Stralingsbestendige Chips voor CERN-versnellers

Elektronica bouwen voor omgevingen met hoge stralingsniveaus

Elektronica staat centraal in bijna elke technologie die de afgelopen decennia is uitgevonden. Naarmate de wereld meer processen en gegevens digitaliseert, wordt dit steeds waarachtiger.
However, in sommige omgevingen hebben standaard elektronische componenten moeite om bij te blijven. Een van deze omgevingen zijn deeltjesversnellers.
Aan de ene kant genereren deeltjesversnellers zo veel terabytes aan gegevens per seconde dat ultrageëfficiënte elektronische componenten nodig zijn om bij te blijven. Aan de andere kant heeft de hoeveelheid straling die ze genereren de neiging om elektronische systemen te verstoren.
Wetenschappers bij CERN in Zwitserland werden geconfronteerd met dit dilemma. Bij de LHC-deeltjesversneller van CERN, ‘s werelds grootste, werden stralingen uitgezonden, waardoor metingen moeilijk werden.

“We hebben standaard, commerciële componenten getest, en die gingen gewoon kapot. De straling was te intens. We realiseerden ons dat als we iets wilden dat werkte, we het zelf zouden moeten ontwerpen.”
Rui (Ray) Xu, een PhD-student aan de Columbia Engineering

De eerste chip van dit type werd in 2017 ontwikkeld en in 2022 getest voor de ATLAS-experimenten. ATLAS is de grootste deeltjesdetector ooit gebouwd, met een lengte van 46 meter (150 voet) en een diameter van 25 meter (82 voet).
De detectors bevatten meer dan 100 miljoen gevoelige elektronische kanalen om de deeltjes te registreren die worden gegenereerd door de botsingen. Het bevat veel sub-detectoren, elk met een aparte rol, om tegelijkertijd fotonen, elektronen, muonen, pionen enz. te detecteren.

Bron: ATLAS