Strahltest und Bestrahlung von Silizium-Teilchendetektor Prototypen

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Silizium Teilchendetektoren zur Überprüfung ihrer Verwendbarkeit in einem großen Teilchenphysik Experiment einem Strahltest am Super Proton Synchrotron des CERN unterzogen. Zuerst erfolgt eine Zusammenfassung der Wirkungsweise der Detektoren, dem Aufbau des Auslesesystems und des Experiments sowie des Verhaltens der Detektoren bei Auftreten von Strahlenschäden. Zur Auswertung der Daten dieses Strahltests wird des Weiteren Software zur Datenauswertung um Anpassungsmodule, Berechnungsmodule für Signal-Rauschabstand und die Ausgabe der Daten erweitert sowie einige bestehende Komponenten angepasst. Da aus früheren Messungen Fertigungsfehler an den Detektoren vermutet werden und das Verhalten nach der Aufnahme einer erhöhten Strahlendosis im laufenden Betrieb für die Charakterisierung der Detektoren relevant ist, erfolgte danach eine Bestrahlung der Detektoren an einer Co60 Gammaquelle sowie darauffolgend ein erneuter Strahltest. Im letzten Schritt erfolgt die Interpretation der Ergebnisse in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Detektoren, der Effekte der Bestrahlung auf diese sowie der Effekte der Bestrahlung auf auftretende Fehler und ein Vergleich mit parallel ausgeführten elektrischen Messungen.

In this diploma thesis the usability of particle detectors for their use in a large particle physics experiment is verified. For this verification they are used during a beamtest at the super proton synchrotron at CERN. First there is a description of the mode of operation and interactions of particles with the detectors, the readout system as well as the experiment and the characeristic damages of silicon particle detectors under irradiation. To analyze the data, software will be extended by fitting modules, calculation modules for signal to noise (SNR) ratio and new reporting modules. Additionally existing components will be modified to be able to analyze the data. Because there has been a speculation about errors accounted for by the fabrication process and because the behaviour of the detectors after irradiation is essential for characterisation of particle detectors, the detectors have been irradiated at an Co60 gamma source. This irradiation was followed by another beamtest. At the end there is an interpretation of the results according to the performance and effects of the irradiation as well as an interpretation according to the suspected manufactoring errors. Results also will be compared to electrical measurements that have been performed parallel to this thesis.