Effetti da radiazioni su sensori a Pixel

This thesis aims to analyze the impact of ionizing radiation on CMOS pixel sensors developed by the Padua research group in collaboration with other universities, INFN sites, and international laboratories (CERN). The objective is to characterize the response of the ARCADIA FD-MAPS sensor to the mixed radiation field produced by an Americium-Beryllium source and to evaluate the extent to which neutrons and photons can be distinguished through the imaging of collected signals. To this end, experimental data are compared with Monte Carlo simulations and estimates of secondary particle ranges in silicon. The experimental data were obtained through irradiation campaigns conducted at the Legnaro National Laboratories (INFN) and the Department of Physics and Astronomy at the University of Padua (DFA). A potential classification of the various signal types is examined, comparing the obtained results with predictions derived from simulations of the expected interactions. This work constitutes a preliminary study aimed at developing methods for identifying incident radiation and exploring future applications of the sensor in space environments, medical settings, and high-energy physics experiments.

La presente tesi si propone di analizzare l’impatto delle radiazioni ionizzanti sui sensori a pixel in tecnologia CMOS realizzati dal gruppo di ricerca di Padova in collaborazione con altre sedi universitarie, sedi INFN e laboratori internazionali (CERN). L’obiettivo è caratterizzare la risposta del sensore FD-MAPS ARCADIA alla radiazione mista prodotta da una sorgente di Americio-Berillio e valutare in quale misura neutroni e fotoni possano essere distinti attraverso l’imaging dei segnali raccolti. A tale scopo, i dati sperimentali vengono confrontati con simulazioni Monte Carlo e stime del range delle particelle secondarie nel silicio. I dati sperimentali sono stati ottenuti tramite campagne di irraggiamento effettuate presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (INFN) e il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova (DFA). Viene esaminata una possibile classificazione delle diverse tipologie di segnale, confrontando i risultati ottenuti con quanto previsto dalle simulazioni dell’interazione attesa. Il lavoro costituisce uno studio preliminare in vista dello sviluppo di metodi di identificazione della radiazione incidente e di future applicazioni del sensore in ambienti spaziali, medici e negli esperimenti di fisica delle alte energie.