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Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht 26.10.2004 Front end low.

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Präsentation zum Thema: "Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht 26.10.2004 Front end low."—  Präsentation transkript:

1 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Front end low Temperature 1. Parallel processing of analog signals Time continuous filtering Time discrete filtering 2. Readout strategies Multiplexing Readout chain per channel 3. Complexity of frontend ASICS Preamplification Signal Shaping S&H and further amplification Multiplexer ADC, etc. 4. MPE, potential contributions ASICs 30 K to R.T. Test facilities

2 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht The XEUS WFI

3 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Prototype matrices Ceramic Hybrid 64 x 64 pixel arrays with 75 x 75 m 2 pixel size Complete set of control & readout electronics

4 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Energy resolution of DEPMOSFET arrays Energy resolution: 126 eV Mn-Ka Line corresponding to 5.8 e frames per second T = - 35 o C

5 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht World record of room temperature spectroscopy τ = 6 µs, continuous signal shaping, single pixel with 75 x 75 µm 2

6 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Imaging Illumination from backside Baffle: 300 m thick silicon Minimal structure size: 150 m Exposure ca frames Readout speed: 400 fps Hitmap with 100 ADU threshold Contour plot from ADU maps

7 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Frontend ASICs – CAMEX block diagram

8 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Signal Filtering - CDS weighting function

9 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Signal Filtering – triangular shaping (integration) What filter function leads to the best SNR ? »with a given measurement time »with real detector signals »with real noise contributions »with a practical ASIC implementation (power constrain, ktc reset noise...)

10 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Signal Filtering – CDS & shaping time

11 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Frontend ASICs in Use »CMX132 (CCD) »CMXDUO (CCD) »CMX64G (DEPFETs) »SWITCHER II (DEPFETs) »CURO (DEPFETs) »DRAGO-ASIC (SDD) »SYS48 (SDD) developed in cooperation with Politecnico di Milano & INFN University Bonn Ingenieurbuero Buttler

12 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Test facilities at the MPE 1. Test facility PANTER Length: 130 m, big vacuum vessel (4 x 4 x 9 m 3 ) Energy bandwidth: 178 eV to 17.5 keV Flat fields and pencil beams High monocromacy (transmission gratings, crystal monocromater...)

13 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Test facilities at MPE 2. The test facilities PUMA ROESTI CALIFA

14 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Potential MPE contributions to the European cryogenic activities 1. Cooperation in the field of cryogenic frontend electronics (ASIC preamp, shaper, S&H, ADC, DAQ, Sequencing,...) 2. Testing of ``cold electronics´´ and test of devices and systems (supplying test facilities) 3. MPE does not have plans to develop own cryogenic detectors, but...

15 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Frontend ASICs - FTD ASIC The FTD ASIC is a multichannel readout ASIC For use with asynchronous detectors like SDDs The ASIC targets detectors with a small number of pixels (like multichannel drift detectors) Includes CRRC shapers in parallel architecture Variable shaping time allows application specific trade- off between count rate and noise FTD analog output signals MCDRIFT

16 Halbleiterlabor der Max-Planck- Institute für Physik und extraterrestrische Physik Lothar Strüder SRON, Utrecht Frontend ASICs - CAMEX CAMEX is a multichannel readout ASIC For use with synchronous detectors like CCD and DEPFET PIXEL Filtering carried out in parallel architecture S&H stage and output serialiser Integrated programable timing generator (modular and low pincount) Cascadeable CCD CMX clk PHI signals analog output signals


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