ACCONCIA, GIULIA
High-performance integrated electronics for high-throughput Time Correlated Single Photon Counting [Tesi di dottorato]
Politecnico di Milano, 2017-02-17

Negli ultimi anni l’analisi di segnali luminosi mediante Single Photon Avalanche Diodes (SPADs) è stata utilizzata in moltissimi campi e in un numero sempre crescente di applicazioni, quali, ad esempio, Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM) e Förster Resonance Energy Transfer (FRET) in ambito biomedicale, Laser Imaging Detection and Ranging (LIDAR) nel telerilevamento e Quantum Key Distribution (QKD) nella comunicazione. In particolare lo studio delle costanti di tempo della fluorescenza viene ampiamente utilizzato in chimica, biochimica e biologia. In questo ambito, la Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) è una tecnica molto efficace per ricostruire la forma d’onda di segnali luminosi periodici estremamente deboli e veloci con precisione molto elevata. Il trend di sviluppo di sistemi di acquisizione TCPSC ad alte prestazioni ha avuto una rapida crescita negli ultimi anni. Tuttavia, i sistemi attualmente disponibili soffrono di un tradeoff tra numero di canali e prestazioni. L’approccio che ho seguito in questo lavoro è completamente ortogonale rispetto a quello che al momento viene seguito dagli altri ricercatori in questo settore, sia in termini di tecnologie utilizzate che di architettura. Ho sviluppato circuiti integrati ad alte prestazioni utilizzando due diverse tecnologie, scelte per ottimizzare ciascuna una diversa parte di un sistema che prevede l’utilizzo di rivelatori SPAD in tecnologia custom ad alte prestazioni da collegare all’elettronica mediante una struttura basata su 3D stacking. Ho progettato e realizzato un circuito integrato di prelievo della corrente dello SPAD in grado di estrarre l’informazione temporale da dispositivi custom con un jitter di poche decine di picosecondi, un converitore tempo-ampiezza integrato ad altissima risoluzione temporale, bassa DNL e frequenza di conversione fino a 80MHz e un sistema di routing intelligente per poter unire i vantaggi di avere tanti rivelatori e poche catene di conversione garantendo che non vi siano distorsioni o perdita di informazioni nella misura.

diritti: info:eu-repo/semantics/closedAccess
GERACI, ANGELO
RECH, IVAN
ING-INF/01 - ELETTRONICA


Tesi di dottorato. | Lingua: en. | Paese: | BID: TD17091046