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Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research A

journal homepage: www.elsevier.com/locate/nima

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 730 ( 2013 ) xiii–xvi

Proceedings of the 9th International Conference on Radiation Effects on Semiconductor Materials Detectors and Devices

October 9-12 2012 Dipartimento di Fisica e Astronomia - Sezione di Astronomia e Scienza dello Spazio - Largo Enrico Fermi, 2, 50125 Firenze Organized by: Università degli Studi di Firenze with the support of Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Editors: Mara Bruzzi, Emanuele Pace, Cinzia Talamonti

Committees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Challenges for silicon pixel sensors at the European XFEL

R. Klanner , J. Becker , E. Fretwurst , I. Pintilie , T. P ö hlsen , J. Schwandt and J. Zhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Radiation hardness trends in new microelectronic technologies for the readout of semiconductor detectors

V. Re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

The LHCb Silicon Tracker — Performance & radiation damage

C. Elsasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Radiation damage on the LHCb-VELO

G. Casse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Status and performance of the ALICE Silicon Drift Detector in pp and Pb – Pb collisions

D. Falchieri for the ALICE Collaboration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Beam test studies of 3D pixel sensors irradiated non-uniformly for the ATLAS forward physics detector

S. Grinstein , M. Baselga , M. Boscardin , M. Christophersen , C. Da Via , G.-F. Dalla Betta , G. Darbo , V. Fadeyev , C. Fleta ,

C. Gemme , P. Grenier , A. Jimenez , I. Lopez , A. Micelli , C. Nelist , S. Parker , G. Pellegrini , B. Phlips , D.-L. Pohl ,

H.F.-W. Sadrozinski , P. Sicho and S. Tsiskaridze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Performance of CMS 3D silicon pixel detectors before and after irradiation

M. Obertino , A. Solano , E. Alagoz , J. Andresen , K. Arndt , G. Bolla , D. Bortoletto , M. Boscardin , R. Brosius , M. Bubna ,

G.-F. Dalla Betta , F. Jensen , A. Krzywda , A. Kumar , S. Kwan , C.M. Lei , D. Menasce , L. Moroni , J. Ngadiuba , I. Osipenkov ,

L. Perera , M. Povoli , A. Prosser , R. Rivera , I. Shipsey , P. Tan , S. Terzo , L. Uplegger , S. Wagner , A. Vilela Pereira and

M. Dinardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Characterization of 3D-DDTC strip sensors with passing-through columns

M. Povoli , C. Betancourt , M. Boscardin , G.-F. Dalla Betta , G. Giacomini , B. Lecini , S. Kuehn , U. Parzefall and N. Zorzi . . . . . 38

Recent results of the ATLAS upgrade Planar Pixel Sensors R & D project

D. Forshaw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Contents

xiv Contents

The Timepix telescope for charged particle tracking

D. Hynds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Degradation of charge sharing after neutron irradiation in strip silicon detectors with different geometries

G. Casse , P. Dervan , D. Forshaw , A. Greenall , T. Huse , I. Tsurin and M. Wormald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Signal and charge collection efficiency of n-in-p strip detectors after mixed irradiation to HL-LHC fluences

S. Kuehn , T. Barber , G. Casse , P. Dervan , A. Driewer , D. Forshaw , T. Huse , K. Jakobs and U. Parzefall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

A charge collection study with dedicated RD50 charge multiplication sensors

C. Betancourt , T. Barber , M. Hauser , K. Jakobs , S. Kuehn , U. Parzefall and S. Wonsak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Restriction on the gain in collected charge due to carrier avalanche multiplication in heavily irradiated Si strip detectors

E. Verbitskaya , V. Eremin , A. Zabrodskii , Z. Li and P. Luukka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Generalization of the modeling and design considerations of concentric and spiral Si drift detectors

Z. Li . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Investigations on radiation hardness of DEPFET sensors for the Belle II detector

A. Ritter , L. Andricek , T. Kleinohl , C. Koffmane , F. L ü tticke , C. Marinas , H.-G. Moser , J. Ninkovic , R. Richter , G. Schaller ,

M. Schnecke and F. Schopper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Radiation damage in n-type silicon diodes after electron irradiation with energies between 1.5 MeV and 15 MeV

R. Radu , E. Fretwurst , R. Klanner , G. Lindstroem and I. Pintilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Analysis of displacement damage effects on MOS capacitors

P. Fern á ndez-Mart í nez , F.R. Palomo , S. Hidalgo , C. Fleta , F. Campabadal and D. Flores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Radiation effects on floating rings of voltage terminating structure in Si p-on-n detectors

V. Eremin , N. Egorov , I. Eremin , N. Fadeeva and E. Verbitskaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

The Birmingham Irradiation Facility

P. Dervan , R. French , P. Hodgson , H. Marin-Reyes and J. Wilson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

A 0.18 � m CMOS low-power radiation sensor for asynchronous event-driven UWB wireless transmission

S. Bastianini , M. Crepaldi , D. Demarchi , A. Gabrielli , M. Lolli , A. Margotti , G. Villani , Z. Zhang and G. Zoccoli . . . . . . . . . . . . 105

Pitch dependence of the tolerance of CMOS monolithic active pixel sensors to non-ionizing radiation

D. Doering , M. Deveaux , M. Domachowski , I. Fr ö hlich , M. Koziel , C. M ü ntz , P. Scharrer and J. Stroth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Charged particle detection performances of CMOS pixel sensors produced in a 0.18 � m process with a high resistivity epitaxial layer

S. Senyukov , J. Baudot , A. Besson , G. Claus , L. Cousin , A. Dorokhov , W. Dulinski , M. Goffe , C. Hu-Guo and M. Winter . . . . . 115

CMOS sensors in 90 nm fabricated on high resistivity wafers: Design concept and irradiation results

A. Rivetti , M. Battaglia , D. Bisello , M. Caselle , P. Chalmet , M. Costa , N. Demaria , P. Giubilato , Y. Ikemoto , K. Kloukinas ,

C. Mansuy , A. Marchioro , H. Mugnier , D. Pantano , A. Potenza , J. Rousset , L. Silvestrin and J. Wyss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Real time digital pulse processing for X-ray and gamma ray semiconductor detectors

L. Abbene , G. Gerardi and F. Principato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

High-quality polycristalline CVD diamond dosimeter: Low bias operation with intensity modulated photons and 62 MeV protons

M. Zani , M. Bucciolini , A. De Sio , R. Mori , E. Pace , M. Scaringella , C. Talamonti , L. Tozzetti and M. Bruzzi . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Experimental results from Al/p-CdTe/Pt X-ray detectors

L. Abbene , G. Gerardi , A.A. Turturici , S. Del Sordo and F. Principato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Polarization phenomena in Al/p-CdTe/Pt X-ray detectors

F. Principato , A.A. Turturici , M. Gallo and L. Abbene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

Contents xv

Development of defects in the structure of PIN dosimetry diodes exposed to gamma radiation

V. Sopko , B. Sopko , D. Chren and J. Dammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Micro-radiography of biological samples with medical contrast agents

J. Dammer , F. Weyda , J. Benes , V. Sopko and I. Gelbic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Radiation damage of polycrystalline diamond exposed to 62 MeV protons

E. Alemanno , A.P. Caricato , G. Chiodini , A. Corvaglia , G.A.P. Cirrone , G. Cuttone , M. Dinardo , P. Dangelo , M. De Napoli ,

G. Fiore , S. Kwan , S. Malvezzi , A. Leone , M. Martino , D. Menasce , L. Moroni , D. Pedrini , R. Perrino , N. Randazzo , C. Pinto ,

R. Rivera , S. Spagnolo , V. Sipala , C. Tuv é and L. Uplegger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

Review of radiation damage studies on DNW CMOS MAPS

G. Traversi , L. Gaioni , A. Manazza , M. Manghisoni , L. Ratti , V. Re , S. Zucca , S. Bettarini , G. Rizzo , F. Morsani , L. Bosisio ,

I. Rashevskaya and V. Cindro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Electrical properties of laser-bonded Silicon-On-Diamond samples

S. Sciortino , F. Brandi , R. Carzino , M. Citroni , A. De Sio , S. Fanetti , S. Lagomarsino , E. Pace , G. Parrini , D. Passeri ,

A. Scorzoni , L. Servoli and L. Tozzetti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Fast synchrotron and FEL beam monitors based on single-crystal diamond detectors and InGaAs/InAlAs quantum well devices

M. Antonelli , M. Di Fraia , S. Carrato , G. Cautero , R.H. Menk , W.H. Jark , T. Ganbold , G. Biasiol , C. Callegari , M. Coreno ,

A. De Sio and E. Pace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Radiation damage in the diamond based beam condition monitors of the CMS experiment at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN

M. Guthoff , K. Afanaciev , A. Dabrowski , W. de Boer , W. Lange , W. Lohmann and D. Stickland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

ELIMED, future hadrontherapy applications of laser-accelerated beams

G.A.P. Cirrone , M. Carpinelli , G. Cuttone , S. Gammino , S. Bijan Jia , G. Korn , M. Maggiore , L. Manti , D. Margarone ,

J. Prokupek , M. Renis , F. Romano , F. Schillaci , B. Tomasello , L. Torrisi , A. Tramontana and A. Velyhan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

The PRIMA (PRoton IMAging) collaboration: Development of a proton Computed Tomography apparatus

M. Scaringella , M. Brianzi , M. Bruzzi , M. Bucciolini , M. Carpinelli , G.A.P. Cirrone , C. Civinini , G. Cuttone , D. Lo Presti ,

S. Pallotta , C. Pugliatti , N. Randazzo , F. Romano , V. Sipala , C. Stancampiano , C. Talamonti , M. Tesi , E. Vanzi and M. Zani . . . . 178

The PRIMA collaboration: Preliminary results in FBP reconstruction of pCT data

E. Vanzi , M. Bruzzi , M. Bucciolini , G.A.P. Cirrone , C. Civinini , G. Cuttone , D. Lo Presti , S. Pallotta , C. Pugliatti , N. Randazzo ,

F. Romano , M. Scaringella , V. Sipala , C. Stancampiano , C. Talamonti and M. Zani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

Upgrading the ATLAS silicon tracking for the HL-LHC

T. Barber and U. Parzefall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Analysis of testbeam data of irradiated silicon prototype sensors for the CMS tracker upgrade

G. Auzinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

The LHCb VELO upgrade

P. Rodr í guez P é rez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Characterization of irradiated test structures for the CMS tracker upgrade

B. Lutzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

A forward silicon strip system for the ATLAS HL-LHC upgrade

M. Aliev , D. Ariza , T. Barber , V. Benitez , J. Bernabeu , I. Bloch , R. Brenner , T. Dilger , C. Friedrich , N. G ö rrissen , I. Gregor ,

M. Hauser , D. Joos , S. Kuehn , C. Lacasta , H. Lacker , B. Lecini , K. Mahboubi , R. Marco , I. Messmer , U. Parzefall , V. Prahl ,

L. Rehnisch , D. Santoyo , U. Soldevilla , M. Stanitzki , M. Ullan and S. Wonsak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Novel silicon n-on-p edgeless planar pixel sensors for the ATLAS upgrade

M. Bomben , A. Bagolini , M. Boscardin , L. Bosisio , G. Calderini , J. Chauveau , G. Giacomini , A. La Rosa , G. Marchiori and

N. Zorzi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

xvi Contents

The ATLAS Insertable B-Layer (IBL) project

J. Bilbao de Mendizabal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Ultra-fast silicon detectors

H.F.-W. Sadrozinski , S. Ely , V. Fadeyev , Z. Galloway , J. Ngo , C. Parker , B. Petersen , A. Seiden , A. Zatserklyaniy , N. Cartiglia ,

F. Marchetto , M. Bruzzi , R. Mori , M. Scaringella and A. Vinattieri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Proposal for an irradiation facility at the TAEK SANAEM Proton Accelerator Facility

B. Demirk ö z , A. Gencer , D. Kiziloren and R. Apsimon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Author Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235