Progettazione, sviluppo e trasferimento tecnologico: Un'esplorazione completa dei calorimetri a doppia lettura basati su SiPM per i futuri collisori circolari e la loro applicazione per il monitoraggio della qualità dell'acqua nello spettro UV-Vis.

This thesis details the research activities within the INFN RD-FCC and HiDRa projects, aimed at designing and constructing a dual-readout calorimeter, and subsequently applying this technological knowledge to water pollution monitoring. The research was conducted from February 2021 to May 2024 as part of the XXXVI Ph.D. Cycle in Physics at the University of Catania. The work is divided into two main parts: the first focuses on the development of a dual-readout calorimeter, including the author's contributions to the INFN RD-FCC and HiDRa collaborations, and extensive testing of a Hamamatsu SiPM matrix at various temperatures, which culminated in the setup of a mass qualification facility for SiPMs. The second part involves transferring SiPM technology to environmental physics for online water quality monitoring, featuring the development of a high-resolution spectrometer for monitoring pollutants in the UV-Vis region. The collaboration with ACOSET S.p.A. facilitated the application of this technology. The thesis chapters cover SiPM detectors, the INFN projects, environmental applications, GEANT4 simulations, spectrometer implementation, and performance, concluding with potential future developments.

Questa tesi illustra le attività di ricerca nell'ambito dei progetti INFN RD-FCC e HiDRa, finalizzate alla progettazione e alla costruzione di un calorimetro a doppia lettura e alla successiva applicazione di queste conoscenze tecnologiche al monitoraggio dell'inquinamento delle acque. La ricerca è stata condotta da febbraio 2021 a maggio 2024 nell'ambito del XXXVI Ciclo di Dottorato in Fisica dell'Università di Catania. Il lavoro è diviso in due parti principali: la prima si concentra sullo sviluppo di un calorimetro a doppia lettura, compresi i contributi dell'autore alle collaborazioni INFN RD-FCC e HiDRa, e sui test estensivi di una matrice SiPM di Hamamatsu a varie temperature, che sono culminati nella messa a punto di un impianto di qualificazione di massa per SiPM. La seconda parte prevede il trasferimento della tecnologia SiPM alla fisica ambientale per il monitoraggio online della qualità dell'acqua, con lo sviluppo di uno spettrometro ad alta risoluzione per il monitoraggio degli inquinanti nella regione UV-Vis. La collaborazione con ACOSET S.p.A. ha facilitato l'applicazione di questa tecnologia. I capitoli della tesi riguardano i rivelatori SiPM, i progetti INFN, le applicazioni ambientali, le simulazioni GEANT4, l'implementazione dello spettrometro e le prestazioni, concludendo con i potenziali sviluppi futuri.