Progetto e Collaudo di un Sensore di Radiazione a Stato Solido

Abstract

Il RAPS-03, un nuovo sensore di radiazione a matrice di pixel attivi, orientato alla rivelazione di particelle per esperimenti di fisica delle alte energie, è stato sviluppato e testato. Questo sensore, grazie all'impiego di una tecnologia CMOS standard (UMC 0.18um) permette funzionamento ad alta frequenza, bassi costi e consumi e la possibilità di implementare sullo stesso chip sia l'elemento sensibile che l'elettronica di controllo e processing del segnale. Il RAPS-03 prevede l'impiego di una matrice di 256x256 pixel, con un'elettronica di lettura pensata per un funzionamento ad alte frequenze (>10MHz), la possibilità di scegliere fra lettura continua o event-driven della matrice di pixel, la scelta da parte dell'utente delle temporizzazioni (periodo di reset ed integrazione). Per questo sensore è stato inoltre predisposto un setup sperimentale con controllo mediante logiche programmabili (FPGA) ed acquisizione dei dati via PC, in modo da ottenere la massima flessibilità di funzionamento. I risultati sperimentali ottenuti hanno permesso una prima caratterizzazione dell'elettronica di supporto della matrice e dei contributi di rumore.

RAPS-03, a new active pixel matrix radiation sensor, aimed at particle detection for high-energy physics experiments was developed and tested. This sensor, due to the employ of standard CMOS technology (UMC 0.18um), features high-frequency functioning, low costs and power, the possibility to integrate on the same chip both the sensible element and the electronic for control and signal processing. RAPS-03 features a 256x256 pixels matrix, high-frequency (>10MHz) read-out electronics, the possibility to choose either continuous or event-driven matrix scanning, user-defined timing (reset and integration periods length). An experimental setup for this sensor was also developed, featuring control signals generation by programmable logics (FPGA) and data acquisition by PC, in order to achieve the best testing flexibility. The experimental results allowed for a preliminary characterization of matrix electronics and noise contributions.