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Studio di rivelatori a conteggio di fotoni per applicazioni medicali

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2 I fotorivelatori attualmente utilizzati sono i PMT (Photomultiplier Tube), gli APD (Avalanche Photodiodes) e quelli in fase di sviluppo sono HPD (Hybrid Photodiode) e SPAD (Single-Photon Avalanche Diode). Ogni singola opzione però non sembra essere in grado di soddisfare contemporaneamente richieste quali: basso costo del dispositivo, integrabilità a matrice, bassa tensione di lavoro, dimensioni ridotte, insensibilità al campo magnetico, segnale d’uscita sufficientemente intenso per essere intelligibile dall’elettronica di lettura. Un dispositivo che sembra adempire alla maggior parte di tali specifiche è il SiPM (Silicon PhotoMultiplier) realizzato come combinazione di strutture a microcella con elevato guadagno interno (dell’ordine di 10 6 ) e con un meccanismo di autospegnimento della scarica che scaturisce quando il rivelatore assorbe il singolo fotone. L’obiettivo di questo lavoro di tesi si incentra proprio sulla caratterizzazione del singolo pixel SiPM, essendo questo il punto di partenza per poter realizzare una matrice di tali diodi. Nel primo capitolo di questo lavoro di tesi sarà fatta un’introduzione sulle tecniche di imaging medicale, al fine di circoscrivere uno degli ambiti applicativi d’interesse che giustificano il lavoro di ricerca. Nel secondo capitolo sarà descritta l’architettura del singolo diodo rivelatore di fotoni nelle sue caratteristiche fondamentali e la modalità di funzionamento, per poi allargare la descrizione ai fotorivelatori in commercio quali PMT, APD, HPD, SPAD e MRS (Metal-Resistor Semiconductor). Nel terzo capitolo sarà focalizzata l’attenzione sul funzionamento del Fotodiodo a valanga in Modalità Geiger, analizzando in breve gli aspetti e le problematiche che appartengono al singolo pixel e alla sua integrazione in forma di matrice. Nel quarto capitolo, infine, saranno studiate tre tipologie di singoli pixel prendendo spunto dalle tesi di dottorato delle Università di Cork (Irlanda) e Delft (Olanda). Il simulatore di processo tecnologico TXSUPREME è il mezzo attraverso il quale saranno valutati i profili di drogaggio delle strutture realizzate su substrato di silicio, mentre il simulatore di dispositivo ISE-TCAD offrirà la possibilità di comprendere la struttura a livello di comportamento microscopico (comportamento stazionario e transitorio) per ottimizzarne la progettazione.
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Studio di rivelatori a conteggio di fotoni per applicazioni medicali

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Informazioni tesi

  Autore: Laura Bura
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Perugia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettronica
  Relatore: Giorgio Umberto Pignatel
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 113

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