Rivelatori a stato solido basati su
diamante per applicazioni su
raggi X
Michele Di Fraia
XUVLab
Dipartimento di Fisica e Astronomia
Università degli Studi di Firenze
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Requirements
• Duration
• Radiation hardness
• Visible blindness
• Low supply voltage
• Low thermal noise
• Costs
Diamond
Silicon
Germanium
Caratteristiche del diamante
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Diamond properties
High
sensitivity
Gap
Energy
5.47 eV
Low thermal
noise
High visible
rejection
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Diamond properties
compactness
Inter-atomic
distance
1.54 Å
Atomic
density
0.176 Å-3
High bond
energy
hardness
low
compressibility
Chemical inertia
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Electric Contacts on diamond
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Arrays and pixels
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
X ray Diamond trasmissivity
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Attenuation lenght in diamond
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
CVD diamond R. Sussman
V drift vs Electric field
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Transit time in diamond vs thickness
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Diamond in EXAFS application
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
DIAMOND vs IC
0,20
Diamond current (nA)
0,18
P15 72V
P15 18V
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
-0,5 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
IC Current (nA)
4,5
5,0
5,5
6,0
Risultati
HPHT single crystal
a)
k(k)
0,5
Fe standard target
0,0
Energy scan:
7000 – 7900 eV
-0,5
Residual = 1.194080E-02
2
b)
experimental
theoretical
0,5
1
k(k)
diamond
k(k)
A. De Sio et al., APL, 93, 083503 (2008)
Fe spectra
experimental
theoretical
0,0
0
ion chamber
-0,5
Residual = 1.122778E-02
-1
4
6
8
10
-1
k(Å )
12
14
2
4
6
8
10
-1
k(Å )
12
14
Conclusioni
Results:
-Good linearity of diamond in direct comparison
with ICs.
-Good agreement in Fe Exafs spectra obtained
with diamond vs ICs .
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Diamond as beam monitor detector
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Diamond as beam monitor detector
Magnete
curvante
Struttura temporale ELETTRA
Linac
Anello Elettra
Accumulazione
432 pacchetti di Elettroni
Periodo 2 ns , FWHM 130 ps
2.0 ns
Magnete
curvante
43 ns intervallo
di buio
Magnete
curvante
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Elettra temporal structure
Rivelatori a stato solido basati su diamante
per applicazioni su raggi X
Elettra temporal structure
Conclusioni
Results:
-Elevata risoluzione spaziale (10 micron) anche se
limitata dallo spot-size del fascio.
- Elevata risoluzione temporale (1 ns) .
Rivelatori a stato solido basati su diamante per
applicazioni su raggi X
Future applications:
-Xas Io e I1
-Exafs time-resolved
- Bunch by bunch beam monitor detectors
-X ray Imaging