Fotomoltiplicatori al silicio
Lo sviluppo di nuovi approcci analitici e sperimentali per un’approfondita caratterizzazione e ottimizzazione dei fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) costituisce il principale obiettivo scientifico e la sfida di ricerca del progetto SIPM IN-DEPTH (Development of novel analytical and experimental approaches for an in-depth characterization and optimization of silicon photomultipliers). I risultati includono un modello analitico avanzato di risoluzione temporale SiPM. Tale modello vanta già una forte domanda per applicazioni basate sul tempo di volo come per esempio immaginografia 4D relativa a calorimetria delle particelle e PET basata sul tempo di volo. Ciò promette un miglioramento significativo in quanto a qualità e risoluzione delle immagini. Questa è la prima attuazione della tecnica correlata e filtrata del processo a punto contrassegnato in relazione a modellizzazione SiPM e considerazioni in quanto a rumore correlato. Il team ha scoperto che tale tecnica è in buon accordo con gli esperimenti e sarà un nuovo e potente strumento di analisi per il miglioramento della risoluzione temporale SiPM. Inoltre, sono stati effettuati i primi studi sia teorici che sperimentali relativi alla risposta ai transienti SiPM e a segnali di luce intensi. I risultati includono lo sviluppo di un nuovo modello di processo markoviano di risposta transitoria non-lineare, il quale apre la strada al rilevamento con ampia gamma dinamica, per esempio, nei sistemi di Cherenkov riguardanti il monitoraggio della perdita di fascio lungo la fibra presso gli acceleratori di particelle. Ciò può contribuire alla riduzione dei costi e all’ottimizzazione del controllo operativo di tali sistemi. È stato inoltre realizzato un nuovo metodo per la calibrazione dei fotomoltiplicatori con basso guadagno, il quale ora fornisce una robusta misura del guadagno e altri parametri chiave in ambienti caratterizzati da rumore. Esso utilizza la distribuzione di probabilità di Erlang tra le risposte a singolo elettrone, anziché la misura comunemente usata delle loro distribuzioni di carica o ampiezza. Inoltre, il progetto SIPM IN-DEPTH ha raggiunto nuovi risultati a livello di studi e analisi probabilistica delle proprietà temporali di una scarica di Geiger in un singolo pixel SiPM, in quanto a metodologia di misurazione della generazione di corrente di buio e nell’analisi dei meccanismi di fondo basati sulle caratteristiche corrente di buio-tensione () facenti riferimento alla corrispondente fotocorrente e fototensione.
Parole chiave
Fotomoltiplicatori al silicio, segnali luminosi, SIPM IN-DEPTH, risoluzione temporale, processo di Markov
