Elettronica nucleare

A.A. 2018/2019
Insegnamento per
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/04
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
1.Comprensione dei meccanismi fisici che generano rumore elettronico
2.Comprensione del concetto di densità spettrale di rumore e capacità di calcolare il rapporto segnali-rumore.
3.Capacità di propagare le sorgenti di rumore elettronico nei circuiti lineari e/o di riferirle all'ingresso.
4.Concetto di funzione peso e di filtraggio ottimo.
5.Conoscenza dei blocchi principali di un sistema elettronico per spettroscopia di radiazioni ionizzanti.
6.Conoscenza dei principi di funzionamento e caratteristiche statiche, dinamiche e di rumore del preamplificatore di carica.
7.Principi di funzionamento dei rivelatori a semiconduttore di particelle e radiazioni ionizzanti.
8.Comprensione delle tecniche di ottimizzazione fisica e di processing della catena elettronica per la rivelazione di particelle e radiazioni.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docente: Pullia Alberto
Programma
Nel corso verrà descritta dettagliatamente la catena elettronica per la misura dei segnali generati dai rivelatori a semiconduttore, con particolare accento sul fenomeno del rumore elettronico, la sua origine fisica e le tecniche per minimizzarne gli effetti. Gli argomenti trattati sono i seguenti:
- Elementi di teoria del segnale e del rumore elettronico.
Descrizione del segnale nel dominio del tempo e della frequenza (trasformata di Fourier). Principali fonti di rumore (rumori termici, rumore shot, rumore 1/f e lorentziano). Funzione di autocorrelazione e densità spettrale di rumore. Rapporto segnale rumore, risoluzione delle misure
- Rivelatori a semiconduttore di particelle e radiazioni ionizzanti (X e gamma).
Principi di funzionamento. Fattore di Fano. Parametri elettrici (capacità, corrente di fuga). Effetti di bordo. Rapporto picco-valle.
- Preamplificazione e amplificazione del segnale.
Richiami sugli amplificatori retroazionati a massa virtuale. Preamplificatore di carica (struttura circuitale, funzione di trasferimento, tempo di salita, tempo di reset, tempo morto). Carica equivalente di rumore (ENC).
- Ottimizzazione del rapporto segnale/rumore delle misure spettrali
Accoppiamento ottimo rivelatore-preamplificatore. Filtro ottimo teorico. Filtri formatori analogici (funzione peso, tempo di formatura, baseline restorer).
- Conversione analogico-numerica del segnale e filtraggio digitale.
Tecniche di conversione. Non linearità integrale e differenziale. Tecniche di correzione. Filtri formatori digitali. Baseline restorer digitale.
Propedeuticità
Corso o laboratorio introduttivo di elettronica
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1.Fondamenti di elettrostatica e elettronica
2.Basi di teoria delle reti lineari
3.Uso di trasformate e antitrasformate di Fourier e Laplace
4.Concetto di retroazione negativa
5.Fondamenti di statistica
6.Fondamenti di fisica dei semiconduttori

MODALITA' D'ESAME
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Metodi didattici
Modalità di frequenza:
Obbligatoria;

Modalità di erogazione:
Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
E. Gatti, P.F. Manfredi, "Processing the signals from solid-state detectors in elementary-particle physics"
A cura di A. Pullia, "Dispense di strumentazione elettronica", CD-ROM
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento