Physics of Detectors (2004/2005)

Learning outcomes

Scopo del corso è di fornire i 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 e nel trattamento dei segnali, nei sistemi di imaging in medicina, oltre che nelle applicazioni dei differenti settori della fisica, dalla fisica delle alte energie fino alla biofisica.

• Introduzione ai sensori, trasduttori e rivelatori di radiazione.
• Radiazione ionizzante e non ionizzante.
• Alcuni tipi di trasduttori: acusto-ottici, elettro-ottici, opto-ottici e opto-acustici.
• Richiami sulle oscillazioni e le onde.
• Orecchio e occhio sono sistemi percettivi di segnali di natura ondulatoria: il suono e la luce.
• Onde elettromagnetiche: proprietà energetiche. Approccio classico e quantistico.
• Spettro della radiazione elettromagnetica, con riguardo specifico per la regione ottica.
• Elementi della teoria del corpo nero.
• Grandezze radiometriche e fotomeriche.
• Trasferimento energetico della radiazione dalla sorgente al rivelatore.
• Interazione radiazione-materia nei diversi intervalli spettrali della regione ottica.
• Figure di merito di un rivelatore di radiazione ottica: sensibilità, risposta spettrale, NEP, detettività specifica, intervallo di linearità, costante di tempo. Il problema del rumore.
• Rivelatori termici. Rassegna dei principali rivelatori termici
• Rivelatori fotonici: proprietà generali.
• Rivelatori fotoemissivi e fotoconduttivi.
• Elementi di fisica dello stato solido. Cenni alla teoria delle bande energetiche nei solidi.
• Conduttori, isolanti e semiconduttori. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci.
• Giunzione p-n. Cenno all’effetto fotovoltaico.
• Fotodiodo.
• Fotoconduttori.
• Fotomoltiplicatore.
• Rivelatori a canale multiplo (channeltron plates; PDA, e CCD).
• Rivelazione di particelle (cenni ai rivelatori di particelle alfa e beta , e ai sensori di gas).

L’esame consiste di una prova orale su argomenti del programma svolto in aula.
La date degli appelli sono decise in armonia con il calendario delle sessioni di esame deliberato dalla Facoltà.