Logotipo del repositorio

A solution for future single-electron-counting fast-readout Skipper-CCD experiments: high channel density front-end electronics design and noise performance analysis

cnea.tipodocumentoPRESENTACIÓN A EVENTO
dc.contributor.authorChavez, Claudio
dc.contributor.authorHaro, Miguel Sofo
dc.contributor.authorLipovetzky, José
dc.contributor.authorChierchie, Fernando
dc.contributor.authorFernandez Moroni, Guillermo
dc.contributor.authorPaolini, Eduardo Emilio
dc.contributor.authorMolina, Jorge Luis
dc.contributor.authorCancelo, Gustavo
dc.contributor.authorTiffenberg, Javier
dc.contributor.authorEstrada, Juan
dc.date.accessioned2025-12-11T23:14:49Z
dc.date.available2025-12-11T23:14:49Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractThe Skipper-CCDs, a special type of charge-coupled device (CCD) sensor that features sub-electron readout noise levels, was proposed decades ago. However, only in recent years it has been possible to develop large size Skipper-CCDs ensuring stable operation. Their extreme low noise operation makes them suitable for experiments that require low thresholds and high energy resolution, such as dark matter and neutrino interactions detection, and more recently quantum-imaging and astronomy. New experiments are planning to use kilograms of active silicon from Skipper-CCDs as sensitive mass. In this way, they can achieve extremely low detection thresholds and a high probability of particle interaction. However, this approach needs arrays of thousands of Skipper- CCDs operating at the same time imposing challenging requirements. Also, introduction of this technology in astronomy and quantum-imaging applications requires a large number of channels per sensor to speed up the readout. The front-end needs to be redesigned from scratch: it must achieve low noise performance, be simple for easy integration and allow the routing of thousands of channels out of the sensors with minimal connections. This paper presents a detailed analysis of options for the front-end electronics and their noise performance. It describes a novel way of using a dual-slope integrator with minimal components to pile up the charge of consecutive readouts of the same pixel in a concept that we call a multi-slope integrator. This reduces drastically the output bandwidth, simplifying the wiring and the warm electronics. These proposals will allow the generation of new scientific instruments based on Skippers-CCD arrays.
dc.description.institutionalaffiliationFil: Chavez, Claudio. Universidad Nacional de Asunción; Paraguay
dc.description.institutionalaffiliationFil: Haro, Miguel Sofo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Lipovetzky, José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Chierchie, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages". Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages"; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Fernandez Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Paolini, Eduardo Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages". Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages"; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Molina, Jorge Luis. Universidad Nacional de Asunción; Paraguay
dc.description.institutionalaffiliationFil: Cancelo, Gustavo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Tiffenberg, Javier. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.description.institutionalaffiliationFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos
dc.identifier.issn0277-786X
dc.identifier.urihttps://nuclea.cnea.gob.ar/handle/20.500.12553/7872
dc.publisherSPIE
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/reference/hdl/11336/157300
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://doi.org/10.1117/12.2580121
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/11525/2580121/A-solution-for-future-single-electron-counting-fast-readout-Skipper/10.1117/12.2580121.short?SSO=1
dc.rights.licenseinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.licensehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subjectCCD
dc.subjectSkipper
dc.subjectfront-end electronics
dc.subjectlow noise
dc.subjectIngeniería Eléctrica y Electrónica
dc.subjectIngeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica e Ingeniería de la Información
dc.subjectINGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS
dc.titleA solution for future single-electron-counting fast-readout Skipper-CCD experiments: high channel density front-end electronics design and noise performance analysis
dc.typePRESENTACIÓN A EVENTO
dc.type.versionVersión publicada

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 1 de 1
Cargando...
Miniatura
Nombre:
file_276_0.pdf
Tamaño:
1.38 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format