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Caratterizzazione di Silicon Photomultipliers

September 24th, 2021| |Gamma Spectroscopy, Nuclear Physics and Radioactivity, Nuclear Physics and Radioactivity, Particle Detector Characterization, Silicon Photomultipliers

Il progresso nel campo della fisica nucleare sperimentale ed in particolare negli studi di struttura del nucleo è strettamente connesso allo sviluppo delle tecniche di rivelazione della radiazione gamma, questo vale sia per gli apparati basati su rivelatori a semiconduttore che per quelli basati su scintillatori. Negli scintillatori lo stadio di raccolta della luce di scintillazione viene classicamente realizzato tramite fototubi a vuoto (Photo Multiplier Tubes, PMTs). Questa tecnologia è utilizzata da molto tempo con successo pur avendo dei limiti intrinseci dati ad esempio dalle considerevoli dimensioni dei dispositivi e dalla sensibilità ai campi magnetici. Negli ultimi anni sono stati sviluppati dei nuovi foto-rivelatori al silicio (Silicon Photomultipliers, SiPM) che presentano numerosi vantaggi rispetto ai tradizionali PMTs quali, ad esempio, le dimensioni compatte (spessore minore di 2 mm), la bassa tensione di funzionamento (minore di 100 V) e l’insensibilità ai campi magnetici. I SiPM sono prodotti direttamente da un wafer di silicio impiantando in esso matrici di microcelle lette in parallelo ciascuna delle quali è un diodo (Avalanche Photodiode o APD) che lavora in modalità Geiger.

Caratterizzazione di sensori SiPM per astrofisica e spettrometria gamma

September 24th, 2021| |CAEN Experiments, Gamma Spectroscopy, Nuclear Physics and Radioactivity, Nuclear Physics and Radioactivity, Particle Detector Characterization, Silicon Photomultipliers

Negli ultimi anni si è sviluppata sempre di più la tecnologia per la produzione di un tipo di rivelatore al silicio: il Silicon Photomultiplier (SiPM). Il SiPM è un array di fotodiodi a valanga (APD) posti in parallelo su un comune substrato in silicio. Per le caratteristiche costruttive, i SiPM sono sensibili in un grande intervallo dinamico, dal singolo fotone a 1000 fotoni, nonostante la superficie del dispositivo sia dell’ordine di alcuni mm2, operano ad un basso voltaggio (50V) e sono insensibili ai campi magnetici. Per queste ragioni questi rivelatori sono preferibili ai tradizionali fotomoltiplicatori indiverse applicazioni. Le tecniche basate sul conteggio dei fotoni e sul loro tempo di arrivo, sono utilizzate in molti ambiti di ricerca: nella caratterizzazione di diodi laser e fibre ottiche, in astronomia, in fisica nucleare e nelle misure di emissione di decadimenti fluorescenti in medicina, chimica, scienza dei materiali e biologia. Lo scopo di questa tesi è quello di caratterizzare ed effettuare delle misure di rumore ed efficienza su due tipi diversi di SiPM prodotti dalla Hamamatsu Photonics: • Il modello S12571-100C (2013) • Il modello S13360-1350CS (2016)