Caratterizzazione di fotorivelatori al silicio SiPM

September 24th, 2021| |CAEN Experiments, Particle Detector Characterization, Particle Detectors Characterization, Silicon Photomultipliers

I Silicon Photomultiplier sono tra i più avanzati sistemi esistenti nel campo della rivelazione di singolo fotone: presentano dimensioni e costo contenute, hanno un’elevata sensibilità e sono immuni ai campi magnetici (al contrario di molti altri sensori simili), ma hanno anche un rumore elettronico non trascurabile, dovuto a fenomeni quali il Dark Count e l’Optical Crosstalk. Mediante la loro quanticazione è possibile caratterizzare tali sensori: in questa relazione presentiamo alcuni metodi utilizzabili a tale scopo, tra cui un conteggio all’oscilloscopio, una Staircase Analysys e un’analisi di istogrammi di frequenze, basata su dati raccolti digitalmente. E’ inoltre possibile studiare l’andamento di alcune grandezze tipiche degli spettri luminosi, all’oscilloscopio o con istogrammi di frequenze, per individuare il breakdown voltage del rivelatore e i suoi parametri di assetto ottimale. Inne dimostreremo analiticamente la natura poissoniana delle statistiche sottostanti all’emissione di fotoni da parte della sorgente luminosa utilizzata (LED) e al fenomeno di Dark Count.

Erasmus Mundus Program: Environmental Measurements with iSpector

September 24th, 2021| |CAEN Experiments, Environmental radioactivity

In this report the radioactivity measurement of samples usually found in the environment was studied, using iSpector Digital (Intelligent Silicon Photomultiplier Tube with Digital MCA). After the energy calibration of the system based on LYSO crystal and the calibration verification and tuning with Potassium Chloride sample, the data analysis of the Pozzolana Sample Spectrum as well as the Background measurement was done. Furthermore, the test sample radiation was identified.

Developement of a portable β-spectrometer for in situ measurements of Sr-90 and Y-90 using a plastic scintillator and a silicon photomultipler (SiPM).

September 24th, 2021| |Beta Spectroscopy, CAEN Experiments, Nuclear Physics and Radioactivity, Nuclear Physics and Radioactivity

In this report the characterization of a Silicon Photo-Multiplier (SiPM) detector was done in order to estimate the main features of the detector. The breakdown voltage, the gain, the dark Count Rate as well as the optical crosstalk of the detector were successfully obtained.

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)

An Educational Experience with Linear Absorption Coefficient

September 24th, 2021| |CAEN Experiments, Gamma Spectroscopy, Nuclear Physics and Radioactivity, Nuclear Physics and Radioactivity

In this paper is presented a simple procedure for evaluating the absorption coefficient of aluminum (Z = 13) using a gamma-emitting nuclide, highlighting the characteristics and limits that characterize the measurement. Using the educational kit caen, is possible to investigate the full potential of the adopted method. The results obtained give great confidence in the instruments and the aim of this work is to provide the first tools for conducting a good spectroscopic analysis.