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Apparato di rivelazione di radiazioni con dispositivo preamplificatore di carica

Imaging X-γPreamplificatore di CaricaRivelatori di radiazioniSpettroscopia X-γ

Introduzione

I preamplificatori di carica (CSA) sono utilizzati come interfaccia iniziale in tutti i sistemi dove  l’informazione è costituita dalla quantità di carica fornita da un sensore. In questi sistemi, la fedeltà con cui l’informazione viene propagata all’interno della catena di elaborazione, è in gran parte demandata alle prestazioni di tale primo stadio. La presente invenzione propone una soluzione per ottimizzare le caratteristiche dei CSA in termini di Carica Equivalente di Rumore (ENC), riducendo il contributo di rumore causato dalla presenza di parassitismi elettrici all’interno del dispositivo.

Caratteristiche Tecniche

La soluzione proposta permette di migliorare le prestazioni di rumore in termini di Equivalent Noise Charge (ENC), e di affidabilità nei dispositivi preamplificatori di carica realizzati in tecnologie integrate (CMOS, BiCMOS o BCD) tramite la riduzione del contributo di rumore dovuto alle capacità parassite presenti all’interno del dispositivo stesso, senza la necessità di apportare modifiche all’attuale processo tecnologico. La presente invenzione consente inoltre un ulteriore miglioramento delle prestazione del sistema di rivelazione in cui è inserito, grazie ad un possibile aumento del guadagno di trasduzione (tensione/carica) del CSA, rispetto alle soluzioni attuali.

L’implementazione risulta particolarmente vantaggiosa per sistemi che facciano uso di rivelatori a bassa capacità, come Silicon Drift Detector (SDD), o rivelatori composti da matrici di pixel.

Possibili Applicazioni

  • Strumentazione per fisica nucleare e delle particelle (sincrotroni, acceleratori, etc.);
  • Strumentazione per astrofisica;
  • Strumentazione medica e scientifica per radiografia e spettroscopia X-γ.

Vantaggi

  • Riduzione dell’ENC del preamplificatore, con conseguente miglioramento della risoluzione energetica o temporale del sistema di misura in cui il preamplificatore è inserito;
  • Facilmente applicabile su tecnologie CMOS standard a basso costo, tipicamente usate per la produzione dei CSA.