Il progetto PTSD – Pentadimensional Tracking Space Detector, è una collaborazione tra ASI e INFN con la partecipazione della Fondazione Bruno Kessler, e si inserisce nella tematica di ricerca relativa allo sviluppo di future missioni spaziali per l’esplorazione dell’Universo, e si propone di sviluppare e qualificare per applicazioni spaziali un nuovo concetto di rivelatore a stato solido basato sulla tecnologia LGAD - Low Gain Avalanche Diode per applicazioni in esperimenti spaziali per la misura di raggi cosmici nello spazio.
LGAD, tecnologia inizialmente sviluppata per rivelatori di particelle ai collisionatori adronici, sono rivelatori a semiconduttore che permettono la misura di precisione e simultanea di coordinate spaziali e di tempo con rivelatori segmentati (i.e., rivelatori a pixel). Una attività di ricerca e sviluppo mirata potrebbe permettere di aggiungere anche la capacità di misurare la carica depositata dalle particelle nel sensore, abilitando dunque i requisiti necessari per misure di “tracking 5D” (i.e., misure di precisione di coordinate spaziali, carica nucleare e tempo in ambiente a alto rate) in rivelatori di traccia ad ampia area. Tale opportunità andrebbe a migliorare sensibilmente diverse incertezze sistematiche nelle future generazioni di missioni per la misura di raggi cosmici nello spazio.
DISCLAIMER
Sfruttando lo stato dell’arte della tecnologia LGAD, il progetto di ricerca PTSD propone un programma di ricerca e sviluppo per qualificare rivelatori LGAD con layout microstrip silicio (SiMS) per operazioni nello spazio. A tal scopo, il progetto ha come obiettivo principale lo sviluppo, integrazione e test di un prototipo di rivelatore basato su sensori LGAD SiMS, e la sua qualifica spaziale, per aumentare il Technological Readiness Level (TRL) da TRL=2 (formulazione del concetto tecnologico) a TRL=5 (modello dimostrativo qualificato per le operazioni nello spazio) in un tempo scala di 2 anni.
I risultati del programma di ricerca saranno dunque utili non solo per avanzamenti sostanziali nel campo della misura di raggi cosmici e raggi gamma nello spazio, ma anche per aumentare il bagaglio tecnologico nazionale tramite potenziale trasferimento tecnologico ai partecipanti del panorama industriale sia in applicazioni spaziali che per strumentazione da operare in laboratori terrestri, e predisporre nuove collaborazioni di cooperazione internazionale con potenziali applicazioni in future missioni scientifiche spaziali per la misura di particelle o raggi gamma nello spazio e per la misura e monitoraggio dell’ambiente di radiazione in habitat spaziali.
Pubblicazioni:
Duranti et al., “Serial read out of Si-μstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, JINST 20 (2025) 07, C07029. DOI: 10.1088/1748-0221/20/07/C07029
Vagelli et al. “Activities to increase the TRL of Si-microstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, Nucl. Instrum. Meth. A 1077 (2025) C25-02-17, DOI: 10.1016/j.nima.2025.170556
Contributi a conferenze
Matteo Duranti, “Serial readout of LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, contribution to the conference “21st “Trento” Workshop on Advanced Silicon Radiation Detectors – TREDI2026”, 2026/02/17 – 2026/02/19, Perugia (IT). Conference website
Elisabetta Cavazzuti, “Pentadimensional Tracking Space Detector on a CubeSat demonstrator for 5D tracking in space”, contribution to the conference “International Conference on Technology & Instrumentation in Particle Physics – TIPP2026”, 2026/02/02 – 2026/02/06, Mumbai (IN). Conference website
Mattia Barbanera “The Pentadimensional Tracking Space Detector project, R&D for space-borne LGAD Si-microstrip tracking detectors”, contribution to the conference “14th international “Hiroshima” Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detectors (HSTD-14)”, 2025/11/16- 2025/11/21, Taipei (TW). Conference website
Mattia Barbanera “Si-Microstrip LGAD Detectors for Cosmic-Ray Space-Borne Instruments”, contribution to the conference “2025 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC) and Room Temperature Semiconductor Detector Conference (RTSD)”, 2025/11/01- 2025/11/09, Yokohama (JP). Conference website
Jiayu Hu, “The Pentadimensional Tracking Space Detector, R&D for spaceborne LGAD Si- microstrip trackers”, contribution to the conference “17th Topical Seminar on Innovative Particle and Radiation Detectors – IPRD 2025”, 2025/09/15 – 2025/09/19, Siena (IT). Conference website
Valerio Vagelli, “Si-microstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, contribution to the conference “Advancements in Nuclear Instrumentation Measurement Methods and their Applications – ANIMMA 2025”, 2025/06/09 – 2025/06/13, Valencia (ES). Conference website
Matteo Duranti, “The Pentadimensional Tracking Space Detector, R&D for spaceborne LGAD Si-microstrip trackers”, contribution to the conference “Advances in Space AstroParticle Physics – ASAPP 2025”, 2025/05/12 – 2025/05/16, Sant Feliu de Guíxols (ES). Conference website
Elisabetta Cavazzuti, “Design of a CubeSat flight-demonstrator for LGAD Si-microstrip devices”, contribution to the conference “Advances in Space AstroParticle Physics – ASAPP 2025”, 2025/05/12 – 2025/05/16, Sant Feliu de Guíxols (ES). Conference website
Valerio Vagelli, “Si-microstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, contribution to the conference “Vienna conference on instrumentations – VCI 2025”., 2025/02/17 – 2025/02/21, Wien (AT). Conference website
Matteo Duranti, “Si-microstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, contribution to the conference “20th Trento eorkshop on advanced silicion radiation detector 2024”, 2025/02/04 – 2025/02/06, Trento (IT). Conference website
Valerio Vagelli, “Si-microstrip LGAD detectors for cosmic-ray space-borne instruments”, contribution to the conference “16th Pisa Meeting on Advanced Detectors – PM 2024”, 2024/05/26 – 2024/06/01, La Biolola (IT). Conference website
