Quelques rappels (I) Problèmes de radiation par dommages au siliciumProblèmes de radiation par dommages au silicium le plus simple. Exprimé en rads ou.

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1 Quelques rappels (I) Problèmes de radiation par dommages au siliciumProblèmes de radiation par dommages au silicium le plus simple. Exprimé en rads ou gray (PDG) 1 gray=100 rads=1 joule/kg=6X10**12 MeV/kg La qualification peut être faite par des tests faisceau proton ou électron, source gamma etc… on compte les MeV/kg Effet habituel => leakage current ou dégradation beta des transistors => mort Souvent il y a annealing (réparation après attente) aidée par température. Par exemple la partie programmation des ProAsic plus Test relativement facile des composants Nécessite pour SuperB une carte de rad/an à la location de l’électronique => physicien spécialisé! (LHCb Gloria Corti; Talanov) Pas de spécificité de SuperB vs LHCb seul les rads comptent April 21st 2010Jacques Lefrancois1

2 I’ Ne compter que les rads est une approximationNe compter que les rads est une approximation Des protons ou neutrons peuvent faire des dislocations dans le cristal de Si qui guérissent (ou pas!) (annealing) différemment des dommages électron ou gamma (Bulk dammage vs surface dammage) => problèmes après 5 10**11, 10**12 n /cm2 (le beta des transistor peut varier de 10%!. Un nom souvent donné est NIEL (non ionizing energy loss)Des protons ou neutrons peuvent faire des dislocations dans le cristal de Si qui guérissent (ou pas!) (annealing) différemment des dommages électron ou gamma (Bulk dammage vs surface dammage) => problèmes après 5 10**11, 10**12 n /cm2 (le beta des transistor peut varier de 10%!. Un nom souvent donné est NIEL (non ionizing energy loss) 10**12 proton de 150 MeV (CPO) => 100 krads Le problème des rads domine! Mais l’avantage d’un test proton c’est qu’on fait les deux tests ensembles, l’inconvénient c’est qu’on ne peut pas tester un flux de neutrons élevé avec peu de rad10**12 proton de 150 MeV (CPO) => 100 krads Le problème des rads domine! Mais l’avantage d’un test proton c’est qu’on fait les deux tests ensembles, l’inconvénient c’est qu’on ne peut pas tester un flux de neutrons élevé avec peu de rad S’il y a beaucoup de neutron de quelques MeV et peu de rad peut être serait on dans un cas de NIEL très différent de LHCbS’il y a beaucoup de neutron de quelques MeV et peu de rad peut être serait on dans un cas de NIEL très différent de LHCb superB on perd 5X10**11 e/s => ≈ 10**13 n/s (?) Ou vont-ils?superB on perd 5X10**11 e/s => ≈ 10**13 n/s (?) Ou vont-ils? April 21st 2010Jacques Lefrancois2

3 Spectre hadron à la position des crates calo LHCb April 21st 2010Jacques Lefrancois3 Particules/MeV/cm2/10**7 secondes => NIEL pas grave

4 Quelques rappels (II) Les SEL et SEU: le vrai problème difficileLes SEL et SEU: le vrai problème difficile Un phénomène probabiliste => calcul de probabilité => dépend du nombres d’éléments dans l‘expérience/ nombre d’éléments testés si ce rapport=10000 il faut tester avec une dose10000 plus grande que dans l’expérience => quelques fois impossibleUn phénomène probabiliste => calcul de probabilité => dépend du nombres d’éléments dans l‘expérience/ nombre d’éléments testés si ce rapport=10000 il faut tester avec une dose10000 plus grande que dans l’expérience => quelques fois impossible Dépend de la source de radiation (source gamma ne donne jamais de SEL SEU!) lié à un dépot local important d’ ionisation => charges locales. Caractérisé par un LET MeV/mg/cm2 de silicium Un LET nécessaires pour avoir des effets= quelques MeV/mg/cm2 Ne peut pas être fait par des photons ou électrons directement Soit produit par des ions très chargés (Fer ) dans l’espace ou dans des faisceau tests avec ions de Z élevés (Krypton à Ganil) Soit produit par des fragments du silicium cassé par des neutrons ou protons April 21st 2010Jacques Lefrancois4

5 Note de 2002 (I) April 21st 2010Jacques Lefrancois5

6 Note 2002 (II) April 21st 2010Jacques Lefrancois6

7 Note 2002 (III) April 21st 2010Jacques Lefrancois7

8 Des effets dans LHCb Crainte de SEL => test à Ganil => problèmes avec ADC de Clermont et les sérialiser (je me demande si ce qui était vu n’était pas plutôt le système de protection de l’entrée qui déclenchait un sur-courrant). LES proASIC faisaient des SEL, guéri pour ProAsicplus et ProASIC3Crainte de SEL => test à Ganil => problèmes avec ADC de Clermont et les sérialiser (je me demande si ce qui était vu n’était pas plutôt le système de protection de l’entrée qui déclenchait un sur-courrant). LES proASIC faisaient des SEL, guéri pour ProAsicplus et ProASIC3 Pour les SEU tests à Ganil (?) CPO et PSI(?)Pour les SEU tests à Ganil (?) CPO et PSI(?) Seuls des FPGA avec des programmes FLASH ou Antifuse acceptésSeuls des FPGA avec des programmes FLASH ou Antifuse acceptés La protection des constantes (et pointer de FIFO) par triple voting n’est pas triviale… problème de reset, de clock…La protection des constantes (et pointer de FIFO) par triple voting n’est pas triviale… problème de reset, de clock… Recommande note LHCb de Frederic 2002 http://cdsweb.cern.ch/record/684698?ln=en (plusieurs d’entre vous sont signataires!)Recommande note LHCb de Frederic 2002 http://cdsweb.cern.ch/record/684698?ln=en (plusieurs d’entre vous sont signataires!) http://cdsweb.cern.ch/record/684698?ln=en April 21st 2010Jacques Lefrancois8

9 Spécificité de machine e+e- ( Super B) Les électrons et gamma ne font pas de SEU/SEL directementLes électrons et gamma ne font pas de SEU/SEL directement La chaine dangereuse pourrait être γ +Pb ou Fe=> neutrons puis n+ Silicium =>fragmentLa chaine dangereuse pourrait être γ +Pb ou Fe=> neutrons puis n+ Silicium =>fragment Mais l’énergie typique des neutrons de γ+ Pb correspond à la résonnance géante => neutron de E N14+N14, mais n,alpha possible à 14 MeV. A haute énergie γ+p =>Δ=>n de 30 MeVMais l’énergie typique des neutrons de γ+ Pb correspond à la résonnance géante => neutron de E N14+N14, mais n,alpha possible à 14 MeV. A haute énergie γ+p =>Δ=>n de 30 MeV Existe-t-il pour SuperB une carte de neutrons avec spectre en énergie faite par Geant4? (calcul du NIEL?)Existe-t-il pour SuperB une carte de neutrons avec spectre en énergie faite par Geant4? (calcul du NIEL?) LHCb environ 400 n/cm2/s dans les racks En>30 MeVLHCb environ 400 n/cm2/s dans les racks En>30 MeV Si En 14MeV test électronique avec neutron 14 MeV d+T (Frascati?) Si pas de SEU peut-on utiliser des ALTERASi En 14MeV test électronique avec neutron 14 MeV d+T (Frascati?) Si pas de SEU peut-on utiliser des ALTERA Pour proasic 3 poster de Wang: http://nepp.nasa.gov/mapld_2008/presentations/p/Wang_Jih- Jong_mapld08_pres_1.pdfPour proasic 3 poster de Wang: http://nepp.nasa.gov/mapld_2008/presentations/p/Wang_Jih- Jong_mapld08_pres_1.pdf April 21st 2010Jacques Lefrancois9