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Article Dans Une Revue Journal of Physics D: Applied Physics Année : 2019

A study of the radiation tolerance of poly-crystalline and single-crystalline CVD diamond to 800 MeV and 24 GeV protons

L. Bäni , A. Alexopoulos , M. Artuso , F. Bachmair , M. Bartosik , H. Beck , V. Bellini , V. Belyaev , B. Bentele , A. Bes (1) , J-M Brom , M. Bruzzi , G. Chiodini , D. Chren , V. Cindro , G. Claus (2) , J. Collot (1) , J. Cumalat , A. Dabrowski , R. d'Alessandro , D. Dauvergne (1) , W. de Boer , S. Dick , C. Dorfer , M. Dünser , V. Eremin , G. Forcolin , J. Forneris , L. Gallin-Martel (1) , M.-L. Gallin-Martel (1) , K.K. Gan , M. Gastal , C. Giroletti , M. Goffe (2) , J. Goldstein , A. Golubev , A. Gorišek , E. Grigoriev , J. Grosse-Knetter , A. Grummer , B. Gui , M. Guthoff , B. Hiti , D. Hits , M. Hoeferkamp , T. Hofmann , J. Hosselet (2) , J-y Hostachy (1) , F. Hügging , C. Hutton , J. Janssen , H. Kagan , K. Kanxheri , G. Kasieczka , R. Kass , M. Kis , G. Kramberger , S. Kuleshov , A. Lacoste (1) , S. Lagomarsino , A. Lo Giudice , I. Lopez Paz , E. Lukosi , C. Maazouzi (2) , I. Mandic , C. Mathieu (2) , M. Menichelli , M. Mikuž , A. Morozzi , J. Moss , R. Mountain , A. Oh , P. Olivero , D. Passeri , H. Pernegger , R. Perrino , M. Piccini , F. Picollo , M. Pomorski (3) , R. Potenza , A. Quadt , F. Rarbi (1) , A. Re , M. Reichmann , S. Roe , D.A. Sanz Becerra , M. Scaringella , D. Schaffner , C.J. Schmidt , S. Schnetzer , E. Schioppa , S. Sciortino , A. Scorzoni , S. Seidel , L. Servoli , D.S. Smith , B. Sopko , V. Sopko , S. Spagnolo , S. Spanier , K. Stenson , R. Stone , C. Sutera , M. Traeger , W. Trischuk , M. Truccato , C. Tuve , J. Velthuis , N. Venturi , S. Wagner , R. Wallny , J.C. Wang , J. Weingarten , C. Weiss , T. Wengler , N. Wermes , M. Yamouni (1) , M. Zavrtanik
L. Bäni
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A. Alexopoulos
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M. Artuso
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F. Bachmair
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M. Bartosik
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H. Beck
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V. Bellini
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V. Belyaev
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B. Bentele
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A. Bes
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J-M Brom
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M. Bruzzi
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G. Chiodini
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D. Chren
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V. Cindro
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J. Cumalat
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A. Dabrowski
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R. d'Alessandro
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S. Dick
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C. Dorfer
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V. Eremin
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J. Janssen
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H. Kagan
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K. Kanxheri
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A. Lo Giudice
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T. Wengler
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M. Zavrtanik
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Résumé

We have measured the radiation tolerance of poly-crystalline and single-crystalline diamonds grown by the chemical vapor deposition (CVD) process by measuring the charge collected before and after irradiation in a 50 m pitch strip detector fabricated on each diamond sample. We irradiated one group of sensors with 800 MeV protons, and a second group of sensors with 24 GeV protons, in steps, to protons cm−2 and protons cm−2 respectively. We observe the sum of mean drift paths for electrons and holes for both poly-crystalline CVD diamond and single-crystalline CVD diamond decreases with irradiation fluence from its initial value according to a simple damage curve characterized by a damage constant for each irradiation energy and the irradiation fluence. We find for each irradiation energy the damage constant, for poly-crystalline CVD diamond to be the same within statistical errors as the damage constant for single-crystalline CVD diamond. We find the damage constant for diamond irradiated with 24 GeV protons to be and the damage constant for diamond irradiated with 800 MeV protons to be . Moreover, we observe the pulse height decreases with fluence for poly-crystalline CVD material and within statistical errors does not change with fluence for single-crystalline CVD material for both 24 GeV proton irradiation and 800 MeV proton irradiation. Finally, we have measured the uniformity of each sample as a function of fluence and observed that for poly-crystalline CVD diamond the samples become more uniform with fluence while for single-crystalline CVD diamond the uniformity does not change with fluence.
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L. Bäni, A. Alexopoulos, M. Artuso, F. Bachmair, M. Bartosik, et al.. A study of the radiation tolerance of poly-crystalline and single-crystalline CVD diamond to 800 MeV and 24 GeV protons. Journal of Physics D: Applied Physics, 2019, 52, pp.465103. ⟨10.1088/1361-6463/ab37c6⟩. ⟨hal-02317340⟩
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