Catania Astrophysical observatory SPace Detectors Laboratory (CASP)

PERSONALE OACT AFFERENTE

Giuseppe Romeo, Alessandro Grillo, Maria Cristina Timpanaro, Giovanni Bonanno, Romualdo Maugeri, Matteo Munari, Giovanni Occhipinti, Pietro Bruno, Francesco Schillirò

Il Catania Astrophysical Observatory SPace Detectors Laboratory (CASP) nasce come naturale evoluzione e potenziamento dell’attività di ricerca e sviluppo portata avanti dal COLD (Catania Observatory Laboratory for Detectors). Questo laboratorio rappresenta un punto di riferimento consolidato per la caratterizzazione e lo sviluppo di sensori elettro-ottici per applicazioni astrofisiche, sia terrestri che spaziali, con una consolidata esperienza nella progettazione e calibrazione di strumenti avanzati.

Grazie al successo e all’ampia competenza maturata dal COLD in oltre trent’anni di attività, il CASP Detectors Lab si pone come obiettivo principale l’espansione delle capacità di misura e calibrazione nel settore della rivelazione di radiazione UV (120-300 nm), ampliando così il range di analisi che va dal NUV al NIR, e rafforzando il contributo dell’INAF alla ricerca spaziale internazionale.

Un Hub per l’Innovazione nella Caratterizzazione di Sensori per lo Spazio

Il laboratorio CASP eredita e valorizza il know-how del COLD, integrando nuove tecnologie e strumenti avanzati per l’analisi di rivelatori allo stato solido (CCD, IAPS, SPAD, SiPM) e sistemi elettronici correlati. Tra le principali migliorie introdotte nel laboratorio si annoverano:

Upgrade del sistema di misura con l’introduzione di un monocromatore VUV-UV, fondamentale per test ad alta precisione nel range UV.
Nuove strumentazioni di calibrazione, tra cui lampade al deuterio, pompe turbo-molecolari e sensori di pressione di ultima generazione, per garantire misure di alta qualità anche in condizioni di vuoto.
Miglioramento della facility per la spettroscopia e la polarimetria dei rivelatori, a supporto di missioni spaziali di alto profilo come ExoMars, CTA, MEV, ASTRI, PAX e CUSP, dedicate allo studio dell’astrofisica delle alte energie.

Setup di caratterizzazione elettro-ottica con sorgenti a flusso continuo

Setup di caratterizzazione elettro-ottica con sorgenti impulsate

Software di controllo strumentazione di caratterizzazione

Collaborazioni e Impatto sulla Ricerca Internazionale

Il CASP Lab si inserisce in una rete di collaborazioni nazionali e internazionali, consolidando i rapporti con:

INAF-IAPS Roma, in particolare con il gruppo HERTAG (High Energy and Related Technology for Astrophysics Group), per lo sviluppo e la calibrazione di rivelatori X e UV per missioni di Space Weather ed eliofisica.
INFN e FBK, per la caratterizzazione di sensori SiPM e lo studio della loro radiation hardness, in vista di applicazioni spaziali e di fisica delle alte energie.
Collaborazioni industriali e accademiche, per l’utilizzo della facility CASP in esperimenti di spettroscopia.

Un Laboratorio per il Futuro

Il CASP Detectors Lab rappresenta un passo decisivo verso il consolidamento di un centro di competenza di livello internazionale nel settore della strumentazione astrofisica e della sensoristica avanzata per lo spazio. Attraverso il potenziamento strumentale e il supporto della comunità scientifica, il laboratorio offrirà un ambiente all’avanguardia per la ricerca, lo sviluppo e la formazione di nuove generazioni di scienziati e ingegneri.

Grazie alla sua integrazione con il laboratorio COLD e al supporto di INAF, il CASP Lab si configura come una facility strategica per il futuro delle osservazioni astrofisiche e dell’innovazione tecnologica nel campo della rivelazione elettro-ottica per lo spazio.

MISSIONE

Il laboratorio CASP si impegna a essere un centro di eccellenza nella caratterizzazione avanzata dei rivelatori per applicazioni astrofisiche e scientifiche. La nostra missione è sviluppare, ottimizzare e validare tecnologie innovative per la rilevazione e l’analisi dei fotoni, migliorando le prestazioni dei sensori attraverso un approccio scientifico rigoroso e un costante aggiornamento tecnologico. Un aspetto cruciale del nostro lavoro è la valutazione dell’efficienza di conversione dei fotoni in segnali misurabili, parametri fondamentali come l’Efficienza Quantica (Quantum Efficiency – QE) e l’Efficienza di Foto-Rivelazione (Photon Detection Efficiency – PDE). Attraverso metodologie di test avanzate e strumenti di misura ad altissima precisione, garantiamo una caratterizzazione accurata e affidabile, contribuendo allo sviluppo di nuove frontiere nella rivelazione di segnali deboli per la ricerca astrofisica, la fisica fondamentale e le applicazioni industriali.

VISIONE

Il nostro laboratorio si pone come punto di riferimento per l’innovazione nella caratterizzazione dei rivelatori, promuovendo una stretta collaborazione tra istituti di ricerca, aziende high-tech e partner industriali. L’obiettivo è sviluppare soluzioni tecnologicamente avanzate, ottimizzate per le esigenze dell’astrofisica e delle scienze applicate. Crediamo che il progresso in questo settore passi attraverso la sinergia tra ricerca e industria, con un approccio multidisciplinare volto a migliorare la sensibilità, l’affidabilità e l’efficienza dei rivelatori. Per garantire prestazioni all’avanguardia, investiamo nello sviluppo di metodologie di test innovative e strumentazioni di misura ad altissima precisione, assicurando una caratterizzazione rigorosa e completa dei sensori per le più complesse applicazioni scientifiche.

INFORMAZIONI GENERALI

Il laboratorio CASP nasce dall’eredità scientifica e tecnologica del laboratorio COLD, che per oltre trent’anni ha condotto ricerche di eccellenza nel campo della caratterizzazione di rivelatori per l’astrofisica. Forte di questa solida esperienza, CASP continua a sviluppare e perfezionare tecnologie innovative per l’analisi e la caratterizzazione di sensori elettro-ottici, contribuendo all’avanzamento della scienza e dell’industria.Il laboratorio è specializzato nello studio e nella validazione di dispositivi avanzati, tra cui CCD (Charge Coupled Devices), IAPS (Intensified Active Pixel Sensor), SPAD (Single Photon Avalanche Diode) e SiPM (Silicon Photon Multiplier), con un focus particolare sull’ottimizzazione delle loro prestazioni per applicazioni astrofisiche, scientifiche e industriali.Parallelamente, CASP si occupa della progettazione di sistemi di controllo e acquisizione dati altamente performanti, sviluppando metodologie di test all’avanguardia per garantire l’affidabilità e la precisione dei rivelatori. Il laboratorio si distingue per il suo approccio interdisciplinare e per la costante collaborazione con istituzioni di ricerca, aziende e partner industriali, contribuendo attivamente all’evoluzione delle tecnologie di rivelazione nel panorama scientifico internazionale.

PUNTI DI FORZA

Il laboratorio CASP rappresenta un centro di eccellenza nella caratterizzazione avanzata di rivelatori, con un focus particolare su innovazione tecnologica, ricerca interdisciplinare e sviluppo di strumentazione di ultima generazione. I suoi punti di forza si basano su decenni di esperienza e sulla continua evoluzione delle tecniche di misura e analisi.

Competenza e Innovazione: CASP è leader nello studio e nella caratterizzazione di rivelatori di nuova generazione, con particolare attenzione ai sistemi di conteggio di fotoni, come SiPM (Silicon Photomultiplier), SPAD (Single Photon Avalanche Diode) e IAPS (Intensified Active Pixel Sensor). L’attività del laboratorio comprende la calibrazione, l’analisi delle prestazioni e lo sviluppo di nuove soluzioni per migliorare sensibilità, risoluzione temporale e stabilità dei sensori.
Tecnologie all’Avanguardia: Il laboratorio è attivamente impegnato nello sviluppo di elettronica di front-end personalizzata per la lettura e il controllo dei rivelatori, progettando circuiti ad alte prestazioni per applicazioni astrofisiche, mediche e industriali. L’utilizzo di tecniche avanzate di testing garantisce una caratterizzazione estremamente precisa e affidabile dei dispositivi.
Collaborazioni Strategiche: CASP lavora a stretto contatto con istituzioni accademiche, enti di ricerca e aziende high-tech a livello internazionale, contribuendo a progetti scientifici di grande rilevanza e applicazioni industriali emergenti. Le sinergie con esperti del settore consentono lo sviluppo di soluzioni su misura per esigenze specifiche, rafforzando il trasferimento tecnologico tra ricerca e industria.
Interdisciplinarità e Impatto: Il laboratorio applica il suo know-how a diversi settori, dalla fisica astroparticellare alla sensoristica biomedicale, passando per applicazioni in nanotecnologie e microelettronica. Questa versatilità permette a CASP di rispondere alle sfide tecnologiche con un approccio innovativo e multidisciplinare.

Grazie a queste competenze e alla costante spinta verso l’innovazione, CASP si conferma come un punto di riferimento per la caratterizzazione e lo sviluppo di rivelatori di nuova generazione, contribuendo significativamente all’evoluzione delle tecnologie di rilevazione per la scienza e l’industria.