Tecnologie di controllo della dinamica di uscita di preamplificatori digitalizzati di segnali nucleari

Nei moderni apparati per la rivelazione di particelle e radiazioni ionizzanti il segnale generato dai rivelatori viene letto da un preamplificatore di carica a basso rumore e immediatamente convertito in forma numerica tramite un ADC (Analog-to-Digital Converter). L¿amplificatore formatore analogico, o ¿spectroscopy amplifier¿, in questi apparati non è più utilizzato. L¿ADC campiona l¿intera forma d¿onda del preamplificatore, e il filtraggio del segnale, necessario per massimizzarne il rapporto segnale-rumore, viene effettuato interamente in forma numerica con l¿ausilio di microprocessori o altri tipi di circuiti digitali. Il campionamento diretto del segnale del preamplificatore porta vari vantaggi, tra cui la riduzione della circuiteria analogica, la maggior reiezione ai disturbi elettromagnetici, la possibilità di realizzare il filtro ottimo a minimo rumore, la possibilità di salvare ed analizzare la forma dei fronti di salita e/o discesa dei segnali. L'approccio a campionamento diretto pone però anche alcuni problemi, essenzialmente legati al range dinamico finito dell'ADC, e, conseguentemente alla sua saturazione per segnali ampi. 1) Saturazione da singoli eventi energetici o fortemente ionizzanti. Un singolo evento particolarmente energetico o fortemente ionizzante potrebbe quindi causare la saturazione dell'ADC per un tempo molto lungo. 2) Saturazione da sovrapposizione di eventi ("pileup"). I segnali esponenziali del preamplificatore tendono a sovrapporsi al crescere del tasso di arrivo degli eventi. Ciò provoca uno spostamento della linea di base che può anche essere molto maggiore dell'altezza media dei singoli segnali. In questa ricerca si vogliono studiare nuove tecnologie circuitali ed algoritmi di controllo della dinamica analogica di uscita dei preamplificatori digitalizzati, concepite per dare risposta ai problemi sopra menzionati. Dato il grande interesse che i preamplificatori digitalizzati stanno suscitando e la mancanza di "standard" specifici per siffatti dispositivi, si ritiene che questa ricerca possa in definitiva risultare utile per molte applicazioni industriali e biomedicali che fanno uso di rivelatori di radiazioni ionizzanti.