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Pixel Array for Radiation Imaging DEtector

Lorraine University (Metz - Francia)
Sviluppo di un fotorivelatore di grande area,
pixellato e a singolo fotone, sensibile allUV
Carla Aramo
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Obiettivi in tre anni di attività

1. Sviluppo e caratterizzazione di un fotorivelatore
   a singolo fotone finemente pixellato su grande
   area basato sullutilizzo combinato di silicio e
   nanotubi di carbonio
2. Amplificazione del segnale tramite substrati di
   silicio strutturati
3. Sviluppo della migliore elettronica di lettura
   per lacquisizione dei segnali
4. Test accurati su fasci di radiazione per valutare
   effetti di aging e resistenza a fasci intensi di
   radiazione UV
5. Ingegnerizzazione del rivelatore

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In particolare

1. Possibilità di ottenere una pixellizzazione non
   per lavorazione micrometrica dei substrati di
   silicio ma per semplice deposizione dei CNT in
   pixel nanolitografati. In tal caso la dimensione
   dei pixel può variare dalle decine di mm2 ai nm2
   
2. possibilità di realizzare i contatti elettrici
   attraverso la deposizione superficiale di un film
   conduttivo di ITO (indium tin oxide) che
   consentirebbe di alimentare tutti insieme in modo
   uniforme i pixel senza limitazione della
   superficie sensibile
3. possibilità di una lettura analogica del singoli
   pixel. In tal caso la linearità di lettura della
   carica non verrebbe limitata al numero di pixel
   ma dalla linearità dellintero dispositivo
4. possibilità di un accoppiamento diretto tra il
   rivelatore pixellato e lelettronica di lettura
5. miglioramento delle prestazioni del
   fotorivelatore tramite ingegnerizzazione dei
   processi di realizzazione dei substrati di
   silicio e di crescita dei nanotubi di carbonio.

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La collaborazione
LAquila (produzione CNT, nanofibre,
funzionalizzazione, 4 fisici, fte
2.2 caratterizzazione, proprietà chimiche,
) Bari (Misure proprietà elettriche dei film di
nanotubi, deposizione di 4 fisici, fte
1.7 nanotubi con tecnica spray, caratterizzazione
UV-VIS dei fotocatodi, coating con
ITO) Napoli (rivelatore, nanolitografia,
responsivity, indagini ottiche, 8 fisici, fte
2.5 fotocorrente, fotorisposta,
) Perugia (Produzione di substrati strutturati,
studio dellinterfaccia, ) 1 fisico, fte
0.2 Roma2 (Produzione CNT, funzionalizzazione,
caratterizzazione ) 4 fisici, fte 2.5 La
partecipazione di collaboratori stranieri
potenzia fortemente la ricerca e le dà una
caratteristica di internazionalità da non
sottovalutare. Il gruppo dellUniversità di
Lorraine (Metz - Francia) è in grado di
caratterizzare morfologicamente i nanotubi, di
capire i meccanismi alla base della
fotoconduttività e dellinterazione con il
silicio e di studiare la dipendenza della
risposta dalla polarizzazione della
luce. Collaborazione tecnica con FBK-Irst
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Composizione del gruppo di Napoli 9 fisici, fte
2.9
Ambrosio Antonio Ric. CNR Ambrosio Michelangelo ass.senior Corrado de Lisio Ric. U. Carmela Bonavolontà ass. ric. Guarino Fausto Ric. U. Aramo Carla Ric. INFN Lettieri Stefano Ric. CNR Maddalena Pasquale PO Massimo Valentino Ric. CNR 30 40 40 40 10 20 30 40 40 Realizzazione di fotocatodi Test dei fotorivelatori Modellizzazione Elettronica di lettura Indagini ottiche PumpProbe
Il gruppo presenta due aspetti importanti una
componente universitaria che mette a disposizione
strumentazione per analisi morfologiche e
strutturali dei materiali (AFM, Raman, SNOM,
laser impulsati, pumpprobe) e una componente
INFN, ideatrice e responsabile di questo
programma di attività, che ha in questi anni
allestito un laboratorio INFN dotato della
strumentazione finora risultata sufficiente alla
caratterizzazione dei rivelatori prodotti. Il
gruppo inoltre ha sviluppato modelli di
interpretazione e simulazione delle giunzioni e
della risposta dei dispositivi che risultano
preziosi nella comprensione dei fenomeni. La
disponibilità di un SER (Servizio di Elettronica
e Rivelatori) molto attivo e collaborativo
assicura lo sviluppo dellelettronica descritta
anche con lutilizzo di microprocessori.
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Richieste di servizi della Sezione

• SER 8 settimane
• Nellambito del progetto Paride è stato messo a
  punto un rivelatore a nanotubi di carbonio per il
  quale si richiede lo sviluppo di una elettronica
  di lettura eventualmente basata su un chip
  commerciale. Lattività si articolerà su 4
  settimane per progettazione e 4 per PCB.

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Richieste finanziarie
MISS Contatti di collaborazione e viaggi del Responsabile Nazionale  6.0
MISS Contatti con la collaborazione francese  3.5
MISS Partecipazione ad un congresso internazionale  1.5
MISS Totale MISS 12.0
CON Materiale per montaggio e test dei campioni  5.0
CON Componenti di elettronica  2.0
CON Scheda di lettura front-end 8.0
CON Sorgenti laser a diodi UV  4.0
CON Totale CON 19.0
INV Sorgenti impulsate al picosec  10.0
INV Totale INV 10.0