Physics of Detectors (2006/2007)

Learning outcomes

Il corso si propone di fornire un presentazione dei fondamenti dell'interazione radiazione-materia insieme ad una rassegna dei principali metodi di rivelazione della radiazione elettromagnetica, nella regione ottica dello spettro. Saranno illustrati i principi di funzionamento di alcune classi di rivelatori usati nell’acquisizione dei segnali, nei sistemi di imaging in medicina, oltre che nelle applicazioni dei differenti settori della fisica, dalla spettroscopia ottica alla biofisica.
Il principle obiettivo del corso è sviluppare la conoscenza scientifica in relazione ai diversi tipi di dspositivi.

• Introduzione sui sensori, trasduttori e rivelatori.
• Alcuni tipi di trasduttori: acusto-ottici, elettro-ottici, opto-ottici e opto-acustici.
• Sorgenti di radiazione ionizzante e non ionizzante
• Richiami sulle onde elettromagnetiche.
• Spettro della radiazione elettromagnetica.
• Interazione radiazione-materia nei diversi intervalli spettrali.
• Rivelatori della radiazione elettromagnetica: figure di merito, risposta spettrale, sensibilità, costante di tempo, rumore.
• Rivelatori termici. Proprietà generali dei rivelatori termici.
• Termocoppie e termopile. Bolometri e termistori. Rivelatori piroelettrici: responsività di un rivelatore piroelettrico. Sorgenti di rumore. Cella di Golay.
• Rivelatori fotonici. Generalità sui rivelatori fotonici
• Richiami sull’effetto fotoelettrico, sulla fotoconduzione e sull’effetto fotovoltaico.
• Effetto fotoelettrico esterno: efficienza quantica, risposta spettrale del fotocatodo, affinità elettronica positiva e negativa.
• Tubi fotomoltiplicatori: struttura a dinodi, guadagno e intervallo dinamico lineare.
• Richiami di Fisica dei semiconduttori. Giunzione p-n. Dispositivi a effetto fotoelettrico interno.
• Rivelatori fotoconduttivi a semiconduttore: Fotocorrente, responsività e efficienza quantica, risposta in frequenza. Sorgenti di rumore e Figure di merito.
• Fotodiodo a silicio.
• Rivelatori a molti canali: Banchi di fotodiodi (PDA) e matrici a CCD (Charged Coupled Devices).
• Fonorivelatori ad immagine. Tubi a ripresa di immagini.Vidicon. Vidicon intensificati.
• Matrici a CCD. Funzionamento. Proprietà e parametri. Organizzazione ad immagine. Stadio di uscita.

The fional examination consists of an oral proof on topics of the program treated during the classes.
The examination dates are fixed taking into account the kalendar of examination sessions approuved by the Faculty.