками - квантова хромодинаміка передбачає можливе існування фазового переходу до нового стану речовини при дуже високих температурах (густинах енергії) та високих густинах баріонного заряду. Такі високі густини енергії можна досягнути у лабораторії, за допомогою зіткнень важких іонів високих енергій на прискорювачах. Вважається, що цей новий стан речовини - кварк-глюонна плазма (КГП) існував у ранньому Всесвіті у часі порядку 10^-6 сек. після Великого Вибуху. Непрямі докази утворення нової форми речовини, яка характеризується також відновленням кіральної симетрії, були знайдені в експериментах на SPS CERN; нещодавно, сигнали, можливо кольорової, деконфайнованої, непрозорої субстанції спостерігалися в експериментах на RHIC. Великий адронний колайдер LHC (Large Hadron Collider) в CERN, зможе забезпечити пучки важких адронів при безпрецедентних енергіях, що відкриває доступ до аналізу сильновзаємодіючої матерії на ранній надгустій стадії процесу зіткнень. Матерія при таких високих густинах енергії буде містити переважно глюони, та мати властивості, які сильно відрізняються від класичних уявлень про речовину. Наприклад, це стосується втрат енергії у середовищі при переміщенні кварків крізь дуже гарячу та густу речовину. На цей час дуже мало відомо про властивості ядерної речовини при таких екстремальних умовах, тому зіткнення важких іонів на LHC нададуть можливість експериментально досліджувати матерію при таких високих густинах енергії. Експеримент ALICE в CERN буде досліджувати зіткнення важких іонів з енергією в центрі мас 5,5 ТеВ на нуклон. Експериментальне вивчення речовини, що утворюється в результаті таких зіткнень, пов'язане з реєстрацією, ідентифікацією та вимірюванням кінематичних характеристик десятків тисяч частинок різних сортів, які народжуюються в результаті зіткнення, в широкому діапазоні імпульсів. Тому зрозуміло, що від ефективної та правильної роботи детектуючих систем залежить можливість і повнота експериментального вивчення фізичних властивостей сильновзаємодіючої речовини при високих густинах енергії. Визначення треків частинок в детекторі ALICE на відстанях менших за 45 см від точки зіткнення буде визначатись за допомогою внутрішньої трекової системи (ВТС), яка складається з шести циліндричних шарів кремнієвих детекторів. Два зовнішніх шари ВТС, розташовані на відстанях 384 мм та 434 мм від вісі пучка, складаються з двохсторонніх кремнієвих мікростріпових детекторів. Останні покривають загальну площу у 4,77 м² і мають понад 2,6 мільйона каналів зчитування інформації. Створення такого унікального детектора пов'язане з пошуком нових підходів для обробки сигналів з детектора та нових методів для з'єднання сенсора з електронними засобами зчитування інформації. Також, для створення великої детектуючої системи, якою можна вважати ВТС, необхідно розробити ефективні методи перевірки фізичних характеристик детектора та його окремих частин на різних етапах складання детекторного модуля.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основна частина роботи виконана у відповідності з планами науково-дослідної роботи відділу “фізика високих густин енергій” ІТФ ім. М.М. Боголюбова НАН України за темою “Дослідження фазової структури сильно взаємодіючої матерії та динаміки взаємодії адронів і ядер при високих енергіях” (Рішення Бюро ВФА НАНУ від 23.10.2007 р. № 6, номер державної реєстрації 0107U006889). Проведені в роботі дослідження здійснювались в рамках ряду міжнародних наукових програм. “Developing ideas of microstrip detector and read-out electronics assembly using flexible microcables for high energy physics experiments”, (CERN INTAS 2003-0678, Project leaders, P.Giubellino and G.Zinovjev), “Precise assembly technology of detector modules based on flexible rigid hybrids and microcables for ALICE at CERN” (CERN INTAS 2005-0349, Project leaders, P.Giubellino and G.Zinovjev). Робота була частково підтримана фондами італійського національного інституту ядерної фізики (INFN) в рамках досліджень за програмою “Sviluppo dei rivelatori a micro-strisce di silicio per ALICE in LHC” (Розробка мікростріпових кремнієвих детекторів для ALICE на LHC) протягом періоду 2003-2006 рр., та стипендією консорціуму міжнародного розвитку університету міста Трієст, Італія (C.S.I.U.T.) на проведення досліджень у 2006-2007 за темою “Hydrodynamic approach for the description of the spectra and correlations of identical particles in heavy-ion collisions at LHC”.

Метою роботи є дослідження властивостей та вивчення фізичних характеристик модулів двостороннього мікростріпового детектора, спрямовані на створення стріпового шару ВТС детектора ALICE.

Були поставлені наступні задачі:

- Вивчити властивості мікростріпових сенсорів, призначених для ВТС детектора ALICE. З'ясувати особливості конструкції сенсорів та дослідити їх можливий вплив на роботу модулів мікростріпового детектора.

- Вивчити експериментально характеристики модуля мікростріпового кремнієвого детектора. Перевірити надійність алгоритмів обробки сигналу від детектора, розробити необхідні програмні блоки для обробки сигналу, інтегрувати їх із системою отримання даних експерименту ALICE та із системою обробки даних і моделювання AliRoot.

- Розробити фізико-технічні основи складання модулів двостороннього мікростріпового детектора, які забезпечать створення понад дві тисячі модулів із заданими характеристиками, які необхідні для стріпового шару ВТС детектора ALICE.

Об'єктом дослідження були мікростріпові кремнієві детектори ядерного випромінювання.

Предмет дослідження становили фізичні властивості модулів двосторонніх мікростріпових кремнієвих детекторів, складених з використанням технології одноточкового автоматизованого ультразвукового зварювання, які призначені для ВТС детектора ALICE.

Методи дослідження: Вимірювання вольтамперних та вольтфарадних характеристик сенсорів, експериментальне вивчення сигналу відгуку модуля мікростріпового детектора на проходження частинки з заданими параметрами (пучок піонів з імпульсом 7 ГеВ/с). Статистичні методи, оптична мікроскопія, комп'ютерне моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

1. Запропоновано новий метод визначення просторової роздільної здатності детекторів, який для телескопу з кількістю детекторів п'ять або більше явно пов'язує просторову роздільну здатність кожного детектора з нев'язками підгонки треків і геометрією телескопу, дозволяючи одержати просторову роздільну здатність детекторів, що входять до складу телескопу, без традиційного використання ітераційної процедури. Показано, що базуючись на припущені, що детектори мають схожі (але не обов'язково однакові) величини просторової роздільної здатності, метод може застосовуватись для телескопу, кількість детекторів в якому менша п'яти.

2. Встановлено, що при тривалому докладанні напруги зміщення до мікростріпових кремнієвих сенсорів з поверхнею <100> і при наявності різниці потенціалів на перехідному конденсаторі, виникає коротке замикання стріпів на р-стороні сенсора, внаслідок перерозподілу іонів на поверхні та у шарі пасивації так, що додатній заряд на границі Si-SiO₂ компенсується, і це призводить до зміни типу провідності.

3. Встановлено, що зниження ефективності мікростріпового модуля експерименту ALICE в значній мірі пов'язане з наявністю дефектних каналів, більшість з яких виникає внаслідок геометричної недосконалості алюміній-каптон мікрокабелів, що використовуються для приєднання мікросхеми зчитування до мікростріпового сенсора шляхом автоматизованого одноточкового ультразвукового зварювання.

4. Запропоновано алгоритм виділення спільного та індивідуального шуму каналів мікростріпового детектора для його ефективної роботи в експерименті ALICE.

5. Розроблена конструкція модуля мікростріпового детектора з використанням алюміній-каптон мікрокабелів для з'єднання компонентів модуля за допомогою автоматизованого одноточкового ультразвукового зварювання, дозволила знизити товщину матеріалу стріпових шарів ВТС ALICE до значень 0,81 % X₀ для шару 5 та 0,83 % X₀ для шару 6 (X₀ - радіаційна довжина), що призвело до зменшення багатократного розсіювання в шарах ВТС та підвищення ефективності реконструкції треків частинок з малими поперечними імпульсами
(< 100 МеВ/с).

6. Запропоновано автоматизовану методику контролю мікрокабелів з провідниками мікронних розмірів, основану на використанні оптичної скануючої системи та розроблених алгоритмів погодження зображень отриманих при скануванні бездоганного еталонного мікрокабеля та мікрокабеля, що контролюється.

Практичне значення результатів полягає в наступному:

1. Вивчення характеристик сенсорів мікростріпового детектора та розроблені фізико-технічні основи складання та тестування модулів дозволили створити стріповий шар ВТС детектора ALICE, відповідний до вимог фізичного експерименту на LHC. Розроблені алгоритми обробки сигналу з детектора були запрограмовані та інтегровані з системою отримання даних ALICE та з системою обробки даних і моделювання AliRoot.

2. Створені програми використовувались при роботі детектора ALICE для реєстрації космічного випромінювання протягом періоду 2007-2008 років. В ході цих тестів з космічним випромінюванням на основі розроблених алгоритмів автором були додатково створені тестові програми, які дозволили перевірити і налагодити програмні модулі AliRoot, які здійснюють обчислення координат зареєстрованих частинок у глобальній системі координат експерименту, а відтак є надзвичайно важливими для правильної реконструкції треків частинок.

3. Запропонована автоматизована методика контролю мікрокабелів була використана при складанні модулів мікростріпового детектора експерименту ALICE і дозволила суттєво знизити кількість дефектних каналів у детекторі.

Особистий внесок автора. Автор дисертації брав активну участь у формулюванні задач та розробці методів їх розв'язання, виконанні, перевірці та аналізі отриманих результатів, підготовці рукописів статей до публікацій. Автор також розробляв програмне забезпечення та бази даних для контролю якості та моніторингу детекторів, а також брав безпосередню участь в тестових вимірюваннях, пов'язаних з вивченням характеристик мікростріпових детекторів.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що викладені у дисертації, доповідалися або були представлені на наступних міжнародних нарадах та конференціях: 11th Work. on Electr. for LHC and Future Exper. LECC, 12-16 вересня 2005 р. (м. Хайдельберг, Німеччина), Comunicazione al XCI Congresso Nazionale SIF, 26 вересня - 1 жовтня 2005 р. (Катанія, Італія), Workshop on Tracking In High Multiplicity Environments (TIME05), 3-7 жовтня 2005 р. (Цюріх, Щвейцарія), 7th International Conference on Large Scale Applications and Radiation Hardness of Semiconductor Detectors (RD05), 5-7 жовтня, 2005 р. (м. Флоренція, Італія), 14th International Workshop on Vertex Detector (VERTEX 2005), 7-11 листопада 2005 р. (м. Нікко, Японія), Xth Pisa Meeting on Advanced Detectors, 21-27 травня, 2006 р. (Острів Ельба, Італія), IEEE Nuclear Science Symposium, 29 жовтня - 24 листопада 2006 р. (м. Сан Дієго, Каліфорнія, США),

а також робочих нарадах експерименту ALICE у CERN, семінарах відділу фізики високих густин ІТФ імені М.М. Боголюбова, на семінарах у Трієстівському відділенні інституту ядерних досліджень (INFN, Трієст, Італія).

Публікації. Основні результати дисертації викладені у 10 роботах, опублікованих у закордонних журналах, електронних виданнях та збірниках, матеріалах міжнародних конференцій, зокрема 7 - у закордонних фахових журналах, 2 в електронних виданнях та 1 - у доповідях і тезах конференцій.

Структура і об'єм роботи. Дисертаційна робота містить вступ, чотири розділи, висновки, список використаних джерел, що містить 132 найменування та додаток. Обсяг дисертації складає - 137 сторінок тексту, включаючи 34 рисунка, 7 таблиць, список використаних джерел і додаток.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі висвітлено актуальність теми, мету та задачі роботи, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, зв'язок роботи з науковими програмами і темами та відмічено особистий внесок здобувача.

В першому розділі розглянуто задачі, які стоять перед експериментальною фізикою високих енергій. Ці задачі пов'язані з одного боку зі складністю та незавершеністю теорії, що описує властивості сильновзаємодіючої речовини при високих густинах енергії, з іншого боку, як теоретичні передбачення, так і ряд експериментальних даних, одержаних на прискорювачах SPS та RHIC, свідчать про можливе існування нової форми матерії, яку називають кварк-глюонною плазмою.

Експеримент ALICE є одним з чотирьох великих експериментів на LHC - новому колайдері у CERN, який спроектований для зіткнень важких іонів при енергіях в системі центра мас 5,5 ТеВ на нуклон. Детектор ALICE створено з метою вивчення рівноважних та нерівноважних властивостей сильновзаємодіючої речовини в області густин енергії е~1-100 ГеВ/фм³. Це дасть можливість детальніше вивчити структуру фазової діаграми КХД і властивості речовини у фазі кварк-глюонної плазми. Для виконання такої програми досліджень конструкція детектора передбачає можливість реєстрації треків та ідентифікації адронів, лептонів та фотонів в області центральних бистрот, які виникають в результаті зіткнення, в дуже широкій області поперечних імпульсів p_t: від 100 МеВ/с до 100 ГеВ/с, а також, для дослідження частинок, що підкорюються слабким взаємодіям, такі як гіперони, B та D мезони. Планується виконувати ці задачі в середовищі дуже високих множинностей частинок - до 8000 частинок на одиницю бистроти в області центральних бистрот.

Детектор складається з центральної частини, яка реєструє та ідентифікує адрони, електрони і фотони та з мюонного спектрометра, розташованого з одного боку від центральної частини. Більшість детектуючих пристроїв центральної частини, які покривають область псевдобистрот та повний азимутальний кут частково, або повністю заховані у великий соленоїд, середнє магнітне поле якого становить 0,5 Т.

Реєстрація частинок та визначення треків на відстанях від 3,9 см до 43 см, здійснюється внутрішньою трековою системою (рис. 1), яка складається з шести шарів кремнієвих детекторів. Для того, щоб досягти необхідної роздільної здатності по прицільному параметру та внаслідок дуже високих густин частинок (до 80 частинок на см²), для двох найглибших шарів ВТС були обрані піксельні детектори (SPD), а для двох наступних зовнішніх шарів - кремнієві дрейфові камери (SDD). Два зовнішніх шари, де густина треків буде близькою до одної частинки на см², будуть обладнані двохсторонніми мікростріповими кремнієвими детекторами (SSD). За виключенням двох найглибших шарів, усі шари будуть з'єднані з аналоговою електронікою для ідентифікації частинок за допомогою вимірювання втрат енергії у середовищі в нерелятивістській області. Це визначає внутрішню трекову систему як єдиний пристрій, що спроможний вимірювати спектри частинок з поперечними імпульсами ~100 МеВ/с.

У підрозділі 1.3 обговорюються фізичні принципи роботи мікростріпового детектора та особливості конструкції мікростріпових детекторів, що використовувались в експериментах з фізики високих енергій, особливості зчитування сигналу з детектора та приєднання електроніки зчитування. Оптимізація модулів мікростріпових детекторів для умов експерименту ALICE вимагала удосконалення існуючих підходів до створення детектуючих модулів. Для забезпечення необхідного покриття у конструкції стріпового шару ВТС використовується 1698 сенсорів. Оскільки практично не можливо створити таку кількість однакових пристроїв, виникає необхідність вивчення характеристик кожного сенсора та кожного модуля з метою створення умов для його ефективної роботи в фізичному експерименті та розробки алгоритмів та програм виділення корисного сигналу з детектора.

У другому розділі наведено результати експериментального вивчення характеристик чотирьох прототипів модуля двостороннього кремнієвого мікростріпового детектора на пучку піонів з імпульсом 7 ГеВ/с. На основі проведених вимірювань були вивчені алгоритми виділення сигналу від проходження частинки. Результати вимірювань показали, що конструкція модуля забезпечує гарне відношення сигнал/шум, який знаходиться в діапазоні значень 40-75, за винятком сенсорів одного з виробників, де відношення сигнал/шум на n-стороні було досить низьким ~18, що пов'язано з високим рівнем шуму, причиною якого була висока міжстріпова ємність, внаслідок використання металевих польових структур в конструкції сенсора.

Як і очікувалось, для мікростріпового сенсора товщиною 300 мкм та з кроком стріпів 95 мкм, переважна більшість кластерів, складалась з одного та двох стріпів. Значна доля кластерів, близько 65 %, що складались з одного стріпа, не дозволяла використовувати ділення заряду між стріпами для визначення координати, обмежуючи, таким чином, просторову роздільну здатність у середньому на рівні 17 мкм по координаті x та 800 мкм по y. Де x і y - декартові координати, вісі направленні вздовж сторін сенсора, (вісь y утворює кут д=7,5 мрад зі стріпами на p-стороні, а вісь x відповідно - (р/2-д) рад).

Для визначення просторової роздільної здатності розглянуто підгонку прямої лінії методом найменших квадратів у матричному формалізмі до точок зіткнення в усіх модулях телескопа та встановлено зв'язок між спостережуваною дисперсією залишків підгонки та похибками вимірювань сенсора. Позначаючи як координати n сенсорних площин вздовж вісі пучка Z та як координати частинки, виміряні сенсорами у певній події m та спроектовані на площини XZ або YZ, які є незалежними і аналізуються окремо, зв'язок між похибки вимірювань та залишками підгонки r можна подати у вигляді

,

де , і _ матриця плану, що визначається як

.

Матриця залежить тільки від розташування модулів вздовж вісі Z та не залежить від даних. Ранг матриці дорівнює , оскільки є лише незалежні залишки. У відсутності кореляції між похибками вимірювань на різних сенсорах, тобто , при , можна перейти від та до їх середньоквадратичних значень та отримати лінійний зв'язок між дисперсіями залишків підгонки та квадратами внутрішніх роздільних здатностей
сенсорів

, (1)

де елементи матриці визначаються як . Як і матриця , матриця залежить тільки від положення модулів вздовж вісі . Якщо матриця невироджена, тоді система лінійних рівнянь (1) може бути розв'язана, і можна отримати без усіляких ітерацій, вектор квадратів внутрішньої просторової роздільної здатності , використовуючи обернення матриці ,

. (2)

Легко показати (використовуючи той факт, що ранг матриці дорівнює ), що матриця невироджена тільки, якщо , це означає, що є мінімальною кількістю сенсорів у телескопі, з якою просторова роздільна здатність кожного з них може бути однозначно визначена, використовуючи рівняння (2). Для рівняння (1) може бути розв'язане тільки методом найменших квадратів, що означає знаходження розв'язку , що мінімізує норму , або іншими словами, краще пояснює спостережувані дисперсії залишків підгонки. Такий розв'язок дається формулою , де матриця є псевдооберненою до , і цей розв'язок був використаний при аналізі даних. Для визначення просторової роздільної здатності розглядаються події тільки з одним єдиним зіткненням у кожному сенсорі, а для відсікання подій з розсіянням на великі кути використано порогове значення на суму квадратів нев'язок для кожного треку, що в результаті відкидає приблизно 2,5 % подій.

Була вивчена ефективність реєстрації частинок, яка виявилась близькою до 99 %. Співставлення точок проходження частинок через сенсор, що вивчається, з дефектними каналами модуля показало, що саме дефектні канали призводять до зниження ефективності. Тому в ході розробки процедури складання модулів, якій присвячено третій розділ, особлива увага приділялась встановленню причин виникнення дефектів складання модулів.

Вихідним матеріалом для виготовлення двостороннього мікростріпового сенсора для стріпового шару ВТС детектора ALICE є пластина монокристалічного кремнію n-типу, легованого фосфором, товщиною 300 мкм з питомим опором ? 6 кОм см. Сенсор має прямокутну форму з розмірами 75 Ч 42 мм² (рис. 2). На одній стороні, яку називають p-сторона, імплантовано стріпи p-типу, на іншій стороні, відповідно n-сторона, імплантовано стріпи n⁺-типу. Ізоляція стріпів на n-стороні забезпечується додатковим областям p-типу, що оточують стріп, так звані p-стоп структури.

Кожен стріп з'єднується з електронікою зчитування через перехідний конденсатор, інтегрований у сенсор, шляхом нанесення алюмінієвої смуги над кожним стріпом поверх шару діелектрика. Для подання до сенсора напруги зміщення використовується шина, імплантована по периметру з обох сторін і з'єднана зі стріпами з використанням ефекту змикання.

На кожній стороні сенсора міститься 768 стріпів довжиною приблизно
40 мм, розташованих з кроком 95 мкм. З кожного боку стріп має по дві контактні площадки на верхньому металевому електроді інтегрованого конденсатора (так звані AC контактні площадки та AC стріпи) і по одній невеликій контактній площадці на нижньому електроді, який являє собою імплантований стріп у кристалі кремнію - так звані DC контактні площадки та DC стріпи. Положення контактних площадок є однаковим з обох сторін і симетричним відносно центра сенсора.

На p-стороні стріпи розташовані під кутом 7,5 мрад відносно короткої сторони сенсора, на n-стороні під кутом -27,5 мрад так, що кут, якій утворюють
n та p-стріпи між собою, дорівнює 35 мрад. Внаслідок такого розташування три крайні стріпи на p-стороні та одинадцять стріпів на n-стороні мають меншу довжину і обладнані контактними площадками лише з одного боку. Величина кута між стріпами у 35 мрад хоч і обмежує точність визначення координати вздовж короткої сторони сенсора, обумовлена допустимим рівнем неоднозначностей у ході реконструкції треків для множинності 8000 заряджених частинок на одиницю бистроти, яка була прийнята за основу при проектуванні детектора ALICE. При монтажі детектора сенсори внутрішнього і зовнішнього стріпового шару обернені до точки зіткнення різними сторонами, p-стороною у внутрішньому шарі та n-стороною у зовнішньому. Таке їх положення дозволяє одержати чотири різні орієнтації стріпів відносно напрямку пучка і, таким чином, значно покращити можливість реконструкції треків, оскільки неоднозначність, що може виникнути в одному шарі, в більшості випадків не повторюється в іншому.

Мікростріпові сенсори для детектора ALICE були вироблені трьома виробниками Canberra, SINTEF та ITC, загальна кількість сенсорів, які задовольняють вимогам специфікації, склала 2098 шт.

Для вивчення характеристик детектора було розроблено методику тестування сенсора, модуля та його компонентів з використанням модельних сигналів, які програмно, за допомогою JTAG протоколу, генерувались в мікросхемі зчитування та подавались на вхід попереднього підсилювача.

Під час роботи детектора металеві (AC) стріпи під'єднуються до електроніки зчитування, вхідна напруга якої близька до напруги, що подається на шину зміщення. У сенсорах, де використовується ефект змикання, металеві стріпи, таким чином, мають потенціал, на декілька вольт менший по відношенню до стріпів на p-стороні.

Було встановлено, що при тривалому прикладанні напруги зміщення, зовнішня поверхня стає еквіпотенціальною з металевими стріпами, внаслідок повільного дрейфу іонів по зовнішній поверхні та/або в оксидній пасивації, діючи, таким чином, як негативний затвор по відношенню до стріпів р-типу. Це має корисний ефект у зменшені пікових полів на краях переходу, що є критичним для пристроїв, які мають відносно великий заряд окису (N_f = 2-4 10¹¹ см^-2 для сенсорів ITC, вироблених на кристалах <111>) особливо, де вони збільшуються за рахунок локальних дефектів. Однак, для сенсорів SINTEF, які вироблені на підкладках <100>, з процесом, що призводить до низького заряду в окислі (~ 10¹⁰ см^-2), цієї від'ємної напруги на затворі достатньо для того, щоб привести до зміни типу провідності у поверхневому шарі, і як наслідок до короткого замикання стріпів на р-стороні і втрати інформації про координату частинки.

В симуляціях (рис. 3), p-стріпи знаходяться при напрузі +3,7 В по відношенню до шини зміщення, потенціал якої приймається за нуль.

В той час як при N_f=110¹⁰см^-2 (див рис. 3б) вона знаходиться при одному потенціалі з p-стріпами (за виключенням області контакту, де невелика різниця обумовлена різною концентрацією дірок), змінюючи тип провідності приповерхневого шару.

Для побудови двох шарів стріпового детектора використовуються 1698 модулів. Враховуючи необхідність мати запасні та тестові модулі, загальна кількість модулів, яка була складена, становить понад 2000 шт. Модуль (рис. 4) складається з одного двостороннього мікростріпового сенсора, до кожної сторони якого приєднуються дві гібридні схеми, кожна з яких містить шість мікросхем зчитування HAL25, з'єднаних з гнучкими мікрокабелями.

Для з'єднання компонентів модуля застосовувалось одноточкове ультразвукове зварювання та гнучкі мікрокабелі на поліімідній основі товщиною 10 мкм з алюмінієвими провідниками товщиною 14 мкм та розмірами контактних площадок 36 мкм. Використання алюмінієвих провідників на відміну від мідних, які традиційно використовувались при складанні мікростріпових детекторів, та одноточкового ультразвукового зварювання дозволили зменшити кількість контактних з'єднань, надати модулю компактну форму та значно зменшити товщину матеріалів у детекторі, а відтак і негативний вплив багатократного розсіяння на реконструкцію треків частинок.

В ході тестувань модулів та їх компонентів було встановлено, що значна кількість дефектів пов'язана з відхиленнями геометричних параметрів гнучких мікрокабелів від номінальних значень. Зокрема, виявилось, що особливо критичними є розміри та положення контактних площадок, які приварюються до сенсора. Кількість таких контактних площадок на одному мікрокабелі становить 128 шт., враховуючи, що для складання модуля потрібно 12 мікрокабелів, а для складання стріпового шару необхідно 1698 модулів, кількість вимірювань, які необхідно зробити для контролю мікрокабелів, є дуже великою. Для реалізації контролю мікрокабелів та вимірювання їх геометричних параметрів була використана оптична скануюча система. мікростріповий сенсор детектор сигнал

У четвертому розділі описано автоматизований метод контролю гнучких мікрокабелів, застосування якого дозволило здійснювати вимірювання розмірів та положень контактних площадок мікрокабеля з необхідною точністю та швидкістю. Розроблений метод базується на застосуванні алгоритмів аналізу зображень, за допомогою яких здійснюється погодження мікрокабеля, що контролюється, з еталонним мікрокабелем.

Оптична скануюча система (ОСС) була розроблена і побудована сумісно із промисловою компанією VEA s.r.l.. Механіка ОСС складається з кабельної каретки, джерела світла, що розміщується під кареткою, двохосьової системи переміщення каретки, монохромної ПЗЗ відеокамери та комп'ютера з убудованим пристроєм для оцифрування та введення у пам'ять зображень з камери. Механіка ОСС розміщена у коробці, в якій створюється надлишковий тиск для того, щоб підтримувати середовище чистим.

Рамки з мікрокабелями вставляються у спеціальний металевий тримач, який фіксується на каретці і може містити до 24 мікрокабелів у 4 рядах по 6 стовпчиків. Джерелом світла є електролюмінісцентна лампа прямокутної форми 300 Ч 210 мм² і товщиною 0,3 мм, яка розташовується під тримачем, так що зображення мікрокабеля формується у прохідному світлі, в результаті чого темні області відповідають алюмінієвим провідникам на поліімідній основі, а світлі області - чистому полііміду та наскрізним отворам. Контраст між темними та світлими областями є ключовим при аналізі зображення і розпізнанні дефектів мікрокабелів.

Поле зору відеокамери приблизно становить 1,4 1,8 мм², в той час як розміри мікрокабеля складають 35 Ч 35 мм². Сканування всієї поверхні мікрокабеля, а також сканування всіх мікрокабелів, встановлених у тримач, здійснюється за допомогою двох мікро-позиційних систем лінійного переміщення, що змонтовані у хрестовинну конфігурацію і, мають повний хід 306 мм, роздільну здатність 1 мкм та відтворюваність 2 мкм. Вся ОСС контролюється персональним комп'ютером.

Для аналізу зображень використовувались два алгоритми, що позначені як “морфологічний тест” та “тест смуг”. Обидва алгоритми враховують і компенсують зміни яскравості і контрасту на зображеннях сцен. Такі зміни можуть мати місце внаслідок незначних відмінностей матеріалу мікрокабелів, або внаслідок старіння джерела світла.

Морфологічний тест (рис. 5а) здійснює погодження зображень на основі оцінки відмінності між еталонним зразком та знайденим відповідним фрагментом на зображені сцени мікрокабеля, що перевіряється. Це дозволяє встановлювати порогове значення на рівень схожості знайденого фрагмента з еталоном, нижче якого тест дає негативний результат.

На більшій частині мікрокабеля елементи провідного рисунка являють собою рівні смуги, розташовані паралельно. В цьому випадку, морфологічний тест буде малоефективним інструментом у пошуку розривів провідників або коротко замкнених провідників. Тому, для знаходження дефектів такого типу було розроблено інший алгоритм - тест смуг (див. рис. 5б). У цьому алгоритмі у ролі інформативних ознак для погодження двох зображень обрано положення елементів провідного рисунка поблизу границі зображення. Цей алгоритм спроможний визначити границі провідних областей на зображені, і таким чином, дозволяє знаходити розірвані та коротко замкнені провідники на зображені певної сцени мікрокабеля.

Використання ОСС забезпечує швидкий контроль провідного рисунка і дозволяє уникнути безпосередніх електричних вимірювань, які при мікронних розмірах провідників, є дуже трудомістким процесом, при якому ризик пошкодження мікрокабеля є досить високим. Для обробки результатів сканування та виявлення зв'язку між недосконалостями мікрокабелів та дефектами, які виникають при складанні модулів, була розроблена база даних. В результаті було встановлено, що ряд дефектів мікростріпових модулів, які пов'язані з варіацією геометричних параметрів мікрокабелів, можна уникнути, застосовуючи різні програми для зварювальної машини, узгоджено з геометричними параметрами мікрокабеля.

ВИСНОВКИ

Показано, що модуль двостороннього стріпового детектора, складеного з використанням одноточкового ультразвукового зварювання і призначеного для ВТС ALICE, при використанні розроблених алгоритмів обробки сигналу, забезпечує реєстрацію МІЧ з точністю 17 мкм та 800 мкм по rц та z координатам (в системі координат експерименту ALICE) відповідно, ефективність близькою до 99 % і забезпечує відношення сигнал/шум в діапазоні 40-75. Встановлено, що наявність дефектних каналів безпосередньо впливає на ефективність мікростріпового детектора.

Запропоновано новий метод визначення просторової роздільної здатності стріпових детекторів, на основі вимірювань треків частинок, який явно пов'язує просторову роздільну здатність з нев'язками підгонки треків і геометрією телескопу, дозволяючи одержати просторову роздільну здатність детекторів, що входять до складу телескопу, без традиційного використання ітераційної процедури. Показано, що базуючись на припущені, що детектори мають схожі (але не обов'язково однакові) величини просторової роздільної здатності, метод може застосовуватись для телескопу, кількість детекторів в якому менша п'яти.

Встановлено, що наявність в конструкції стріпового детектора металевих польових структур на границі стріпа на n-стороні, призводить до суттєвого збільшення міжстріпової ємності та, як наслідок, до підвищення шуму та погіршення відношення сигнал/шум.

Встановлено, що при тривалому докладанні напруги зміщення до сенсорів SINTEF з поверхнею <100> і при наявності різниці потенціалів на перехідному конденсаторі, виникає коротке замикання стріпів на р-стороні сенсора внаслідок перерозподілу іонів на поверхні та у шарі пасивації так, що додатній заряд на границі Si-SiO₂ компенсується, і це призводить до зміни типу провідності приповерхневого шару. Встановлено, що при опромінені цих сенсорів рентгенівськими променями (20 КеВ, ~ 130 Грей), заряд на границі з окисом збільшується, в результаті чого, при докладанні робочої напруги зміщення до сенсорів тривалий час, коротке замикання стріпів на р-стороні сенсора не виникає.

Показано, що покращити відношення сигнал/шум та підвищити ефективність мікростріпового модуля в рамках конструкційних обмежень на стріповий шар ВТС детектора ALICE з урахуванням відмінностей робочих параметрів сенсорів від різних виробників, що обумовлені різною провідністю кристалів, неоднорідністю в розподілі легуючої домішки та особливостями конструкції сенсорів, можна шляхом уніфікації електронних засобів контролю модулів із близькими значеннями робочих параметрів. При цьому показано, що оптимізувати стріповий шар для вивчення області високої густини енергії можна шляхом розташування мікростріпових модулів з меншою кількістю дефектів в області полярних кутів близьких до р/2 (нульових бистрот) із одночасним додержанням азимутальної симетрії.

Розроблені фізико-технічні основи складання модулів з використанням алюміній-каптон мікрокабелів для з'єднання компонентів модуля, дозволили знизити товщину матеріалу стріпових шарів ВТС ALICE до значень 0,81 % X₀ для шару 5 та 0,83 % X₀ для шару 6 у порівнянні з 1 % X₀ для подібної конструкції стріпового модуля, складеного з використанням мідних провідників, експерименту STAR, що на RHIC.

Розроблені фізико-технічні основи складання модулів та автоматизовані методи вимірювання фізичних характеристик мікростріпових модулів для детектора експерименту ALICE дозволили скласти 1000 модулів, при цьому вихід добрих складань мікросхеми з мікрокабелем перевищив 90 %, гібридних схем - 95 % та мікростріпових модулів - 90 %.

Встановлено, що значна частина дефектних каналів модуля пов'язана з дефектами, які виникають внаслідок геометричної недосконалості мікрокабелів, при приєднанні мікросхеми зчитування до сенсора шляхом автоматизованого одноточкового ультразвукового зварювання. Врахування розбіжності геометричних параметрів мікрокабелів при програмуванні зварювальної машини, дозволило уникнути ряду суттєвих дефектів у складаних модулях.

Показано, що використання оптичної скануючої системи та розроблених алгоритмів погодження зображень, дозволяє реалізувати швидкий та надійний метод безконтактного контролю провідного рисунка гнучких мікрокабелів та ефективно проводити вимірювання їх геометричних параметрів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. ALICE Collaboration - ALICE: Physics Performance Report, Volume I. // J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. - 2004 - Vol. 30 - P. 1517-1763.

2. Borysov O. Quality control of the ALICE-SSD chipcables via optical scanning / O. Borysov, M. Bregant // Internal Note/ALICE reference number: ALICE-INT-2004-015, 28.04.2004.

3. In-beam performance of the ALICE silicon strip detector / F. Agnese, F. Benedosso, D. Bonnet, V.N. Borshchov, O. Borysov, L. Bosisio, M. Bregant, A. van den Brink, P. Camerini, G.Contin, E. Fragiacomo, C. Gojak, N. Grion, R. Grosso, A.P. de Haas, S.N. Igolkine, S.K. Kiprich, R. Kluit, C. Kuhn, P. Kuijer, O.M. Listratenko, J.R. Lutz, G.V. Margagliotti, G.J.L. Nooren, M. Oinonen, C.J. Oskamp, W. Peryt, S. Piano, S. Plumery, Z. Radivojevic, I. Rashevskaya, R. Rui, J.D. Schippers, H. Seppanen, A. Sokolov, M. Szuba, P.Timmer, G. Zinovjev // Nucl.Instr.Meth. A. - 2006. - Vol. 562. - P. 110-119.

4. Assembly and validation of the SSD silicon microstrip detector of ALICE / M. Bregant, O. Borysov, L. Bosisio, P. Camerini, G. Contin, F. Faleschini, E. Fragiacomo, N. Grion, G.-V. Margagliotti, S. Piano, I. Rachevskaia, R. Rui, A.P. de Haas, R. Kluit, P.G. Kuijer, G.J.L. Nooren, C.J. Oskamp, A.N. Sokolov, A. van den Brink, F. Agnese, D. Bonnet, O. Clausse, M. Imhoff, C. Kuhn, F. Littel, J.R. Lutz, S. Plumeri, M.H. Sigward, C. Wabnitz, V. Zeter, M. Oinonen, J. Aaltonen, I. Kassamakov, S. Nikkinen, Z. Radivojevic, H. Seppдnen, M. Osterberg, V. Antonova, V. Borshchov, A. Listratenko, M. Protsenko, J. Kostyshin, I. Tymchuk, G. Zinovjev // Nucl. Instr. Meth. A. - 2006. - Vol. 566. - P. 18-21.

5. The ALICE vertex detector: Focus on the micro-strip layers / M. Bregant, O. Borysov, L. Bosisio, P. Camerini, G. Contin, F. Faleschini, E. Fragiacomo, N. Grion, G.-V. Margagliotti, S. Piano, I. Rachevskaia, R. Rui, A.P. de Haas, R. Kluit, P.G. Kuijer, G.J.L. Nooren, C.J. Oskamp, A.N. Sokolov, A. van den Brink, F. Agnese, D. Bonnet, O. Clausse, M. Imhoff, C. Kuhn, F. Littel, J.R. Lutz, S. Plumeri, M.H. Sigward, C. Wabnitz, V. Zeter, M. Oinonen, J. Aaltonen, I. Kassamakov, S. Nikkinen, Z. Radivojevic, H. Seppдnen, M. Osterberg, V. Antonova, V. Borshchov, A. Listratenko, M. Protsenko, J. Kostyshin, I. Tymchuk, G. Zinovjev // Nucl. Instr. Meth. A. - 2006. - Vol. 569. - P. 29-32.

6. ALICE Collaboration, ALICE: Physics Performance Report, Volume II // J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. - 2006 - Vol. 32. - P. 1295-2040.

7. Bregant M. Assembly and validation of the ALICE silicon microstrip detector / M. Bregant, O. Borysov, L. Bosisio, P. Camerini, G. Contin, F. Faleschini,
E. Fragiacomo, N. Grion, G.-V. Margagliotti, S. Piano, I. Rachevskaia, R. Rui, F. Benedosso, A.P. de Haas, R. Kluit, P.G. Kuijer, G.J.L. Nooren, C.J. Oskamp, A.N. Sokolov, A. van den Brink, F. Agnese, D. Bonnet, O. Clausse, M. Imhoff, C. Kuhn, F. Littel, J.R. Lutz, S. Plumeri, C. Wabnitz, V. Zeter, M. Oinonen, S. Nikkinen, Z. Radivojevic, H. Seppдnen, M. Osterberg, V. Antonova, V. Borshchov, S.K. Kiprich, A. Listratenko, I. Tymchuk, G. Zinovjev // Nucl. Instr. Meth. A. - 2007. - Vol. 570. - P. 312-316.

8. Qualification of a large number of double-sided silicon microstrip sensors for the ALICE Inner Tracking System / I. Rachevskaia, O. Borysov, L. Bosisio, M. Bregant, P. Camerini, E. Cattaruzza, G. Contin, A. Dyatlovich, E. Fragiacomo, G. Giacomini, N. Grion, G.-V. Margagliotti, S. Naumov, S. Piano, S. Potin, R. Rui, A. Starodubtsev // Nucl. Instr. Meth. A. - 2007. - Vol. 572. - P. 122-124.

9. The ALICE Collaboration The ALICE Experiment at the CERN LHC // JINST. - 2008. - Vol. 3 - P. S08002.

10. Experience with the test and qualification of double-sided silicon microstrip sensors for the ALICE Inner Tracking System / L. Bosisio, O. Borysov, M. Bregant, P. Camerini, E. Cattaruzza, G. Contin, A. Dyatlovich, E. Fragiacomo, G. Giacomini, N. Grion, G.-V. Margagliotti, S. Naumov, S. Piano, S. Potin, I. Rachevskaia, R. Rui, O. Starodubtsev // IEEE Nuclear Science Symposium (October 29 - Nov. 24, 2006). - San Diego, California, 2006. - Vol. 3. - P. 1429-1433.

АНОТАЦІЯ

Борисов О. Д. Створення та тестування модулів мікростріпового кремнієвого детектора експерименту ALICE. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню характеристик двосторонніх мікростріпових кремнієвих детекторів та створенню на їх основі модулів для стріпового шару внутрішньої трекової системи детектора ALICE на великому адронному колайдері у ЦЕРНі (Женева, Швейцарія). На основі даних отриманих від чотирьох прототипів модулів, що у складі телескопу були використані для реєстрації пучка піонів з імпульсами 7 Гев/с, удосконалено алгоритми обробки сигналу зі стріпового детектора та розроблено новий швидкий метод для визначення просторової роздільної здатності детекторів. Вивчено вплив елементів конструкції двостороннього мікростріпового кремнієвого сенсора та створеного модуля на просторову роздільну здатність, ефективність та відношення сигнал/шум.

Розроблено фізико-технічні основи складання модулів двосторонніх мікростріпових детекторів з використанням технології автоматизованого одноточкового ультразвукового зварювання на плівковому носії та розробленої методики контролю комутаційних мікрокабелів шляхом оптичного сканування та аналізу зображень, які забезпечили високий рівень виходу модулів, що відповідають вимогам експерименту ALICE.

Ключові слова: кремнієвий детектор, двосторонній мікростріповий кремнієвий детектор, експеримент ALICE.

Борисов А. Д. Создание и тестирование модулей микрострипового кремниевого детектора эксперимента ALICE. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов, элементов и систем. - Институт физики полупроводников имени В.Е. Лашкарёва НАН Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена исследованию характеристик двусторонних микростриповых кремниевых детекторов и созданию на их основе модулей для стрипового слоя внутренней трековой системы (ВТС) детектора ALICE на большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе (Женева, Швейцария).

ALICE - один из четырёх больших экспериментов на БАК разработанный для изучения физических свойств сильновзаимодействующей материи и кварк-глюонной плазмы в столкновениях релятивистских тяжелых ионов. Детектор ALICE спроектирован для надежной и эфективной работы в условиях наиболее высокой множественности (dN_ch/dy ? 8000) из всех, которые предсказываются разными моделями для столкновений Pb-Pb при энергии БАК. Два внешних слоя внутренней трековой системы детектора ALICE состоят из 1698 модулей двусторонних микростриповых кремниевых детекторов, покрывающих общую площадь около 4,7 м².

Двусторонний микростриповый сенсор имеет прямоугольную форму с размерами 75Ч42 мм² и изготовлен на пластине монокристаллического кремния n типа толщиной 300 мкм с удельным сопротивлением не менее 6 кОм см. Угол между стрипами p и n типов, расположенных на разных сторонах кристалла с одинаковым периодом 95 мкм, составляет 35 мрад при этом угол наклона p-стрипов к короткому краю сенсора составляет 7,5 мрад, а n-стрипов - -27,5 мрад. Для изоляции n-стрипы окружены областями с проводимостью p-типа. На каждой стороне сенсора располагается по 768 стрипов длиной около 40 мм. Для подачи напряжения смещения используется шина, имплантированная по периметру с обеих сторон сенсора и соединенная со стрипами эффектом смыкания. Считывание сигнала со стрипов осуществляется через переходной конденсатор интегрировный в сенсор путём нанесения алюминиевой полоски поверху слоя диэлектрика над каждым стрипом.

Описана конструкция телескопа и схема сбора данных, которые использовались для тестирования четырёх прототипов модулей, на пучке пионов с импульсами 7 Гэв/с. В результате анализа полученных данных было установлено, что сигнал с детектора характеризуется высоким уровнем общего шума. При использовании разработанного алгоритма выделения общего и индивидуального шумов, можно добиться хорошего отношение сигнал/шум, который находится на уровне 40-75. Было установлено, что использование металлических полевых структур для изоляции n-стрипов приводит к значительному ухудшению отношения сигнал/шум вследствие увеличения межстриповой емкости. Предложен новый метод оценки пространственного разрешения детекторов, который позволяет быстрее рассчитывать пространственное разрешение детекторов используемых в телескопе. Было найдено, что пространственное разрешение прототипов составляет 17 мкм в направлении вдоль длинной стороны сенсора и 800 мкм вдоль короткой, и эффективность близка к 99 %. Наиболее существенным фактором снижения эффективности оказываются дефектные каналы, возникающие при сборке модуля.

При проведении тестов продолжительной работы сенсора установлено, что на сенсорах, изготовленных на кристаллах кремния с поверхностью <100> при низкой концентрации заряда на поверхности с окислом, возникает короткое замыкание p-стрипов. При облучении таких сенсоров Рентгеновскими лучами (20 КэВ, ~130 Грей), заряд на границе кремний-окисел увеличивается достаточно, чтобы предотвратить короткое замыкание p-стрипов.

Разработаны физико-технические основы сборки модулей двусторонних микростриповых детекторов с использованием технологии автоматизированной одноточечной ультразвуковой сварки на пленочном носителе. При этом установлено, что дефекты сборки связаны с отклонением геометрических параметров алюминий-каптон микрокабелей, которые присоединяют микросхемы считывания информации к сенсору. Для проведения измерений геометрических параметров микрокабелей и контроля проводящего рисунка с проводниками микронных размеров разработана методика, основанная на оптическом сканировании микрокабеля в проходящем свете с последующим анализом полученного изображения. Использование этой методики позволило значительно повысить выход готовых модулей, отвечающих требованиям эксперимента ALICE.

Ключевые слова: кремниевый детектор, двусторонний микростриповый кремниевый детектор, эксперимент ALICE.

Borysov O.D. Creation and testing silicon microstrip detector modules for ALICE experiment. - Manuscript.

Thesis for a Candidate of Physico-Mathematical Sci. degree in specialty 01.04.01 - Physics of Instruments, Elements and Systems. - V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2009.

The main goal of the thesis is the study of the physical properties of the double-sided silicon strip detectors and development on their basis modules for the strip layer of the inner tracking system of the ALICE detector at Large Hadron Collider at CERN (Geneva, Switzerland).

Using the pion (7 GeV/c) beam test results the basic performance of four prototypes of double-sided silicon strip modules was studied. An improved procedure of signal processing and a fast method for the determination of the spatial resolution of the sensors in the telescope are described. The influence of some peculiarities of the sensor construction on the signal to noise ratio, efficiency and spatial resolution is studied.

Physical and technical bases for the module assembly by using tape automated bonding (TAB) technique for the connection of the front-end electronic via thin aluminum-polyimide cables were developed. Automated procedure based on an optical scanning and ad hoc algorithms for image analysis for dimensional and quality inspection of microcables are developed. Its implementation provided significant increase in the outcome of good modules.

Key words: silicon detector, double-sided silicon strip detector, ALICE experiment.

Размещено на Allbest.ru

...