ASFAE/2022/031
Advanced Instrumentation for Experimental Activity with GRIT & AGATA.
Ref: PRTR-C17.I01
The Project
El objetivo de este proyecto es nuestra contribución a la construcción y desarrollos del multidetector GRIT (antes llamado TRACE), formado por telescopios de detectores semiconductores de Si (DSSSD), para la detección de partículas cargadas ligeras, con alta granularidad (alta resolución espacial) con capacidad de identificación de las partículas detectadas, sea con el método DE/E como por análisis de la forma de pulso (PSA). GRIT será utilizado en combinación con multidetectores de rayos gamma tales como AGATA con el objetivo de detectar las partículas eyectadas en reacciones directas en cinemática inversa. Los estudios de interés tanto para la astrofísica nuclear como para la estructura nuclear se llevarán a cabo en grandes instalaciones de haces radiactivos europeas.
Una característica derivada de la alta granularidad, es el elevado número de canales de electrónica que se necesitan para codificar las señales de los detectores (~8000). Este elevado número de canales junto a las reducidas dimensiones y el hecho de estar rodeado de forma compacta por AGATA, tiene como consecuencia que la electrónica de “Front-End” sea particularmente sofisticada, en particular porque la optimización de la eficiencia de discriminación de las partículas detectadas, requiere la utilización del análisis de la forma del pulso y por lo tanto requiere el pulso muestreado.
Para la lectura de las señales de los detectores, se está realizando un desarrollo de microelectrónica que consiste en el diseño del ASIC (“Aplication Specific Integrated Circuit” que es un circuito integrado que está diseñado y construido para hacer una tarea muy específica) PLAS ( PipeLined Asymmetric Switched Capacitor Array). PLAS se ha diseñado con la tecnología de 180 nm y ocupa un área de 16 mm2.
PLAS está basado en una matriz de capacidades conmutadas en estructura pipeline con una resolución esperada de 11 bits y un ruido de 130 µVrms a 1,1V. La situación actual del sistema de lectura versión 2 de PLAS es que tras el diseño en el IFIC Valencia, el ASIC fue producido en el contexto de la colaboración internacional GRIT.
Scientific activity
Los resultados de los primeros test realizados antes del inicio del proyecto indican que en la versión 2 de PLAS todavía no se ha conseguido la meta de resolución de 11 bits, teniendo ~1.3 mVrms de ruido y por lo tanto era fundamental proceder con el diseño de un nuevo prototipo que el parte fundamental del trabajo a realizar en el contexto del proyecto ASFAE/2022/031. Es necesario además migrar el diseño de la ASIC a una nueva plataforma de desarrollo, probablemente a X-FAB CMOS, soportado en Europractice, el programa europeo que permite la fabricación de prototipos de microelectrónica. El trabajo se está realizando en el contexto de la colaboración GRIT, y en particular con los colegas del LPC de Caen, Francia.
- Objetivos: contribución a los desarrollos y construcción del multidetector de telescopios de Silicio (DSSSD) GRIT.
- Duración: Junio de 2022 a Junio de 2025
- Agencias Financiadoras: Generalitat Valenciana, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU)