Nasce la fotocamera per raggi X più veloce al mondo

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Si è conclusa con successo allo European XFEL di Amburgo la messa in opera della fotocamera per raggi X di bassa energia più veloce al mondo. Si tratta di un rivelatore di immagini per radiazione elettromagnetica nella banda X (chiamato DePFET Sensor with Signal Compression, DSSC) basato su sensori di silicio e costituito da 1024 x 1024 pixel esagonali per un'area attiva totale di 210 x 210 mm2. È un rivelatore unico nel suo genere e rappresenta il culmine di oltre un decennio di ricerca e sviluppo collaborativo internazionale di un gruppo di ricercatori associati alle Sezioni INFN di Milano e Pavia, in collaborazione con DESY, l’Università di Heidelberg e lo European XFEL, che coordina il consorzio internazionale DSSC. I due gruppi INFN di Milano e Pavia, appartenenti rispettivamente al Politecnico di Milano e all'Università di Bergamo, hanno coordinato il primo lo sviluppo dell'elettronica di lettura a basso rumore e la calibrazione del rivelatore DSSC, e il secondo i test di validazione dei singoli moduli di rivelazione.

I vantaggi della nuova fotocamera per raggi X
Il rivelatore DSSC, progettato specificamente per i raggi X di bassa energia (da 0,5 a 6 keV), amplierà in modo significativo le capacità scientifiche della stazione di misura per “spettroscopia e scattering coerente” (SCS) di XFEL. In particolare, questo nuovo rivelatore permetterà lo studio ultraveloce di strutture elettroniche, di spin e atomiche sulla scala temporale di decine di femtosecondi. Alla fine di maggio sono stati condotti con successo i primi esperimenti scientifici con la stazione di misura SCS utilizzando per la prima volta il rivelatore DSSC. Durante questi esperimenti, impulsi di raggi X ultra-intensi e ultra-corti colpiscono il campione che si sta studiando. I raggi X vengono diffusi dagli atomi del campione producendo un’immagine caratteristica che viene registrata e memorizzata dal rivelatore DSSC, situato dietro il campione.

European XFEL è in grado di produrre pacchetti di impulsi che contengono fino a 2.700 impulsi di raggi X, lanciati in rapida successione con una differenza temporale tra due impulsi di soli 220 nanosecondi. A piena capacità, il rivelatore DSSC può acquisire immagini all’impressionante velocità di 4,5 milioni di immagini al secondo e può memorizzare 800 immagini da 1 megapixel. Queste peculiarità uniche rendono il DSSC il rivelatore di immagini di raggi X a bassa energia più veloce al mondo. Ed è già in fase di sviluppo una seconda fotocamera che consentirà una risoluzione energetica migliore e un intervallo dinamico ancora più elevato.

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