Docente/i: Silvano Donati  

Denominazione del corso: Fotorivelatori
Codice del corso: 062219
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni
Crediti formativi: CFU 5
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire una solida preparazione sui metodi e le tecniche di fotorivelazione, sia a singolo punto che ad immagine, passando in rassegna le molteplici problematiche incontrate nelle comunicazioni ottiche, nella strumentazione optoelettronica, nella diagnostica di deboli segnali (conteggio singoli fotoni), e nella videonica. Gli obbiettivi del corso sono: sviluppare la conoscenza scientifica della materia e la capacità progettuale in riferimento a dispositivi, circuiti e prestazioni di banda e rumore.

Programma del corso

1 Rivelatori a fotoemissione. Fotoemissione: il processo e i materiali. Il fotomoltiplicatore (PMT): SER, risposta integrale e di corrente, misure di ampiezza e di tempo. Uso dei PMT nella strumentazione. Conteggio singoli fotoni, rivelazione radiazione nucleare, datazione con i radionuclidi. Microcanali e applicazioni. PMT a microcanali 2 Banda e rumore dei rivelatori. Regimi di rivelazione quantico e termico. NEP e detettività. Limite BLIP. 3 Dispositivi a effetto fotoelettrico interno. Fotodiodi a giunzione, strutture e materiali. Caratteristiche elettriche, circuiti equivalenti. Rispota estrinseca e intrinseca di fotodiodi. Giunzioni pn e pin, Schottky, eterogiunzioni. Circuiti per fotodiodi: per strumentazione, a larga banda per TLC, e per impulsi rapidi. 4 Fotodiodo a valanga. Strutture di APD. Guadagno. Risposta in frequenza e rumore. Polarizzazione e requisiti d'uso. SPAD. 5 Fototransistori (bipolare, FET e MOS, fototiristori) e Fotoconduttori 6 Rivelatori termici (tipi, risposta, detettività). Termografia all'infrarosso e applicazioni 7 Celle solari. Parametri elettrici, rendimento, sistemi e strutture. Applicazione sistemi fotovoltaici. 8 Tecniche avanzate di fotorivelazione. Rivelazione diretta e coerente. Fattore di coerenza, S/N, BER, phs/bit, rivelatore bilanciato. Rivelazione con preamplificazione ottica. Rivelazione a iniezione. Rivelazione non-demolitiva. Rivelazione a stati spremuti. Modello semiclassico per il rumore nella fotorivelazione. 9 Fotorivelatori ad immagine. Tubi a ripresa di immagine. Vidicon. Vidicon intensificati. Matrici a CCD. Funzionamento. Proprietà e parametri. Organizzazione ad immagine. Stadio di uscita. 10 Risoluzione spaziale e MTF. Campionamento. Effetti Moiré Applicazioni. 11 Intensificatori e convertitori di immagini. Generazioni di intensificatori. Parametri e prestazioni. Intensificatori speciali.

Prerequisiti

Superamento degli esami di Elettronica I

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 30
Esercitazioni (ore/anno in aula): 4
Laboratori (ore/anno in aula): 18
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Donati. S.. Photodetectors. Prentice Hall 1999.

Donati. S.. Fotorivelatori, II edizione. AEI 1999, Milano.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Saranno svolte due prove scritte in itinere, la prima sulle parti 1-6, e la seconda sulle parti 7-11 del Corso. A chi supera entrambe le prove scritte verrà proposto un voto da confermare attraverso un breve colloquio finale. Coloro che non abbiano potuto svolgere le prove in itinere sosterranno un esame completo, comprendente una prova scritta e una orale.