Sviluppo di un sistema di Controllo Qualità per MotherBoard con rilevatori ottici al silicio per applicazioni di Astrofisica.

Abstract

Questa tesi presenta lo sviluppo e il perfezionamento di un framework di controllo qualità per la Motherboard che integra i fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) come fotorivelatori in applicazioni astrofisiche. Concentrandosi sul contesto degli esperimenti per la rilevazione della materia oscura, come DarkSide-20k, il lavoro si basa su una procedura di test esistente per le Motherboard al fine di migliorare la valutazione dei principali parametri elettrici. Sono stati eseguiti calcoli analitici per stabilire un riferimento teorico per quantità quali il consumo di corrente a bassa tensione, le uscite dei regolatori di tensione e gli offset DC. Un'analisi approfondita dei dati ha confrontato questi valori teorici con le misure empiriche, fornendo preziosi spunti che indicano aree per ulteriori indagini e una comprensione più approfondita delle funzionalità della Motherboard. Un contributo significativo di questo lavoro è la progettazione e realizzazione di un nuovo PCB per il test dei regolatori di tensione in condizioni criogeniche. Ciò ha permesso di condurre esperimenti controllati per valutare il comportamento dei componenti a basse temperature, offrendo informazioni preziose sulle prestazioni e sull'affidabilità dell'elettronica in ambienti estremi. Inoltre, il progetto ha offerto un'esperienza laboratoriale pratica unica, in cui la collaborazione con un team esperto e le sfide del mondo reale hanno arricchito le mie competenze tecniche e pratiche.

This thesis presents the development and refinement of a quality control framework for the Motherboard that integrates Silicon Photomultipliers (SiPMs) as photo-detectors in astrophysical applications. Focusing on the context of dark matter detection experiments, such as DarkSide-20k, the work builds upon an existing Bare Motherboard Test procedure to enhance the evaluation of key electrical parameters. Analytical computations were performed to establish theoretical reference for quantities like low-voltage current consumption, voltage regulator outputs, and DC offsets. Extensive data analysis compared these theoretical values with empirical measurements, providing precious insights that point to areas for further investigation and deeper understanding of Motherboard functionalities. A significant contribution of this work is the design and implementation of a novel PCB for voltage regulator testing under cryogenic conditions. This allowed for controlled experiments to assess component behavior at low temperatures, providing valuable insights into the performance and reliability of the electronics in extreme environments. Additionally, the project offered a unique hands-on laboratory experience, where collaboration with an experienced team and real-world challenges enriched my technical and practical skills.