Descripción de un aparato de carga acoplada con sistema de lectura

Abstract

This final degree project provides a detailed description of a Charge Coupled Device (CCD) setup with a Skipper readout system, used at IFCA (Instituto de Física de Cantabria). The setup is housed in a clean room and consists of a stainless steel vacuum chamber, a vacuum pump, and a cryocooler to accommodate the Skipper CCD (6544 x 1536 pixels, 15μm x 15μm x 670μm). The CCD is read out using a new electronic system based on the Low Threshold Acquisition (LTA) board, specifically designed for Skipper CCDs. The work thoroughly explains the experimental configuration, highlighting the roles of key components, especially in light of recent technological advancements. The study also includes a comprehensive analysis of system manuals for the vacuum, cryogenics, and slow control systems, providing operational guidelines and best practices to optimize performance. A significant part of the group research is focused on optimizing CCD configuration parameters, particularly improving charge collection, transfer, and readout efficiency. These efforts aim to better mitigate dark current and improve pixel readout noise estimations and it is collected in this report. Furthermore, this project offers valuable insights into the operation of CCDs for the DAMIC-M experiment, specifically addressing the impact of electromagnetic noise on CCD performance.

Este proyecto de fin de grado proporciona una descripción detallada de un sistema de Dispositivo de Carga Acoplada (CCD) con un sistema de lectura Skipper, utilizado en el IFCA (Instituto de Física de Cantabria). El sistema está instalado en una sala limpia y consta de una cámara de vacío de acero inoxidable, una bomba de vacío y un cricooler para alojar el CCD Skipper (6544 x 1536 píxeles, 15μm x 15μm x 670μm). La lectura del CCD se realiza mediante un nuevo sistema electrónico basado en la placa de Adquisición de Umbral Bajo (LTA), diseñada específicamente para los CCDs Skipper. El trabajo explica de manera detallada la configuración experimental, destacando el papel de los componentes clave, especialmente a la luz de los avances tecnológicos recientes. El estudio también incluye un análisis exhaustivo de los manuales del sistema para el vacío, la criogenia y los sistemas de control lento, proporcionando pautas operativas y mejores prácticas para optimizar el rendimiento. Una parte significativa de la investigación del grupo se centra en la optimización de los parámetros de configuración del CCD, mejorando especialmente la recolección de carga, la transferencia y la eficiencia de lectura. Estos esfuerzos tienen como objetivo mitigar mejor la corriente de oscuridad y mejorar las estimaciones de ruido en la lectura de los píxeles. Además, este proyecto ofrece valiosos conocimientos sobre el funcionamiento de los CCDs para el experimento DAMIC-M, abordando específicamente el impacto del ruido electromagnético en el rendimiento de los CCD.