Fisica dei rivelatori (2008/2009)

Obiettivi formativi

Il corso è rivolto agli studenti del corso di Laurea specialistica in Sistemi intelligenti e multimediali e si propone di fornire una 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 diversi settori della fisica, dalla spettroscopia ottica alla biofisica.
Il principale obiettivo del corso è sviluppare la conoscenza scientifica dei dispositivi usati per la rivelazione della radiazione elettromagnetica.

•Introduzione ai sensori, trasduttori e rivelatori di radiazione.
•Alcuni tipi di trasduttori: acusto-ottici, elettro-ottici, opto-ottici e opto-acustici.
•Tipi di radiazione e metodi per la loro rivelazione. Radiazione ionizzante e non ionizzante.
•Rivelazione di particelle (cenni ai rivelatori di particelle alfa e beta, e ai sensori di gas).
•Rivelazione della radiazione e-m.
•Onde elettromagnetiche: proprietà energetiche. Approccio classico e quantistico.
•Spettro della radiazione elettromagnetica. Le regione ottica dello spettro e-m.
•Elementi della teoria del corpo nero.
•Grandezze radiometriche e fotometriche.
•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.
•Effetto fotoelettrico. Fotomoltiplicatore.
•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.
•Rivelatori a canale multiplo (channeltron plates; PDA, e CCD).


Bibliografia:
Appunti e dispense a cura del docente.
Non esiste un testo di riferimento specifico, ma l’approfondimento di alcuni argomenti potrà essere svolto consultando i seguenti testi:
•R.H. Kingston, Detection of Optical and Infrared Radiaton, Springer-Verlag in Optical series, Vol. 10, Springer-Verlag, Berlin, 1978.
•E.L. Dereniak e D.G. Crowe, Optical Radiation Detectors, Wiley Series in Pure and Applied Optics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1984.
•E.L. Dereniak e G.D. Boreman, Infrared Detectors and Systems, Wiley Series in Pure and Applied Optics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996.
•S. Donati, Fotorivelatori, AEI, Milano, 1997.

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.