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Multiplexed Readout for an Experiment with a Large Number of Channels Using Single-Electron Sensitivity Skipper-CCDs
Registro en:
Chavez, Claudio R.; Chierchie, Fernando; Sofo Haro, Miguel Francisco; Lipovetzky, José; Fernández Moroni, Guillermo; et al.; Multiplexed Readout for an Experiment with a Large Number of Channels Using Single-Electron Sensitivity Skipper-CCDs; Molecular Diversity Preservation International; Sensors; 22; 11; 6-2022; 1-16
1424-8220
CONICET Digital
CONICET
Autor
Chavez, Claudio R.
Chierchie, Fernando
Sofo Haro, Miguel Francisco
Lipovetzky, José
Fernández Moroni, Guillermo
Estrada Arias, Juan Manuel
Resumen
This paper presents the implementation of a multiplexed analog readout electronics system that can achieve single-electron counting using Skipper-CCDs with non-destructive read-out. The proposed system allows the best performance of the sensors to be maintained, with sub-electron noise-level operation, while maintaining low-bandwidth data transfer, a minimum number of analog-to-digital converters (ADC) and low disk storage requirement with zero added multiplexing time, even for the simultaneous operation of thousands of channels. These features are possible with a combination of analog charge pile-up, sample and hold circuits and analog multiplexing. The implementation also aims to use the minimum number of components in circuits to keep com-patibility with high-channel-density experiments using Skipper-CCDs for low-threshold particle detection applications. Performance details and experimental results using a sensor with 16 output stages are presented along with a review of the circuit design considerations. Fil: Chavez, Claudio R.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Universidad Nacional de Asunción; Paraguay. 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 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"; Argentina Fil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. 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 Fil: Lipovetzky, José. 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. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina Fil: Fernández Moroni, Guillermo. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Estrada Arias, Juan Manuel. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos