Responsabile Nazionale: Stefano Giulini Castiglioni Agosteo,

Presentazione sul tema: "Responsabile Nazionale: Stefano Giulini Castiglioni Agosteo,"— Transcript della presentazione:

1 MI-PD MICRO-SI MICRO-SI: SVILUPPO DI UN MICRODOSIMETRO AL SILICIO PORTATILE
Responsabile Nazionale: Stefano Giulini Castiglioni Agosteo, Dipartimento di Ingegneria Nucleare, Politecnico di Milano e INFN, Sezione di Milano. Partecipanti INFN-MI Stefano Giulini Castiglioni Agosteo (PO, 50%), Armando Foglio Para (PA, 30%), Marco Caresana, (RU, 30%), Andrea Pola (RU, 50%) Alberto Fazzi (PA, 50%),  Vincenzo Varoli (PA,50%); INFN-PD Flavio Dal Corso (Tecn. INFN, 40%) responsabile locale Franco Gonella (Tecn. INFN, 20%) Matteo Pegoraro (Dir.Tecn., 20%) Pierluigi Zotto (PA, 30%)

2 Scopo dell’esperimento MICRO-SI
Lo scopo dell’esperimento è la realizzazione di un microdosimetro al silicio portatile, che permetta di effettuare la caratterizzazione di campi di radiazione nelle missioni spaziali, nella radioterapia e nella ricerca. Rivelatore n+ (As) n+ (P) p+ (B) deep imp ~2 mm 500 mm DE stage E stage Thin diode ST Microelectronics technology Charge collection Sensitive volume Il microdosimetro è stato sviluppato dopo vari studi: SID (con cui il gruppo di Padova ha collaborato nel ), SISP (con una breve collaborazione nel 2003) e FAR14 (in ambito MIUR).

3 The 1 mm2 detector ΔE stage E stage Front view IΔE = 40 pA IE = 60 pA
CE = 2 pF CΔE = 170 pF Front view E stage

4 Impegni di Padova Risposta dei rivelatori micrometrici ad adroni carichi Costruzione di una camera di irraggiamento sotto vuoto (2008) Adattamento elettronica di lettura correnti (riutilizzata dal Radiation Monitor di ZEUS - Padova) e messa a punto della camera di irraggiamento ( ) Misure al Van De Graaff CN del LNL ( ) Le misure di risposta dei rivelatori all’irraggiamento sono state completate entro la primavera del 2011 Disegno dell’elettronica di read-out integrato del Microdosimetro Studio di fattibilità di amplificatore integrato (2008). Produzione prototipo a componenti discreti e definizione specifiche per versione ASIC ( ) Produzione I prototipo in tecnologia CMOS 0.35µ AMS con un run MPW EuroPractice (fine 2010). Prototipo prodotto e testato al banco (Q1 2011) Produzione secondo prototipo ASIC a fine 2011 e test nel 2012. Ingegnerizzazione entro Ritardi dovuti a fermo macchine del CN e disguido burocratico nell’assegnazione fondi 2011

5 Risposta dei rivelatori micrometrici ad adroni carichi
La camera di irraggiamento sotto vuoto è stata costruita nel 2008. I pochi test eseguiti nel 2009 (a causa fermo del CN e problemi al nostro sistema di acquisizione) sono serviti alla messa a punto della camera. Le misure di irraggiamento sono state eseguite dal maggio 2010 a marzo 2011 Crociera di allineamento C3 C2 C1 C4 Crociera di allineamento Rivelatore

6 1.1 Misure alla camera di irraggiamento
Misure di tolleranza all’irraggiamento. Le misure di tolleranza all’irraggiamento sono state completate entro marzo 2011 Sono stati irraggiati 4 rivelatori: Comportamento delle correnti di leakage dei due stadi in funzione della dose

7 1.1 Misure alla camera di irraggiamento
Caratteristica IV dello stadio E a diverse dosi di irraggiamento

8 1.1 Misure alla camera di irraggiamento
Caratteristica IV dello stadio ΔE a diverse dosi di irraggiamento

9 1.1 Misure alla camera di irraggiamento
Confronto tra diversi rivelatori del danno da radiazione sullo stadio E

10 2. L’amplificatore integrato.
La sottomissione del primo prototipo dell’ASIC di frontend è stata fatta il 30 agosto 2010, in tecnologia CMOS 0.35µ AMS con un run MPW EuroPractice. Struttura a blocchi dell’amplificatore integrato di read-out del microdosimetro

11 2.1. Test sul prototipo di amplificatore integrato.
Prestazioni al rumore del prototipo. Le prestazioni di rumore serie (2.2 e/pF) sono quasi al valore di proposta (2 e/pF), mentre il rumore parallelo è nettamente peggiore (350 e contro 100 e)

12 2.1. Test sul prototipo di amplificatore integrato.
Range dinamico del prototipo. Con errore entro l’1% l’amplificatore rileva protoni fino a 6 MeV e alpha fino a 4 MeV

13 3. Richiesta di prolungamento per il 2012.
Motivazioni. Il CN ha subito un arresto da marzo a giugno 2011 che ha impedito il test dell’amplificatore connesso al rivelatore All’inizio dell’anno ci sono stati problemi di assegnazione dei fondi, risolti solo a giugno 2011. Di conseguenza è stata persa la scadenza del 1 luglio per la sottomissione ad EuroPractice della II versione del prototipo. La prossima occasione per una nuova sottomissione è a novembre 2011, e i chip saranno consegnati a febbraio-marzo 2012. Proposta Test al banco e su fascio dell’amplificatore nel I semestre 2012 Produzione scheda con elettronica accessoria di read-out (ADC, memoria, alimentazione rivelatori, interfaccia USB) nel II semestre 2012.

14 Richieste finanziarie 2011
Materiale inventariabile Consumo 1 schede di test: 2 K€ 1 schede completa di read-out: 7 K€ 9.0 Trasferte interne 1.0 Totali 10.0 Richieste ai servizi 2011 OE: sviluppo schede e software acquisizione (Labview) 6 mu