Abstract
We report on the cryogenic characterization of Red Green Blue - High Density (RGB-HD) SiPMs developed at Fondazione Bruno Kessler (FBK) as part of the DarkSide program of dark matter searches with liquid argon time projection chambers. A cryogenic setup was used to operate the SiPMs at varying temperatures and a custom data acquisition system and analysis software were used to precisely characterize the primary dark noise, the correlated noise, and the gain of the devices. We demonstrate that FBK RGB-HD SiPMs with low quenching resistance (RGB-HD-LRq) can be operated from 40 K to 300 K with gains in the range 105 to 106 and noise rates at a level of around 1 Hz/mm2.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | P09030 |
| Journal | Journal of Instrumentation |
| Volume | 12 |
| Issue number | 9 |
| DOIs | |
| State | Published - Sep 26 2017 |
All Science Journal Classification (ASJC) codes
- Mathematical Physics
- Instrumentation
Keywords
- Cryogenic detectors
- Photon detectors for UV, visible and IR photons (solid-state)
- Photon detectors forUV, visible and IR photons (solid-state) (PIN diodes, APDs, Si-PMTs, G-APDs, CCDs, EBCCDs, EMCCDs etc)
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Cryogenic Characterization of FBK RGB-HD SiPMs. / Aalseth, C. E.; Acerbi, F.; Agnes, P.; Albuquerque, I. F.M.; Alexander, T.; Alici, A.; Alton, A. K.; Ampudia, P.; Antonioli, P.; Arcelli, S.; Ardito, R.; Arnquist, I. J.; Asner, D. M.; Back, H. O.; Batignani, G.; Bertoldo, E.; Bettarini, S.; Bisogni, M. G.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bonfini, G.; Bonivento, W.; Bossa, M.; Bottino, B.; Bunker, R.; Bussino, S.; Buzulutskov, A.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Caminata, A.; Canci, N.; Candela, A.; Cantini, C.; Caravati, M.; Cariello, M.; Carlini, M.; Carpinelli, M.; Castellani, A.; Catalanotti, S.; Cataudella, V.; Cavalcante, P.; Cereseto, R.; Chen, Y.; Chepurnov, A.; Chiavassa, A.; Cicalò, C.; Cifarelli, L.; Citterio, M.; Cocco, A. G.; Colocci, M.; Corgiolu, S.; Covone, G.; Crivelli, P.; D'Antone, I.; D'Incecco, M.; Rolo, M. D.Da Rocha; Daniel, M.; Davini, S.; Candia, A. De; Cecco, S. De; Deo, M. De; Filippis, G. De; De Guido, Giorgia; Rosa, G. De; Dellacasa, G.; Demontis, P.; Derbin, A. V.; Devoto, A.; Eusanio, F. Di; Pietro, G. Di; Dionisi, C.; Dolgov, A.; Dormia, I.; Dussoni, S.; Empl, A.; Ferri, A.; Filip, C.; Fiorillo, G.; Fomenko, K.; Franco, D.; Froudakis, G. E.; Gabriele, F.; Gabrieli, A.; Galbiati, C.; Abia, P. Garcia; Gendotti, A.; Ghisi, A.; Giagu, S.; Gibertoni, G.; Giganti, C.; Giorgi, M.; Giovanetti, G. K.; Gligan, M. L.; Gola, A.; Gorchakov, O.; Goretti, A. M.; Granato, F.; Grassi, M.; Grate, J. W.; Grigoriev, G. Y.; Gromov, M.; Guan, M.; Guerra, M. B.B.; Guerzoni, M.; Gulino, M.; Haaland, R. K.; Harrop, B.; Hoppe, E. W.; Horikawa, S.; Hosseini, B.; Hughes, D.; Humble, P.; Hungerford, E. V.; Ianni, An; Cabre, S. Jimenez; Johnson, T. N.; Keeter, K.; Kendziora, C. L.; Kim, S.; Koh, G.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kugathasan, R.; Kuss, M.; Li, X.; Lissia, M.; Lodi, G. U.; Loer, B.; Longo, G.; Lussana, R.; Luzzi, L.; Ma, Y.; Machado, A. A.; Machulin, I. N.; Mais, L.; Mandarano, A.; Mapelli, L.; Marcante, M.; Margotti, A.; Mari, S. M.; Mariani, M.; Maricic, J.; Marinelli, M.; Marras, D.; Martoff, C. J.; Mascia, M.; Messina, A.; Meyers, P. D.; Milincic, R.; Moggi, A.; Moioli, S.; Monasterio, S.; Monroe, J.; Monte, A.; Morrocchi, M.; Mu, W.; Muratova, V. N.; Murphy, S.; Musico, P.; Nania, R.; Napolitano, J.; Agasson, A. Navrer; Nikulin, I.; Nosov, V.; Nozdrina, A. O.; Nurakhov, N. N.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Orsini, M.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Palmas, S.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Paternoster, G.; Pavletcov, V.; Pazzona, F.; Pelczar, K.; Pellegrini, L. A.; Pelliccia, N.; Perotti, F.; Perruzza, R.; Piemonte, C.; Pilo, F.; Pocar, A.; Portaluppi, D.; Poudel, S. S.; Pugachev, D. A.; Qian, H.; Radics, B.; Raffaelli, F.; Ragusa, F.; Randle, K.; Razeti, M.; Razeto, A.; Regazzoni, V.; Regenfus, C.; Reinhold, B.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Riffard, Q.; Rivetti, A.; Romani, A.; Romero, L.; Rossi, B.; Rossi, N.; Rubbia, A.; Sablone, D.; Salatino, P.; Samoylov, O.; Sands, W.; Sant, M.; Santorelli, R.; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schlitzer, B.; Scioli, G.; Sechi, E.; Segreto, E.; Seifert, A.; Semenov, D. A.; Serci, S.; Shchagin, A.; Shekhtman, L.; Shemyakina, E.; Sheshukov, A.; Simeone, M.; Singh, P. N.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Sobrero, G.; Sokolov, A.; Sotnikov, A.; Stanford, C.; Suffritti, G. B.; Suvorov, Y.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Tonazzo, A.; Tosi, A.; Trinchese, P.; Unzhakov, E. V.; Vacca, A.; Verducci, M.; Viant, T.; Villa, F.; Vishneva, A.; Vogelaar, B.; Wada, M.; Wahl, J.; Walker, S.; Wang, H.; Wang, Y.; Watson, A. W.; Westerdale, S.; Wilhelmi, J.; Williams, R.; Wojcik, M. M.; Wu, S.; Xiang, X.; Xiao, X.; Yang, C.; Ye, Z.; Zappa, F.; Zappalà, G.; Zhu, C.; Zichichi, A.; Zuzel, G.
In: Journal of Instrumentation, Vol. 12, No. 9, P09030, 26.09.2017.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Cryogenic Characterization of FBK RGB-HD SiPMs
AU - Aalseth, C. E.
AU - Acerbi, F.
AU - Agnes, P.
AU - Albuquerque, I. F.M.
AU - Alexander, T.
AU - Alici, A.
AU - Alton, A. K.
AU - Ampudia, P.
AU - Antonioli, P.
AU - Arcelli, S.
AU - Ardito, R.
AU - Arnquist, I. J.
AU - Asner, D. M.
AU - Back, H. O.
AU - Batignani, G.
AU - Bertoldo, E.
AU - Bettarini, S.
AU - Bisogni, M. G.
AU - Bocci, V.
AU - Bondar, A.
AU - Bonfini, G.
AU - Bonivento, W.
AU - Bossa, M.
AU - Bottino, B.
AU - Bunker, R.
AU - Bussino, S.
AU - Buzulutskov, A.
AU - Cadeddu, M.
AU - Cadoni, M.
AU - Caminata, A.
AU - Canci, N.
AU - Candela, A.
AU - Cantini, C.
AU - Caravati, M.
AU - Cariello, M.
AU - Carlini, M.
AU - Carpinelli, M.
AU - Castellani, A.
AU - Catalanotti, S.
AU - Cataudella, V.
AU - Cavalcante, P.
AU - Cereseto, R.
AU - Chen, Y.
AU - Chepurnov, A.
AU - Chiavassa, A.
AU - Cicalò, C.
AU - Cifarelli, L.
AU - Citterio, M.
AU - Cocco, A. G.
AU - Colocci, M.
AU - Corgiolu, S.
AU - Covone, G.
AU - Crivelli, P.
AU - D'Antone, I.
AU - D'Incecco, M.
AU - Rolo, M. D.Da Rocha
AU - Daniel, M.
AU - Davini, S.
AU - Candia, A. De
AU - Cecco, S. De
AU - Deo, M. De
AU - Filippis, G. De
AU - De Guido, Giorgia
AU - Rosa, G. De
AU - Dellacasa, G.
AU - Demontis, P.
AU - Derbin, A. V.
AU - Devoto, A.
AU - Eusanio, F. Di
AU - Pietro, G. Di
AU - Dionisi, C.
AU - Dolgov, A.
AU - Dormia, I.
AU - Dussoni, S.
AU - Empl, A.
AU - Ferri, A.
AU - Filip, C.
AU - Fiorillo, G.
AU - Fomenko, K.
AU - Franco, D.
AU - Froudakis, G. E.
AU - Gabriele, F.
AU - Gabrieli, A.
AU - Galbiati, C.
AU - Abia, P. Garcia
AU - Gendotti, A.
AU - Ghisi, A.
AU - Giagu, S.
AU - Gibertoni, G.
AU - Giganti, C.
AU - Giorgi, M.
AU - Giovanetti, G. K.
AU - Gligan, M. L.
AU - Gola, A.
AU - Gorchakov, O.
AU - Goretti, A. M.
AU - Granato, F.
AU - Grassi, M.
AU - Grate, J. W.
AU - Grigoriev, G. Y.
AU - Gromov, M.
AU - Guan, M.
AU - Guerra, M. B.B.
AU - Guerzoni, M.
AU - Gulino, M.
AU - Haaland, R. K.
AU - Harrop, B.
AU - Hoppe, E. W.
AU - Horikawa, S.
AU - Hosseini, B.
AU - Hughes, D.
AU - Humble, P.
AU - Hungerford, E. V.
AU - Ianni, An
AU - Cabre, S. Jimenez
AU - Johnson, T. N.
AU - Keeter, K.
AU - Kendziora, C. L.
AU - Kim, S.
AU - Koh, G.
AU - Korablev, D.
AU - Korga, G.
AU - Kubankin, A.
AU - Kugathasan, R.
AU - Kuss, M.
AU - Li, X.
AU - Lissia, M.
AU - Lodi, G. U.
AU - Loer, B.
AU - Longo, G.
AU - Lussana, R.
AU - Luzzi, L.
AU - Ma, Y.
AU - Machado, A. A.
AU - Machulin, I. N.
AU - Mais, L.
AU - Mandarano, A.
AU - Mapelli, L.
AU - Marcante, M.
AU - Margotti, A.
AU - Mari, S. M.
AU - Mariani, M.
AU - Maricic, J.
AU - Marinelli, M.
AU - Marras, D.
AU - Martoff, C. J.
AU - Mascia, M.
AU - Messina, A.
AU - Meyers, P. D.
AU - Milincic, R.
AU - Moggi, A.
AU - Moioli, S.
AU - Monasterio, S.
AU - Monroe, J.
AU - Monte, A.
AU - Morrocchi, M.
AU - Mu, W.
AU - Muratova, V. N.
AU - Murphy, S.
AU - Musico, P.
AU - Nania, R.
AU - Napolitano, J.
AU - Agasson, A. Navrer
AU - Nikulin, I.
AU - Nosov, V.
AU - Nozdrina, A. O.
AU - Nurakhov, N. N.
AU - Oleinik, A.
AU - Oleynikov, V.
AU - Orsini, M.
AU - Ortica, F.
AU - Pagani, L.
AU - Pallavicini, M.
AU - Palmas, S.
AU - Pandola, L.
AU - Pantic, E.
AU - Paoloni, E.
AU - Paternoster, G.
AU - Pavletcov, V.
AU - Pazzona, F.
AU - Pelczar, K.
AU - Pellegrini, L. A.
AU - Pelliccia, N.
AU - Perotti, F.
AU - Perruzza, R.
AU - Piemonte, C.
AU - Pilo, F.
AU - Pocar, A.
AU - Portaluppi, D.
AU - Poudel, S. S.
AU - Pugachev, D. A.
AU - Qian, H.
AU - Radics, B.
AU - Raffaelli, F.
AU - Ragusa, F.
AU - Randle, K.
AU - Razeti, M.
AU - Razeto, A.
AU - Regazzoni, V.
AU - Regenfus, C.
AU - Reinhold, B.
AU - Renshaw, A. L.
AU - Rescigno, M.
AU - Riffard, Q.
AU - Rivetti, A.
AU - Romani, A.
AU - Romero, L.
AU - Rossi, B.
AU - Rossi, N.
AU - Rubbia, A.
AU - Sablone, D.
AU - Salatino, P.
AU - Samoylov, O.
AU - Sands, W.
AU - Sant, M.
AU - Santorelli, R.
AU - Savarese, C.
AU - Scapparone, E.
AU - Schlitzer, B.
AU - Scioli, G.
AU - Sechi, E.
AU - Segreto, E.
AU - Seifert, A.
AU - Semenov, D. A.
AU - Serci, S.
AU - Shchagin, A.
AU - Shekhtman, L.
AU - Shemyakina, E.
AU - Sheshukov, A.
AU - Simeone, M.
AU - Singh, P. N.
AU - Skorokhvatov, M. D.
AU - Smirnov, O.
AU - Sobrero, G.
AU - Sokolov, A.
AU - Sotnikov, A.
AU - Stanford, C.
AU - Suffritti, G. B.
AU - Suvorov, Y.
AU - Tartaglia, R.
AU - Testera, G.
AU - Tonazzo, A.
AU - Tosi, A.
AU - Trinchese, P.
AU - Unzhakov, E. V.
AU - Vacca, A.
AU - Verducci, M.
AU - Viant, T.
AU - Villa, F.
AU - Vishneva, A.
AU - Vogelaar, B.
AU - Wada, M.
AU - Wahl, J.
AU - Walker, S.
AU - Wang, H.
AU - Wang, Y.
AU - Watson, A. W.
AU - Westerdale, S.
AU - Wilhelmi, J.
AU - Williams, R.
AU - Wojcik, M. M.
AU - Wu, S.
AU - Xiang, X.
AU - Xiao, X.
AU - Yang, C.
AU - Ye, Z.
AU - Zappa, F.
AU - Zappalà, G.
AU - Zhu, C.
AU - Zichichi, A.
AU - Zuzel, G.
N1 - Funding Information: The development of the NUV-HD and NUV-HD-LF SiPM technologies was funded by the EU FP7 project SUBLIMA, Grant 241711. We acknowledge support from NSF (US, Grant PHY-1314507 for Princeton University), the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Italy) and Laboratori Nazionali del Gran Sasso (Italy). Publisher Copyright: © 2017 IOP Publishing Ltd and Sissa Medialab.
PY - 2017/9/26
Y1 - 2017/9/26
N2 - We report on the cryogenic characterization of Red Green Blue - High Density (RGB-HD) SiPMs developed at Fondazione Bruno Kessler (FBK) as part of the DarkSide program of dark matter searches with liquid argon time projection chambers. A cryogenic setup was used to operate the SiPMs at varying temperatures and a custom data acquisition system and analysis software were used to precisely characterize the primary dark noise, the correlated noise, and the gain of the devices. We demonstrate that FBK RGB-HD SiPMs with low quenching resistance (RGB-HD-LRq) can be operated from 40 K to 300 K with gains in the range 105 to 106 and noise rates at a level of around 1 Hz/mm2.
AB - We report on the cryogenic characterization of Red Green Blue - High Density (RGB-HD) SiPMs developed at Fondazione Bruno Kessler (FBK) as part of the DarkSide program of dark matter searches with liquid argon time projection chambers. A cryogenic setup was used to operate the SiPMs at varying temperatures and a custom data acquisition system and analysis software were used to precisely characterize the primary dark noise, the correlated noise, and the gain of the devices. We demonstrate that FBK RGB-HD SiPMs with low quenching resistance (RGB-HD-LRq) can be operated from 40 K to 300 K with gains in the range 105 to 106 and noise rates at a level of around 1 Hz/mm2.
KW - Cryogenic detectors
KW - Photon detectors for UV, visible and IR photons (solid-state)
KW - Photon detectors forUV, visible and IR photons (solid-state) (PIN diodes, APDs, Si-PMTs, G-APDs, CCDs, EBCCDs, EMCCDs etc)
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85031000683&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85031000683&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1088/1748-0221/12/09/P09030
DO - 10.1088/1748-0221/12/09/P09030
M3 - Article
AN - SCOPUS:85031000683
VL - 12
JO - Journal of Instrumentation
JF - Journal of Instrumentation
SN - 1748-0221
IS - 9
M1 - P09030
ER -