V CERNu, Ženeva, Švica se gradi nov pospeševalnik Large Hadron Collider (LHC), v katerem bodo pospeševali protone do energije 7 TeV. Pospeševalnik ima obseg probližno 28 km in se nahaja v tunelu, približno 100 m pod zemljo. Gruče protonov krožijo po ceveh pospeševalnika v nasprotnih smereh in se na nekaj točkah na pospeševalniku srečajo, da lahko trčijo med seboj.  Na teh mestih so zgrajeni detektorji za opazovanje dogajanja pri trkih protonov.  Eden takih detektorjev je ATLAS, v katerem sodeluje tudi skupina fizikov iz Instituta Jožef Stefan,  in Fakultete za fiziko Univerze v Ljubljani.

Na sliki je risba pospeševalnika in detektorja ATLAS.

Podrobnejša risba detektorja ATLAS

Trenutno se končuje izgradnja detektorja ATLAS. Na fotografiji je stanje iz septembra 2006. Vidijo se navitja toroidnega magneta in mionske komore. Ljubljanska skupina sodeluje pri izgradnji polprevodniškega detektorja za sledenje nabitih delcev (SemiCodnuctor Tracker - SCT), ki se nahaja na sredi detektorja na radiju med ~ 25 in ~50 cm od središča in se ga na tej fotografiji ne vidi.

Fotografija prikazuje vstavlajnje valjastega dela SCT-ja v zunanji detektor pred vgraditvijo v ATLAS.

SCT je sestavljen iz modulov. Na sliki je fotografija modula v nosilcu za testiranje. Viden je silicijev pasovni (strip) detektor in čitalna elektronika (vidi se 6 čipov, vsak bere signale s 128 stripov). Dimenzije modula so 6 cm x 12 cm. Skupno bo v valjastem delu okrog 2000 takšnih modulov. Še 2000 modulov z nekoliko drugačno geometrijo pa bo v pokrovih (end-cap)  SCT-ja.

Trki protonov se bodo dogajali v geometrijskem središču detektorja ATLAS. Pri trkih protonov z energijo vsak po 7 TeV nastane veliko (več sto) delcev, ki letijo na vse strani v detektor in pri prehodu skozi detektorske komponente v njih sprožijo signale. Trki se bodo dogajali zelo pogosto (več protonov bo trčilo vsakih 25 ns), zato bodo delci pri prehajanju skozi detektorske komponente te sčasoma tudi poškodovali. Najbolj bodo poškodbam zaradi sevanja izpostavljeni silicijevi detektorji blizu interakcijske točke, saj bo tam skozi enoto njihove površine preletelo največ delcev. Ionizacijske doze, ki jim bodo ti detektorski sklopi izpostavljeni v desetih letih delovanja, so reda velikosti 10⁵ Gy. Poleg tega, da ionizirajo snov, pa lahko hitri hadroni izbijajo tudi jedra iz njihovih pozicij v kristalnih rešetkah in tako povzročajo neionizacijske poškodbe. Bolj izpostavljeni silicijevi detektorji bodo utrpeli neionizacijske poškodbe, kot jih povzroči prehod približno 10¹⁵ nevtronov, z energijo nad ~ 100 keV, skozi kvadratni centimeter silicija. Takšne doze sevanja lahko poškodujejo detektorje kot tudi elektronske komponente, ki ojačujejo in obdelujejo signale iz detektorjev.  Zato je bilo potrebno preučiti vpliv sevanja na silicijeve detektorje in elektroniko. Slovenska skupina je pri tem delu odigrala zelo pomembno vlogo. Pri tem pa je bila ključnega pomena uporaba institutskega reaktorja.

 V reaktorju smo lahko obsevali in preučevali vpliv hitrih nevtronov na silicijeve detektorje in eletkroniko. V sredici reaktorja lahko namreč v zelo kratkem času (minute) obsevamo vzorce s hitrimi nevtroni do zahtevanih fluenc (10¹⁵ n/cm²). Pri tem smo večinoma uporabljali obsevalna kanala TI in F19 (na sliki).

Kanal TI in F19.

V F19 smo, na primer, obsevali majhne testne vzorce, kot na sliki spodaj. Prikazana je planarna dioda narejena iz detektorskega materiala. Z meritvami lastnosti diode po obsevanju smo lahko študirali vpliv sevanja na detektorje.

V TI smo obsevali večje vzorce, predvsem elektroniko. Na sliki spodaj je čitalna elektronika za SCT module pripravljena za obsevanje. Vidi se 6 čipov na kaptonskem hibridnem vezju. Čip je izdelan posebej za SCT (ASIC) v posebni, za sevanje manj občutjivi (rad-hard), tehnologiji (DMILL). 

Obsevali pa smo tudi veliko standardnih integriranih elektronskih komponent (tranzistorje, diode, ojačevalce, optoelektronske elemente, optična vlakna ipd...) in vezij, saj je sevanje potencialno nevarno za vso elektroniko

V reaktorju smo obsevali tudi različne druge materiale (npr. lepila .), ki bi jih nevtroni lahko poškodovali.

 Zanimiv način uporabe reaktorja je bil tudi obsevanje z ionizacijskim sevanjem pri ugasnjenem reaktorju t.j. brez nevtronov. Sredica reaktorja je namreč zelo radioaktivna in je hitrost doze v kanalu TI lahko tudi 1 Gy/s (odvisno od časa po koncu delovanja).  Če torej v sredico reaktorja spustimo vzorec kadar reaktor ne deluje, ga lahko obsevamo z visokimi ionizacijskimi dozami in ga pri tem ne obsevamo z nevtroni.

Čitalno elektroniko smo obsevali tudi v suhi celici, kjer prevladujejo termični nevtroni. Izmerili smo, da so čitalni čipi za SCT zelo občutljivi tudi na obsevanje s termičnimi nevtroni, kar je bil presenetljiv rezultat.

Sistem za obsevanje v suhi celici.