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In questo contributo, presentiamo la progettazione e realizzazione di un prototipo di detector come risultato della partecipazione al progetto multidisciplinare SPACE IT UP!, che include oltre trenta istituzioni tra università, enti di ricerca e partner industriali e che, tra gli obbiettivi principali, punta allo sviluppo di tecnologie avanzate per l’esplorazione dello spazio e le osservazioni della Terra. A tal fine, proponiamo un rivelatore da utilizzare in future missioni in orbita terrestre e in Low Earth Orbit (LEO) compatto, modulare e a basso consumo dedicato alla rivelazione di fotoni nell’intervallo 0,1–30 MeV — di interesse per Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF), transienti gamma e fenomeni atmosferici ad alta energia — nonché elettroni e protoni cosmici fino a circa 100–200 MeV, rilevanti per studi di space weather e accoppiamento magnetosfera–ionosfera–litosfera.
Il detector è realizzato tramite l’integrazione di materiali scintillatori e Silicon Photomultipliers (SiPM) ed implementa due strati di cristalli scintillatori inorganici per la misura dell’energia, degli strati di scintillatore plastico per trigger e tracciamento, e un sistema attivo di anti-coincidenza (ACS) per l’esclusione del fondo e il tagging dei fotoni, sistemi la cui architettura modulare permette lo studio e la valutazione di diverse configurazioni. Per migliorare la discriminazione degli elettroni relativistici rispetto a protoni e nuclei più pesanti, è inoltre integrato un sottomodulo Cherenkov rimovibile, basato su radiatori in PMMA accoppiati a matrici di SiPM che sfrutta emissione Cherenkov direzionale e tecniche di wavelength shifting ed il cui design modulare consente l’utilizzo sia stand-alone sia nella configurazione completa.
Il readout del segnale è effettuato tramite MPPC Hamamatsu e SiPM FBK NUV-HD di nuova generazione, montati nello stesso package per un confronto diretto. Il sistema di acquisizione dati, basato su front-end modulari e architettura flessibile con System-on-Module (ARM + FPGA) e ASIC a basso consumo (RADIOROC2), consente misure simultanee di carica e tempo con basso rumore. Questo lavoro si concentra sulla progettazione a livello di sistema, sulla protipazione e sulla validazione preliminare delle prestazioni, contribuendo con una componente tecnologica chiave agli obiettivi più ampi di SpaceItUp! e alle sue applicazioni nell’Osservazione della Terra o nell’Astrofisica delle Alte Energie.