Advancing detector performances and exploring new imaging methods at Xnext

This thesis pertains the study of effects caused by infrared irradiation on X-ray CdTe detectors. This class of devices is affected by a phenomenon, called bias-induced polarization, which leads to a progressive deterioration of the spectral response during their operational windows. The experimental activity involved the use of four LEDs at specific wavelengths (1450nm, 1050nm, 950nm, 855nm) in order to assess the possibility to contain polarization effects. Measurements consisted in illuminating the detector with different patterns, after which their new spectral response was monitored by the successive acquisition, 5 minutes apart from each other, of Americium spectra. Results seem to indicate in a preemptive illumination with the 855nm LED a beneficial treatment, with a spectroscopic response that, after a transient, remains unaltered and very similar to its original shape. The last chapter of the thesis concerns instead a computational work carried out in order to verify whether a detection technique based on Compton backscattering could provide an additional information with respect to transmission analysis, in the perspective of a future implementation of XSpectra. Simulations involved bilayer “complementary structures” of different materials, which are indistinguishable in real-life transmission measurements. Final results seem not to exclude the possibility of an efficient use of this technique.

La tesi verte sullo studio degli effetti provocati da irraggiamento infrarosso in detector al CdTe per raggi-X. Questa classe di dispostivi è soggetta ad un fenomeno, chiamato polarizzazione da bias, per via del quale la risposta spettroscopica dei detector va incontro ad un graduale deterioramento nel corso delle finestre di funzionamento. L’attività sperimentale ha coinvolto l’utilizzo di quattro LEDs a specifiche lunghezze d’onda (1450nm, 1050nm, 950nm, 855nm) per verificare la possibilità di arginare tale fenomeno. Le misure sono consistite in diversi pattern di illuminazione del detector, per ciascuna delle quali la nuova risposta spettroscopica è stata monitorata tramite l’acquisizione successiva, ogni 5 minuti, di spettri di Americio. I risultati sembrano identificare in un irraggiamento preventivo del detector con luce a 855nm un trattamento benefico, con una risposta spettroscopica che, dopo un transitorio, rimane invariata e molto simile alla forma originale. L’ultimo capitolo della tesi riguarda invece un lavoro computazionale svolto al fine di verificare se una tecnica di rivelazione basata sul backscattering Compton potesse fornire informazioni aggiuntive rispetto a misure di trasmissione, nell’ottica di una possibile futura integrazione con XSpectra. Le simulazioni sono state incentrate su bilayers di “strutture complementari” di diversi materiali, dal momento che sarebbero indistinguibili in un’analisi di trasmissione. I risultati finali sembrano non escludere a priori la possibilità di un impiego efficiente di questa tecnica.