Characterization of TERA : readout ASIC for ultra high-rate X-ray detection applications

This thesis describes the complete characterization of TERA (Throughput Enhanced Readout ASIC) 4-channels analog readout ASIC first release for X-rays detectors for high count rate applications (>1Mcps/channel). The chip has been developed for the processing of signals coming from the detection module developed within ARDESIA project (Array of Detectors for Synchrotron radiation Applications) which consists of an array of square or circular shaped Silicon Drift Detectors (SDD) coupled with Charge Sensitive Amplifiers (CSA). After a brief introduction about semiconductor detectors working principle(focusing on the SDDs), the complete structure of the chip is described. It follows the complete description of ASIC characterization with one and two input events studies, noise and channel throughput analysis. The final part shows the results derived from spectroscopy and the ballistic deficit effect is investigated in detail. The thesis ends with the final conclusions on the work done and with tips on possible improvements to be made on a future submission of the chip.

Questa tesi descrive la completa caratterizzazione della prima sottomissione dell'ASIC di lettura analogico a 4 canali TERA (Throughput Enhanced Readout ASIC) per rivelatori di raggi X per applicazioni ad elevato tasso di conteggio (>1Mcps/canale). Il chip è stato sviluppato per il processamento di segnali provenienti dal modulo di rivelazione sviluppato nell'ambito del progetto ARDESIA (Array of Detectors for Synchrotron radiation Applications) che comprende una matrice di Silicon Drift Detectors (SDD) di forma circolare o quadrata accoppiati a Charge Sensitive Amplifiers (CSA). Dopo una breve introduzione sul principio di funzionamento dei rivelatori a semiconduttore (focalizzando l'attenzione sugli SDD), viene descritta la completa struttura del chip. Segue la descrizione sulla completa caratterizzazione dell'ASIC con studi su un evento e due eventi in ingresso, analisi sul rumore e sulla throughput del canale. La parte finale mostra i risultati ricavati dalla spettroscopia e viene analizzato approfonditamente l'effetto di deficit balistico. La tesi termina con le conclusioni sul lavoro svolto e vengono forniti dei suggerimenti su possibili miglioramenti da apportare su una futura sottomissione del chip.