Sviluppo di sistemi di rivelazione avanzati in CdTe/CdZnTe per spettroscopia ed imaging nella banda X per applicazioni ambientali, medicali ed astrofisiche

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Layman's description

Nel quadro della spettroscopia a raggi X, la comunità scientifica è in cerca di strumentazione di nuova generazione in grado di effettuare il conteggio e la discriminazione in energia di ogni singolo fotone, anche in condizioni di flusso elevato. Le applicazioni più recenti riguardano esperimenti con luce di sincrotrone, ispezioni non distruttive di oggetti nei controlli di sicurezza, ambientali ed industriali e le nuove tecniche di selezione in energia nell’imaging medicale (mammografia, tomografia computerizzata). Per esempio, nella medicina diagnostica (mammografia, tomografia computerizzata), i fasci X sono tipicamente caratterizzati da ratei di fluenza superiori a 10^6 fotoni/mm^2/sec ed in tali condizioni, la realizzazione di sistemi per imaging caratterizzati da buone proprietà di conteggio e spettroscopiche rappresenta attualmente una grande sfida. Scopo del progetto è quello di sviluppare sistemi di rivelazione avanzati, in grado di fare imaging e spettroscopia ad elevata risoluzione in un'ampia gamma di energie (1-150 keV) e soprattutto anche in condizioni di flusso proibitive (> 10^6 fotoni/mm^2/sec). Le attività di ricerca riguarderanno la realizzazione di un certo numero di prototipi per valutare le prestazioni (spettroscopiche e di imaging) e le possibilità di utilizzo di questa tipologia di sensore come elemento base di rivelatori per applicazioni nell’imaging medicale (mammografia, tomografia computerizzata) , nei controlli di sicurezza (ispezioni dei bagagli negli aeroporti), nel monitoraggio ambientale (radiazione di fondo) ed in astrofisica (rivelatore da piano focale per telescopi X) . Al fine di raggiungere tale obiettivo, si proporranno elementi innovativi sia dal punto di vista dei rivelatori che dell'elettronica. I nuovi sistemi si baseranno su rivelatori a semiconduttore in tellururo di cadmio (CdTe) e tellururo di cadmio zincato (CdZnTe) accoppiati ad elettronica di front-end veloce e di basso rumore e seguita da elettronica di back-end basata su nuove tecniche di digital pulse processing (DPP). Si progetterà il layout dei rivelatori tenendo conto delle prestazioni spettroscopiche e spaziali richieste, mentre la realizzazione dei prototipi sarà commissionata a gruppi di ricerca esterni ed aziende del settore. Si investigheranno le proprietà elettriche e spettroscopiche dei rivelatori in diverse condizioni di lavoro (flusso, temperatura). Il progetto, inoltre, prevede lo sviluppo di un’elettronica innovativa, basata su tecniche di digital pulse processing in grado di rivelare ed analizzare gli eventi con rate superiori a 1 Mcps, flussi proibitivi per un’elettronica analogica convenzionale. L'elettronica si baserà sul campionamento e la digitalizzazione dei segnali preamplificati e sulla loro analisi in modalità real time e sviluppata in tecnologia Field Programmable Gate Array (FPGA). Si valuteranno le proprietà di imaging dei sistemi a diversi range di energia e parallelamente si svilupperanno algoritmi dedicati per l’ottimizzazione delle stesse (minimizzazione charge sharing). I campi di interesse del progetto, sia dal punto di vista tecnologico che applicativo, sono pienamente in linea con le priorità dettate dal programma europeo Horizon 2020, sia per quanto riguarda la linea della "Leadership industriale" (Micro e nanoelettronica e fotonica; Metrologia, caratterizzazione, normalizzazione e controllo di qualità; Catalizzare l'innovazione tra il settore spaziale e quello non spaziale; Consentire progressi nell'ambito delle tecnologie spaziali), sia per quanto riguarda la linea delle "Sfide per la società"(Migliorare i metodi diagnostici; Prodotti alimentari e regimi alimentari sani e sicuri per tutti; Lotta contro la criminalità e il terrorismo). I risultati del progetto consentiranno alla ricerca italiana di avere un ruolo primario per il futuro sviluppo di sistemi spettroscopici nella banda X. Il progetto si avvale delle competenze del g
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/12 → …

Fingerprint

Esplora i temi di ricerca toccati da questo progetto. Queste etichette sono generate sulla base dei riconoscimenti/sovvenzioni sottostanti. Insieme formano una fingerprint unica.