Gli acceleratori di particelle hanno permesso alla fisica subnucleare di scoprire i costituenti fondamentali della struttura atomica, divenendo ormai un tipico strumento d'indagine negli esperimenti di fisica delle alte energie. Per questo motivo è necessario costruire acceleratori sempre più potenti, poiché maggiore è l'energia impressa alle particelle nella collisione, più è possibile penetrare all'interno dell'atomo. Infatti, negli acceleratori quando due fasci di particelle accelerati in versi opposti collidono tra loro, grazie alle quantità di energia impresse le particelle vengono convertite in altre forme di materia, rendendo possibile l'osservazione di nuove particelle. La conoscenza esatta della posizione delle particelle generate dall'urto, permette di confermare o confutare talune teorie. Qui si pone il problema di come rilevare la loro posizione, giacché il flusso sviluppato è notevole; quindi i sensori di radiazione occupano un ruolo decisivo. I rilevatori sinora usati, vale a dire ad accoppiamento di carica (CCD) e microstriscia hanno ormai raggiunto il proprio limite, perché oltre alle basse frequenze operative hanno una bassa resistenza al danno da radiazione e il loro costo è elevato poiché richiedono dei processi di fabbricazione specifici. Bene si prestano, invece, i rilevatori cmos in quanto permettono una serie di vantaggi che in breve tempo sostituiranno i precedenti in impieghi specifici come quello degli acceleratori di particelle.

Già si sono affacciati prepotentemente sul mercato dei rilevatori di luce visibile imponendo, di fatto, un nuovo standard nell'ambito dell'ottica, vale a dire videocamere e fotocamere digitali. Questo salto di qualità è stato possibile grazie agli investimenti che sono stati effettuati dai colossi dell'informatica, come Intel e Amd, in questo settore per altri impieghi come la realizzazione di processori consentendo così una notevole miniaturizzazione dei dispositivi. Sfruttando queste tecnologie è possibile sviluppare sensori a basso costo e con prestazioni elevate.

Questo studio si è rivolto alla realizzazione su di un chip prototipo di due architetture di lettura che sfruttano sensori tipo cmos: una Active Pixel Sensor (APS) e un'altra Weak Inversion Pixel Sensor (WIPS). L'Aps è una struttura estremamente recente e già commercializzata nel campo della rivelazione di luce visibile. Si è usata questa soluzione adattata per l'impiego specifico per rilevazione ad alta energia. Il Wips invece rappresenta uno schema completamente nuovo, ideato e pensato specificatamente per questo tipo di rilevazione. L'attuale lavoro punta a mostrare tutti gli aspetti più profondi di questa nuova soluzione confrontandoli con l'architettura Aps, evidenziandone il miglioramento di alcune prestazioni: Notevole riduzione del consumo di potenza Elevato rapporto segnale/rumore Annullamento del fenomeno "abbagliamento" Notevoli margini di miglioramento

Il chip sviluppato rientra nell'ambito del progetto Radiation Active Pixel Sensor (R.A.P.S), realizzato in collaborazione con l'università di Perugia e finanziato dall'istituto nazionale di fisica nucleare (I.N.F.N); pertanto l'intero progetto si è dipanato secondo le tempistiche e le problematiche di un processo produttivo vero e proprio. E' stato prodotto dalla UMC, azienda leader nel settore dei semiconduttori, presso la Fab8c situata in Taiwan, che ha consentito l'impiego della tecnologia cmos 0.18mm twin-well con substrato p e alimentazione 1.8V per il core e 3.3V per I/O caratterizzata da uno strato d'ossido spesso solo 3.3nm.

Questo chip e parte dei risultati di questo studio sono stati presentati sinora già in due conferenze: una a PIXEL 2002 International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors For Particles and X-Rays, tenutosi a Carmel in California nel settembre 2002 e un'altra a VERTEX 2002 11th International Workshop on Vertex Detectors, tenutosi alle isole Hawaii nel novembre del 2002.