Gamma-ray and Fluorescence Lifetime Spectroscopies are driving the development of non-imaging silicon photon sensors and, in this context, Silicon Photo-Multipliers (SiPM)s are leading the starring role. They are 2D array of optical diodes called Single Photon Avalanche Diodes (SPAD)s, and are normally fabricated with a dedicated silicon process. SPADs amplify the charge produced by the single absorbed photon in a way that recalls the avalanche amplification exploited in Photo-Multiplier Tubes (PMT)s. Recently 2D arrays of SPADs have been realized also in standard CMOS technology, paving the way to the realization of completely custom sensors that can host ancillary electronic and digital logic on-chip. The designs of scientific apparatus have been influenced for years by the bulky PMT-based detectors. An overwhelming interest in both SiPMs and CMOS SPADs lies in the possibility of displacing these small sensors realizing new detectors geometries. This thesis examines the potential deployment of SiPM-based detector in an apparatus built for the study of the Time-Of-Flight (TOF) of Positronium (Ps) and the displacement of 2D array of CMOS SPADs in a lab-on-chip apparatus for Fluorescence Lifetime Spectroscopy. The two design procedures are performed using Monte-Carlo simulations. Characterizations of the two sensor have been carried out, allowing for a performance evaluation and a validation of the two design procedures.

Questa ricerca si propone di analizzare in prospettiva storica la cooperazione scientifica come fattore di integrazione dell’Europa. Si focalizza sulla storia della Comunità Europea dell’Energia Atomica nella seconda metà degli anni Sessanta, con particolare attenzione alla crisi che ha investito le attività avviate nel Centro Comune delle Ricerche (CCR) di Ispra, in Italia. Nonostante l’immobilismo cui furono costrette le attività di ricerca, la crisi fu un momento cruciale per lo sviluppo delle politiche europee della ricerca, non solo perché i primi passi in questo ambito risalgono a quegli stessi anni, ma anche perché in molti casi furono strettamente connessi a ciò che stava accadendo all’interno di Euratom. Da allora Euratom fu progressivamente considerata parte di un più ampio progetto di europeizzazione di scienza e tecnologia. E in questo senso agì anche la necessità di ridefinire il ruolo del CCR per modellarlo su una nuova situazione politica internazionale dove, a un decennio dalla sua creazione, aveva perso gran parte della sua potenziale competitività. In quest’ottica la crisi si configura come un momento di complessa elaborazione teorica e sintesi tra visioni contrastanti sul modello di governance della scienza. L’analisi degli avvenimenti segue tre prospettive di indagine, guardando alla circolazione delle idee e alle relazioni tra persone. La prima va in profondità sul pensiero e l’azione dei protagonisti delle vicende, politici e scienziati: da un lato, guarda all’attività svolta dai primi due commissari europei delegati a scienza e tecnologia, Fritz Hellwig e Altiero Spinelli, prendendo in analisi le proposte scientifiche che la Commissione a più riprese mise a punto per risolvere la crisi, comprese quelle scartate, con lo scopo di vedere chi fu coinvolto nel processo decisionale, oltreché le strategie e finalità che hanno orientato le decisioni; d’altro lato, vengono analizzate le proposte e le rivendicazioni provenienti dalla comunità scientifica, con attenzione alla dimensione sociale della scienza, al ruolo degli scienziati, al rapporto tra scienziati e politici e al dibattito pubblico sulla stampa. La seconda prospettiva di ricerca privilegia la dimensione italiana. La crisi di Euratom, infatti, colpì soprattutto il principale centro del CCR, ossia lo stabilimento italiano di Ispra. Al centro delle vicende ricostruite ci fu un continuo rimbalzo tra la dimensione europea e quella italiana perciò per restituire questa duplice dimensione, nazionale e sovranazionale, è bene considerare il CCR di Ispra come parte di entrambi i contesti geopolitici. Infine, come terza prospettiva, questo studio si interroga sulla valenza politica intrinseca alla tecnologia, considerando la scienza non solo come strumento di cooperazione, ma anche come fattore di tensione nelle relazioni transnazionali. La ricerca si fonda su un’estesa analisi di fonti documentarie conservate in archivi italiani ed europei di istituzioni e personalità o edite. Una prima tipologia riguarda quelle prodotte dalle istituzioni europee e dagli enti nazionali, come verbali, atti preparatori e documenti di policy; altre fonti riguardano le carte provenienti dagli archivi privati dei politici e degli scienziati, soprattutto italiani, oltre alle testimonianze da essi lasciate come scritti e diari, oltre alla ricca collezione di fonti di storia orale conservata negli Archivi Storici dell’Unione Europea; infine, per ricostruire il contesto culturale e intellettuale in cui avveniva la discussione sulla scienza, la ricerca analizza il dibattito pubblico svoltosi sulla stampa italiana ed europea, utilizzando fonti di tipo giornalistico reperite sia negli archivi sopra menzionati, sia negli archivi storici di quotidiani e riviste specialistiche nazionali e internazionali.

The upgrades of High Energy Physics (HEP) experiments at the Large Hadron Collider (LHC) will call for new radiation hard technologies to be applied in the next generations of tracking devices that will be required to withstand extremely high radiation doses. In this sense, one of the most promising approaches to silicon detectors, is the so called 3D technology. This technology realizes columnar electrodes penetrating vertically into the silicon bulk thus decoupling the active volume from the inter-electrode distance. 3D detectors were first proposed by S. Parker and collaborators in the mid ’90s as a new sensor geometry intended to mitigate the effects of radiation damage in silicon. 3D sensors are currently attracting growing interest in the field of High Energy Physics, despite their more complex and expensive fabrication, because of the much lower operating voltages and enhanced radiation hardness. 3D technology was also investigated in other laboratories, with the intent of reducing the fabrication complexity and aiming at medium volume sensor production in view of the first upgrades of the LHC experiments. This work will describe all the efforts in design, fabrication and characterization of 3D detectors produced at FBK for the ATLAS Insertable B-Layer, in the framework of the ATLAS 3D sensor collaboration. In addition, the design and preliminary characterization of a new batch of 3D sensor will also be described together with new applications of 3D technology.