Rivelatori a stato solido basati su diamante per applicazioni su raggi X Michele Di Fraia XUVLab Dipartimento di Fisica e Astronomia Università degli Studi.

Rivelatori a stato solido basati su diamante per applicazioni su

raggi X Michele Di Fraia

XUVLabDipartimento di Fisica e Astronomia

Università degli Studi di Firenze

Rivelatori a stato solido basati su diamante per applicazioni su raggi X

Requirements

• DurationDuration

• Visible blindnessVisible blindness

• Low thermal noiseLow thermal noise

• Radiation hardnessRadiation hardness

• Low supply voltageLow supply voltage

• CostsCosts

Caratteristiche del diamante

Diamond Silicon Diamond Silicon GermaniumGermanium

Rivelatori a stato solido basati su diamante per applicazioni su raggi X

Diamond properties

High visible rejection

Low thermal noise

High sensitivity

Gap Energy5.47 eV

Rivelatori a stato solido basati su diamante per applicazioni su raggi X

Inter-atomic distance1.54 Å

Atomic density

0.176 Å-3

High bond energy

compactness

hardness

low compressibility

Chemical inertia

Diamond properties

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

V drift vs Electric field

CV

D d

iam

ond

R.

Sus

sman

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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

RisultatiFe spectra

Fe standard targetEnergy scan:

7000 – 7900 eV-0,5

0,0

0,5

k(k

)

experimental theoretical

Residual = 1.194080E-02

a)

4 6 8 10 12 14

-0,5

0,0

0,5

k(k

)

k(Å-1)

experimental theoretical

Residual = 1.122778E-02

b)

A. D

e Si

o et

al.,

APL

, 93,

083

503

(200

8)HPHT single crystal

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

Anello Accumulazione

Magnete curvante

Magnete curvanteMagnete

curvante

Linac

Struttura temporale ELETTRA

Elettra432 pacchetti di Elettroni

Periodo 2 ns , FWHM 130 ps

2.0 ns43 ns intervallo

di buio

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