(copyright foto DESY/KH)
Si è appena conclusa con successo, presso l'European XFEL di Amburgo, una struttura di ricerca dove si generano flash di raggi X di altissima intensità, la caratterizzazione della fotocamera per raggi X di bassa energia più veloce al mondo.
La messa in opera di questo rivelatore di immagini X unico nel suo genere rappresenta il culmine di oltre un decennio di ricerca e sviluppo collaborativo internazionale di un gruppo di ricercatori associati all’INFN (Sezioni di Milano e di Pavia), in collaborazione con DESY, l’Università di Heidelberg e European XFEL. Il consorzio internazionale dei partner di DSSC e’ coordinato da Matteo Porro (European XFEL). Il gruppo del Politecnico di Milano (Andrea Castoldi, Carlo Fiorini, Chiara Guazzoni), associato alla Sezione INFN di Milano, ha coordinato lo sviluppo dell’elettronica di lettura a basso rumore e la calibrazione del rivelatore DSSC mentre il gruppo dell'Università di Bergamo (Massimo Manghisoni, Valerio Re), associato alla Sezione INFN di Pavia, e’ stato responsabile dei test di validazione dei singoli moduli di rivelazione.
Il rivelatore DSSC (DePFET Sensor with Signal Compression), progettato specificamente per i raggi X di bassa energia (da 0.5 a 6 keV), amplierà significativamente 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.
L'European XFEL è in grado di produrre pacchetti di impulsi che contengono fino a 2700 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.
Il rivelatore DSSC è basato su sensori di silicio ed è costituito da 1024 x 1024 pixel esagonali per un'area attiva totale di 210 x 210 mm2. I pixel attualmente in uso sono basati su “mini rivelatori a deriva” ma è già in fase di sviluppo una seconda fotocamera, basata sul principio del “DePFET”, che consentirà una risoluzione energetica migliore ed un intervallo dinamico ancor più elevato.
