Sensori per l’astrofisica

Tra le nuove sfide dell’astrofisica moderna troviamo sicuramente la necessità di compiere misure accurate di tutti i fotoni provenienti dallo spazio in un range energetico estremamente vasto che comprende i raggi X e i raggi gamma (10 KeV – 10 MeV). Questo tipo di misure richiede un’evoluzione tecnologica importante dei sensori attualmente utilizzati. E’ necessario un incremento significativo della sensibilità degli strumenti in modo da poter trovare risposte ai quesiti ancora irrisolti riguardo l’universo in cui viviamo.

In questo contesto si colloca la ricerca e lo sviluppo dei sensori basati su materiale semiconduttore CdZnTe effettuata da due2lab. Il CZT, grazie alle sue caratteristiche uniche, è uno dei potenziali materiali candidati al ruolo di “standard tecnologico” per i sensori per la ricerca astrofisica del prossimo futuro.

Due2lab da diversi anni è in prima fila in questo sviluppo che vede come protagonisti enti di ricerca e università. L’obiettivo è quello di realizzare sensori sempre più evoluti in grado di essere utilizzati nelle future missioni spaziali e che possano offrire nuove potenzialità agli strumenti di nuova generazione.

Questa ricerca ha portato allo sviluppo di una particolare tipologia di detector a CdZnTe che sfruttano la segmentazione in strisce degli elettrodi e sono chiamati appunto ‘detector a strisce’ o ‘3D drift strip detector’.

Questo tipo di detector permette di:

• Ricostruire la posizione fisica di interazione del fotone incidente nel volume del detector e risalire alla direzione di incidenza del fotone assorbito (Compton Camera)
• Ridurre il numero di canali di lettura rispetto a sistemi a matrice di pixel (2n canali di lettura anziché n²)
• Realizzare moduli compatti e stack di detector per aumentare la sensibilità spettroscopica e spaziale del sistema

Progetto 3DCaTM

3DCaTM è un progetto finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) che vede la collaborazione dell’Istituto Italiano di Astrofisica (INAF-IASF) di Bologna, del’Università di Palermo, dell’Istituto IMEM CNR di Parma e di due2lab s.r.l. nel ruolo di fornitore tecnologico.

Il progetto 3DCaTM é finalizzato alla realizzazione di un sensore a base di CdZnTe per imaging spettroscopico e polarimetria di raggi X e gamma per missioni satellitari. due2lab si inserisce nel progetto 3DCaTM come fornitore del bonding del sensore CZT e dell’elettronica di pre-amplificazione, nonché per il suo know-how sul processo di fabbricazione dei detector a strisce.