Development of a novel neutron detection technique by using a boron layer coating a Charge Coupled Device

This article describes the design features and the first test measurements obtained during the installation of a novel high resolution 2D neutron detection technique. The technique proposed in this work consists of a boron layer (enriched in 10B) placed on a scientific Charge Coupled Device (CCD). After the nuclear reaction 10B(n,α)7Li, the CCD detects the emitted charge particles thus obtaining information on the neutron absorption position. The above-mentioned ionizing particles, with energies in the range 0.5-5.5MeV, produce a plasma effect in the CCD which is recorded as a circular spot. This characteristic circular shape, as well as the relationship observed between the spot diameter and the charge collected, is used for the event recognition, allowing the discrimination of undesirable gamma events. We present the first results recently obtained with this technique, which has the potential to perform neutron tomography investigations with a spatial resolution better than that previously achieved. Numerical simulations indicate that the spatial resolution of this technique will be about 15 μm, and the intrinsic detection efficiency for thermal neutrons will be about 3%. We compare the proposed technique with other neutron detection techniques and analyze its advantages and disadvantages.Fil: Blostein, Juan Jeronimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. 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"; ArgentinaFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Tartaglione, Aureliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Fernández Moroni, Guillermo. 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"; ArgentinaFil: Cancelo, Gustavo Indalecio Eugenio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unido

Charge coupled devices for detection of coherent neutrino-nucleus scattering

In this article the feasibility of using charge coupled devices (CCD) to detect low-energy neutrinos through their coherent scattering with nuclei is analyzed. The detection of neutrinos through this standard model process has been elusive because of the small energy deposited in such interaction. Typical particle detectors have thresholds of a few keV, and most of the energy deposition expected from coherent scattering is well below this level. The CCD detectors discussed in this paper can operate at a threshold of approximately 30 eV, making them ideal for observing this signal. On a CCD array of 500 g located next to a power nuclear reactor the number of coherent scattering events expected is about 3000 events/year. Our results shows that a detection with a confidence level of 99% can be reached within 16 days of continuous operation; with the current 52 g detector prototype this time lapse extends to five months.Fil: Fernández Moroni, Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Investigación En Ingeniería Eléctrica; Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Paolini, Eduardo Emilio. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Cancelo, Gustavo Indalecio Eugenio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tiffemberg, Javier. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Molina, Jorge. Universidad Nacional de Asuncion; Paragua

Charge-Collection Efficiency in Back-Illuminated Charge-Coupled Devices

Low-noise fully depleted charge-coupled devices have been identified as a unique tool for dark-matter searches, low-energy neutrino physics, and x-ray detection. The charge-collection efficiency (CCE) for these detectors is a critical performance parameter for current and future experiments. We present a technique to characterize the CCE in back-illuminated CCDs based on soft x rays. This technique is used to study two different detector designs. The results demonstrate the importance of the backside processing for the detection of charge packages near threshold, showing that a recombination layer of a few microns significantly distorts the low-energy spectrum. The studies demonstrate that the region of partial charge collection can be reduced to a thickness of less than 1μm with adequate backside processing.Fil: Fernández Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Andersson, Kevin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Botti, Ana Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Rodrigues Ferreira Maltez, Dario Pablo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Smart Readout of Nondestructive Image Sensors with Single Photon-Electron Sensitivity

Image sensors with nondestructive charge readout provide single-photon or single-electron sensitivity, but at the cost of long readout times. We present a smart readout technique to allow the use of these sensors in visible light and other applications that require faster readout times. The method optimizes the readout noise and time by changing the number of times pixels are read out either statically, by defining an arbitrary number of regions of interest in the array, or dynamically, depending on the charge or energy of interest in the pixel. This technique is tested in a Skipper CCD showing that it is possible to obtain deep subelectron noise, and therefore, high resolution of quantized charge, while dynamically changing the readout noise of the sensor. These faster, low noise readout techniques show that the skipper CCD is a competitive technology even where other technologies such as electron multiplier charge coupled devices, silicon photo multipliers, etc. are currently used. This technique could allow skipper CCDs to benefit new astronomical instruments, quantum imaging, exoplanet search and study, and quantum metrology.Fil: 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"; ArgentinaFil: Fernández Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. 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"; ArgentinaFil: Stefanazzi, Leandro. 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. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: 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"; ArgentinaFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Cancelo, Gustavo Indalecio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Uemura, Sho. Universitat Tel Aviv; Israe

Aspects on the shape dependence with energy of point-like events in high resistivity CCDs

Fully depleted thick CCDs have been designed for infrared astronomy, but their low read-out noise of the order of approximately 2 e− and their considerable mass of approximately 5.2gr, allows novel uses for them in low energy threshold particle detection applications, such as the CONNIE and DAMIC experiments. In both experiments, the neutrinos or WIMPS will generate e-h pairs in a volume much less than the pixel size, they will produce events like points in the output image, of less than 10 pixels. Is well understood that one of the factors that define the size of the events is the diffusion process. In this work we will demonstrate with experimental results and through simulation, that there is also a dependence of the size with the amount of charge generated by the event, due to charge repulsion effects.Fil: Fernández Moroni, Guillermo. 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"; ArgentinaFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tiffemberg, Javier. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Paolini, Eduardo Emilio. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Bertou, Xavier Pierre Louis. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cancelo, Gustavo Indalecio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos8th Latin American Symposium on Circuits & SystemsBarilocheArgentinaInstitute of Electrical and Electronics Engineer

Low threshold acquisition controller for Skipper charge-coupled devices

The development of the Skipper-charge-coupled devices (Skipper-CCDs) has been a major technological breakthrough for sensing very weak ionizing particles. The sensor allows to reach the ultimate sensitivity of silicon material as a charge signal sensor by unambiguous determination of the charge signal collected by each cell or pixel, even for single electron-hole pair ionization. Extensive use of the technology was limited by the lack of specific equipment to operate the sensor at the ultimate performance. A simple, single-board Skipper-CCD controller designed by the authors is presented and aimed for the operation of the detector in high sensitivity scientific applications. Our article describes the main components and functionality of the so-called low threshold acquisition controller together with experimental results when connected to a Skipper-CCD sensor. Measurements show unprecedented deep subelectron noise of 0.039 erms-/pix by nondestructively measuring the charge 5000 times in each pixel.Fil: Cancelo, Gustavo Indalecio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Chavez, Claudio. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: 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"; ArgentinaFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Fernández Moroni, Guillermo. 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. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: 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"; ArgentinaFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Idehesi-inst Mult Est Soc Contem (uncuyo); ArgentinaFil: Soto, Angel Jose. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. 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"; ArgentinaFil: Stefanazzi, Leandro. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. 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"; ArgentinaFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Treptow, Ken. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Wilcer, Neal. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Zmuda, Ted. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unido

Exploring low-energy neutrino physics with the Coherent Neutrino Nucleus Interaction Experiment

The Coherent Neutrino-Nucleus Interaction Experiment (CONNIE) uses low-noise fully depleted charge-coupled devices (CCDs) with the goal of measuring low-energy recoils from coherent elastic scattering ( CE ν NS ) of reactor antineutrinos with silicon nuclei and testing nonstandard neutrino interactions (NSI). We report here the first results of the detector array deployed in 2016, considering an active mass 47.6 g (eight CCDs), which is operating at a distance of 30 m from the core of the Angra 2 nuclear reactor, with a thermal power of 3.8 GW. A search for neutrino events is performed by comparing data collected with the reactor on (2.1 kg-day) and reactor off (1.6 kg-day). The results show no excess in the reactor-on data, reaching the world record sensitivity down to recoil energies of about 1 keV (0.1 keV electron equivalent). A 95% confidence level limit for new physics is established at an event rate of 40 times the one expected from the standard model at this energy scale. The results presented here provide a new window to low-energy neutrino physics, allowing one to explore for the first time the energies accessible through the low threshold of CCDs. They will lead to new constraints on NSI from the CEνNS of antineutrinos from nuclear reactors.Fil: Aguilar Arevalo, Alexis. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Bertou, Xavier Pierre Louis. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Bonifazi, Carla Brenda. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cancelo, Gustavo Indalecio. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Castañeda, Alejandro. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Cervantes Vergara, Brenda. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Chavez, Claudio. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: D’Olivo, Juan C.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Dos Anjos, João C.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Estrada, Juan. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Fernandes Neto, Aldo R.. Centro Federal de Educacão Tecnológica Celso Suckow Da Fonseca; BrasilFil: Fernández Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Foguel, Ana. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Ford, Richard. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Gonzalez Cuevas, Juan. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: Hernández, Pamela. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Hernandez, Susana. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Izraelevitch, Federico Hernán. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Kavner, Alexander R.. University of Michigan; Estados UnidosFil: Kilminster, Ben. Universitat Zurich; SuizaFil: Kuk, Kevin. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Lima, H.P.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Makler, Martín. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Molina, Jorge. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: Mota, Philipe. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Nasteva, Irina. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Paolini, Eduardo Emilio. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Romero, Carlos. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: Sarkis, Y.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnol.conicet - Patagonia Norte. Unidad de Adm.territorial; ArgentinaFil: Souza, Iruatã M. S.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Wagner, Stefan. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; Brasil. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro; Brasi

Skipper-CCD Sensors for the Oscura Experiment: Requirements and Preliminary Tests

Oscura is a proposed multi-kg skipper-CCD experiment designed for a dark matter (DM) direct detection search that will reach unprecedented sensitivity to sub-GeV DM-electron interactions with its 10 kg detector array. Oscura is planning to operate at SNOLAB with 2070 m overburden, and aims to reach a background goal of less than one event in each electron bin in the 2-10 electron ionization-signal region for the full 30 kg-year exposure, with a radiation background rate of 0.01 dru. In order to achieve this goal, Oscura must address each potential source of background events, including instrumental backgrounds. In this work, we discuss the main instrumental background sources and the strategy to control them, establishing a set of constraints on the sensors' performance parameters. We present results from the tests of the first fabricated Oscura prototype sensors, evaluate their performance in the context of the established constraints and estimate the Oscura instrumental background based on these results

Optimasi Portofolio Resiko Menggunakan Model Markowitz MVO Dikaitkan dengan Keterbatasan Manusia dalam Memprediksi Masa Depan dalam Perspektif Al-Qur`an

Risk portfolio on modern finance has become increasingly technical, requiring the use of sophisticated mathematical tools in both research and practice. Since companies cannot insure themselves completely against risk, as human incompetence in predicting the future precisely that written in Al-Quran surah Luqman verse 34, they have to manage it to yield an optimal portfolio. The objective here is to minimize the variance among all portfolios, or alternatively, to maximize expected return among all portfolios that has at least a certain expected return. Furthermore, this study focuses on optimizing risk portfolio so called Markowitz MVO (Mean-Variance Optimization). Some theoretical frameworks for analysis are arithmetic mean, geometric mean, variance, covariance, linear programming, and quadratic programming. Moreover, finding a minimum variance portfolio produces a convex quadratic programming, that is minimizing the objective function ðð¥with constraintsð ð 𥠥 ðandð´ð¥ = ð. The outcome of this research is the solution of optimal risk portofolio in some investments that could be finished smoothly using MATLAB R2007b software together with its graphic analysis