Die künftige Zusammenarbeit widmet sich der Entwicklung von Silizium-Mikrostrukturen, die für die Oberflächenkühlung in Siliziumteilchendetektoren verwendet werden, und führt dabei das wissenschaftliche Know-how des CERN und die technologische Kompetenz des CSEM zusammen. Die Standardkühlsysteme in der Teilchenphysik bringen meist Komplikationen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Elemente mit sich, da diese zu irreparablen Schäden wie Rissen oder Bruchstellen führen können. Die Temperaturkontrolle stellt somit eine der grössten Herausforderungen dar, wenn man die vorzeitige Alterung oder den raschen Verschleiss der Detektoren und ihrer elektronischen Komponenten vermeiden möchte.
Das CERN, weltweit bekannt für seine Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Teilchenphysik, hat bereits eine Technologie zur Kühlung durch Mikrokanäle entwickelt, die zu einer besseren Kontrolle der Temperatur in den Teilchendetektoren beiträgt. Das CSEM seinerseits verfügt über höchste Fachkompetenz in der Mikrosystemtechnik, welche die verschiedenen Aspekte der Mikrofabrikation, der Montage sowie der Verkapselung umfasst. Die Zusammenarbeit zwischen CERN und CSEM ist vielversprechend: wir sind überzeugt, dass die Technologie auch für andere Bereiche sehr interessant ist und werden in einem nächsten Schritt weitere Anwendungsmöglichkeiten evaluieren., freut sich Philippe Steiert, Direktor CSEM Regionalzentren.
Silizium gegen Silizium für eine höhere Leistung der Detektoren
Die angestrebte Lösung besteht in einer ultradünnen Siliziumplatte, zusammengesetzt aus einer grossen Anzahl Mikrokanäle, durch die eine unter Druck stehendes Flüssigkeit strömt. Diese Platte wird in direktem Kontakt zu der Siliziumoberfläche der zu kühlenden Elemente der Detektoren und mit ihnen verbundenen Mikrochips angebracht. Diese sehr dünnen, aber äusserst leistungsfähigen und zuverlässigen Siliziumvorrichtungen werden die Anforderungen der Detektor-Technologien, sowohl was das Volumen als auch die Masse betrifft, perfekt erfüllen. Die Detektoren können so in unmittelbarer Nähe des LHC-Strahls angebracht werden, und zwar so, dass sie die Teilchen, die bei den Kollisionen entstehen, so wenig wie möglich beeinträchtigen.
Darüber hinaus werden die im Rahmen dieser Zusammenarbeit entstehenden technologischen Innovationen die Entwicklung neuer, kompakterer und präziserer Kühlungselemente mit geringerem Platzbedarf ermöglichen, die für die elektronischen dreidimensionalen Systeme der Zukunft (3D-Verkapselung) geeignet sind.
