A Hydrogenated amorphous silicon detector for Space Weather Applications

The characteristics of a hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) detector are presented here for monitoring in space solar flares and the evolution of large energetic proton events up to hundreds of MeV. The a-Si:H presents an excellent radiation hardness and finds application in harsh radiation environments for medical purposes, for particle beam characterization and in space weather science and applications. The critical flux detection threshold for solar X rays, soft gamma rays, electrons and protons is discussed in detail.Comment: 32 pages, 13 figures, submitted to Experimental Astronom

Bisogni e conflittualità emergenti a partire dal caso di Torino: appunti sull'abitabilità

Il presente contributo è il risultato di alcune riflessioni emerse durante le giornate di lavoro del workshop YoungerSiu 2021. Gli interessi di ricerca degli autori sono variegati ma trovano nella difficoltà di abitare la città contemporanea un approdo comune che tiene insieme le diverse chiavi di lettura con cui hanno guardato ad alcuni luoghi della città di Torino. I quartieri a nord-est del centro di Torino sono stati esplorati attraverso lo strumento del cammino che, unitamente ad altre forme tipiche della ricerca qualitativa, permette di cogliere in modo esperienziale e progressivo le problematiche legate all’abitare, allo spazio pubblico e al welfare. L’articolo ripercorre criticamente tale esperienza, integrando la descrizione spaziale con altre fonti che permettono di delineare alcuni bisogni e conflittualità. Il quadro che emerge in questo contesto è di una contrazione non tanto demografica quanto piuttosto economico-funzionale che si intreccia ai processi strutturali di transizione sociale. Queste questioni si esplicitano in una generale fatica di abitare (Tosi, 2009) e in un più ampio problema di prossimità sociale, abitabilità e accessibilità che riguardano simultaneamente lo spazio privato, la casa, i servizi e la strada. Su questo sfondo, la rete degli spazi e dei servizi pubblici certamente contribuisce in modo importante a migliorare l’abitabilità di alcune porzioni di città, potendo anche contare su progettualità di successo. Per contro le trasformazioni urbane più recenti o in corso di ideazione e realizzazione, viste come opportunità per farvi atterrare risorse, non sempre colgono la natura dei problemi dei quartieri, con il rischio di esacerbarli

Bisogni e conflittualità emergenti a partire dal caso di Torino : appunti sull'abitabilità

Il presente contributo è il risultato di alcune riflessioni emerse durante le giornate di lavoro del workshop YoungerSiu 2021. Gli interessi di ricerca degli autori sono variegati ma trovano nella difficoltà di abitare la città contemporanea un approdo comune che tiene insieme le diverse chiavi di lettura con cui hanno guardato ad alcuni luoghi della città di Torino. I quartieri a nord-est del centro di Torino sono stati esplorati attraverso lo strumento del cammino che, unitamente ad altre forme tipiche della ricerca qualitativa, permette di cogliere in modo esperienziale e progressivo le problematiche legate all’abitare, allo spazio pubblico e al welfare. L’articolo ripercorre criticamente tale esperienza, integrando la descrizione spaziale con altre fonti che permettono di delineare alcuni bisogni e conflittualità. Il quadro che emerge in questo contesto è di una contrazione non tanto demografica quanto piuttosto economico-funzionale che si intreccia ai processi strutturali di transizione sociale. Queste questioni si esplicitano in una generale fatica di abitare (Tosi, 2009) e in un più ampio problema di prossimità sociale, abitabilità e accessibilità che riguardano simultaneamente lo spazio privato, la casa, i servizi e la strada. Su questo sfondo, la rete degli spazi e dei servizi pubblici certamente contribuisce in modo importante a migliorare l’abitabilità di alcune porzioni di città, potendo anche contare su progettualità di successo. Per contro le trasformazioni urbane più recenti o in corso di ideazione e realizzazione, viste come opportunità per farvi atterrare risorse, non sempre colgono la natura dei problemi dei quartieri, con il rischio di esacerbarli

Abitare la contrazione : tre chiavi di lettura a partire dall'esperienza torinese

Il contributo prende avvio dall’esperienza del workshop e dalla commistione di sguardi sul caso torinese. Il tema dell’abitabilità in contesti in contrazione e transizione sociale è affrontato attraverso tre diverse chiavi di lettura che nascono dalle esperienze di ricerca in corso dei tre autori. La prima chiave mette in luce le dinamiche di conflitto tra diverse popolazioni che abitano la città, rilevando come i processi di gentrificazione e/o turistificazione di alcune aree inneschino divari territoriali e dinamiche abitative che meritano attenzione. Nella seconda chiave si approfondisce il tema dei costi abitativi, o affordability, un parametro economico che, intercettando dinamiche socio-spaziali a scala urbana e territoriale, restituisce la qualità dell’abitare e la possibilità di godere del diritto alla città di diversi gruppi sociali. La terza chiave guarda allo spazio pubblico come rete fondamentale dell’abitare, in particolar modo in contesti in cui lo spazio della residenza documenta nuove povertà, disuguaglianze e il malessere di diversi strati sociali. Gli spazi dedicati ai servizi e al welfare (tra cui le scuole) costituiscono un impalcato essenziale di urbanità, tenuto insieme dallo spazio connettivo della mobilità, a partire dal quale si possono innescare buone progettualità, in grado di recepire le aspirazioni e i bisogni degli abitanti. Il contributo, quindi, elabora le riflessioni degli autori emerse in occasione del workshop, alla luce degli approfondimenti e dei confronti avvenuti nei mesi successivi, da un lato, generalizzando alcune questioni fondamentali rispetto ai temi della contrazione e dell’abitabilità e, dall’altro, sollevando, possibili nuove domande di ricerca

High-Resolution Photoemission Study of Neutron-Induced Defects in Amorphous Hydrogenated Silicon Devices

In this paper, by means of high-resolution photoemission, soft X-ray absorption and atomic force microscopy, we investigate, for the first time, the mechanisms of damaging, induced by neutron source, and recovering (after annealing) of p-i-n detector devices based on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H). This investigation will be performed by mean of high-resolution photoemission, soft X-Ray absorption and atomic force microscopy. Due to dangling bonds, the amorphous silicon is a highly defective material. However, by hydrogenation it is possible to reduce the density of the defect by several orders of magnitude, using hydrogenation and this will allow its usage in radiation detector devices. The investigation of the damage induced by exposure to high energy irradiation and its microscopic origin is fundamental since the amount of defects determine the electronic properties of the a-Si:H. The comparison of the spectroscopic results on bare and irradiated samples shows an increased degree of disorder and a strong reduction of the Si-H bonds after irradiation. After annealing we observe a partial recovering of the Si-H bonds, reducing the disorder in the Si (possibly due to the lowering of the radiation-induced dangling bonds). Moreover, effects in the uppermost coating are also observed by spectroscopies

TCAD modelling of a-Si:H devices for particle detection applications

Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) has been proposed as a suitable material for particle detection applications thanks to its property to be deposited over a large area and above a variety of different substrates, including flexible materials. Moreover, the low cost and intrinsic radiation tolerance made this material appealing in applications where high fluences are expected, e.g. in high energy physics experiments. In order to optimize the device geometry and to evaluate its electrical behaviour in different operating conditions, a suitable Technology CAD (TCAD) design methodology can be applied. In this work, carried out in the framework of the HASPIDE INFN project, we propose an innovative approach to the study of charge transport within the material, using the state-of-the-art Synopsys Advanced TCAD Suite. Different custom mobility models have been devised and implemented within the code as external PMI (Physical Model Interfaces), starting from the Poole–Frenkel model and accounting for different dependencies on temperature and internal potential distribution, thus resulting in a new mobility model embedded within the code. Simple test structures, featuring p-i-n diodes have been simulated and compared to experimental data as a benchmark. The overall aim was to account for the effect of different biasing conditions (namely, different electrical potential and electric field distribution within the device) and operating conditions (e.g. temperature). This work fosters the use of commercially available TCAD suite such as Synopsys Sentaurus, largely diffused in the radiation detection scientific community, for the design and optimization of innovative a-Si:H devices for particle detection applications

High-Resolution Photoemission Study of Neutron-Induced Defects in Amorphous Hydrogenated Silicon Devices

In this paper, by means of high-resolution photoemission, soft X-ray absorption and atomic force microscopy, we investigate, for the first time, the mechanisms of damaging, induced by neutron source, and recovering (after annealing) of p-i-n detector devices based on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H). This investigation will be performed by mean of high-resolution photoemission, soft X-Ray absorption and atomic force microscopy. Due to dangling bonds, the amorphous silicon is a highly defective material. However, by hydrogenation it is possible to reduce the density of the defect by several orders of magnitude, using hydrogenation and this will allow its usage in radiation detector devices. The investigation of the damage induced by exposure to high energy irradiation and its microscopic origin is fundamental since the amount of defects determine the electronic properties of the a-Si:H. The comparison of the spectroscopic results on bare and irradiated samples shows an increased degree of disorder and a strong reduction of the Si-H bonds after irradiation. After annealing we observe a partial recovering of the Si-H bonds, reducing the disorder in the Si (possibly due to the lowering of the radiation-induced dangling bonds). Moreover, effects in the uppermost coating are also observed by spectroscopies

Hydrogenated amorphous silicon high flux x-ray detectors for synchrotron microbeam radiation therapy

: Objective. Microbeam radiation therapy (MRT) is an alternative emerging radiotherapy treatment modality which has demonstrated effective radioresistant tumour control while sparing surrounding healthy tissue in preclinical trials. This apparent selectivity is achieved through MRT combining ultra-high dose rates with micron-scale spatial fractionation of the delivered x-ray treatment field. Quality assurance dosimetry for MRT must therefore overcome a significant challenge, as detectors require both a high dynamic range and a high spatial resolution to perform accurately.Approach. In this work, a series of radiation hard a-Si:H diodes, with different thicknesses and carrier selective contact configurations, have been characterised for x-ray dosimetry and real-time beam monitoring applications in extremely high flux beamlines utilised for MRT at the Australian Synchrotron.Results. These devices displayed superior radiation hardness under constant high dose-rate irradiations on the order of 6000 Gy s-1, with a variation in response of 10% over a delivered dose range of approximately 600 kGy. Dose linearity of each detector to x-rays with a peak energy of 117 keV is reported, with sensitivities ranging from (2.74 ± 0.02) nC/Gy to (4.96 ± 0.02) nC/Gy. For detectors with 0.8μm thick active a-Si:H layer, their operation in an edge-on orientation allows for the reconstruction of micron-size beam profiles (microbeams). The microbeams, with a nominal full-width-half-max of 50μm and a peak-to-peak separation of 400μm, were reconstructed with extreme accuracy. The full-width-half-max was observed as 55 ± 1μm. Evaluation of the peak-to-valley dose ratio and dose-rate dependence of the devices, as well as an x-ray induced charge (XBIC) map of a single pixel is also reported.Significance. These devices based on novel a-Si:H technology possess a unique combination of accurate dosimetric performance and radiation resistance, making them an ideal candidate for x-ray dosimetry in high dose-rate environments such as FLASH and MRT