Caratterizzazione di sensori a pixel monolitici per la rivelazione di raggi-x in applicazioni spaziali

ARCADIA (Advanced Readout CMOS Architectures with Depleted Integrated sensor Arrays) è un progetto che coinvolge varie sezioni italiane dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), con lo scopo di dare vita a sensori a pixel attivi monolitici completamente svuotati in silicio, basati su tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor ) a 110 nm. Questi sensori trovano applicazione in vari campi, dalla fisica delle alte energie (High Energy Physics), all’ambito industriale, fino a contesti spaziali. In particolare, in quest’ultimo campo di applicazione, è fondamentale l’utilizzo di dispositivi che possano garantire un bassissimo consumo di potenza e, simultaneamente, siano resistenti al danno da radiazione. I sensori prodotti nell’ambito del progetto ARCADIA si dotano di una particolare modalit`a operativa, chiamata ”modalità spazio”, il cui funzionamento `e ottimizzato per consumare una quantità di energia che risulta essere circa un terzo rispetto a quella consumata in ”modalità normale”. Il presente lavoro si concentra su due aspetti fondamentali per l’utilizzo di tali sensori in ambito spaziale: caratterizzare la risposta del sensore ad un flusso crescente di particelle e valutarne il consumo di potenza. Il sensore è stato irraggiato con un fascio di raggi X, in modo da poter cambiare agilmente l’intensità del fascio. Si è effettuato uno studio aumentando gradualmente quest'ultima con lo scopo di osservare sia la risposta del sensore, considerando eventuali saturazioni del segnale, sia l’andamento del consumo di potenza in funzione del regime di lavoro del sensore, confrontando le due modalità già menzionate.