Feasibility study of a characterization setup for novel X-ray sensors

L’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) è un centro di ricerca internazionale in cui vengono selezionati più di 5000 utenti all’anno per condurre esperimenti nei più svariati campi scientifici, come la fisica, la biologia o la chimica. Dopo 30 anni di attività, l’ESRF ha intrapreso un ambizioso programma di aggiornamento ed e’ ad oggi il primo sincrotrone di quarta generazione ad alta energia in funzione nel mondo, sotto il nome di ESRF-EBS (Extremely Brilliant Source). La nuova sorgente è in grado di fornire raggi X con brillanza e coerenza senza eguali, superando in alcuni casi di oltre cento volte le prestazioni della precedente macchina di terza generazione. Per far fronte alle prestazioni della nuova sorgente, e’ quindi richiesta strumentazione con performance più spinte. Il progetto XIDER, parte di un ambizioso programma di strumentazione in corso all’ESRF, cerca di rispondere a questa domanda per strumentazione più adatta ed efficiente. Un aspetto centrale del progetto è l’uso di semiconduttori composti come tellurio di cadmio (CdTe) o arseniuro di gallio (GaAs) per riuscire ad assorbire fotoni X ad alta energia (30-100 keV). Le prestazioni di questi sensori sono in continua evoluzione ed è quindi necessaria un’adeguata caratterizzazione elettro-optica per ottimizzare il design dell’elettronica di lettura associata. L’obiettivo della tesi è quindi quello di sviluppare un setup sperimentale per la qualificazione dei sensori CdTe appositamente realizzati per il progetto XIDER. L’obiettivo del sistema è l’estrazione dei principali parametri fisici di trasporto come il tempo di drift e la mobilità dei portatori. Con questo scopo, il lavoro di tesi si ‘e focalizzato sullo studio, simulazione e caratterizzazione di un’elettronica di lettura, basata su un amplificatore di carica a basso rumore, scegliendo tra possibili opzioni disponibili sul mercato. Infine, uno di studio di fattibilità per il setup finale e proposto, presentando anche aspetti meccanici e termini per la caratterizzazione dei sensori in temperatura.