Optimierung der Detektorsignalverarbeitung des Gravitationsexperiments qBounce

Abstract

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde das Detektorsystem des Gravitationsexperiments qBounce weiterentwickelt und optimiert. Ziel des Experiments ist es, durch eine quantenmechanische Messmethode die Gravitation für Abstände im µm-Bereich zu vermessen. Aufbauend auf dem bestehenden System mit einem untergrundarmen Detektor wurde die analoge und digitale Detektorauslese grundlegend überarbeitet. Dabei wurden der Detektor und der Vorverstärker in ein Detektorgehäuse integriert. Die Anpassung des Vorverstärkers an den Hauptverstärker erlaubt eine höhere und lineare Verstärkung. Eine umfassende Schirmung garantiert eine weitestgehend störungsresistente Datenaufzeichnung.<br />Die Untergrundrate im Experiment konnte so auf (0,65 +/- 0,02) 10 -3 s -1 reduziert werden.<br />Die Kombination aus einem kommerziell erhältlichen ADC mit einer angepassten Interpretations- und Analyse-Software erlaubt eine schnelle und umfassende Datenaufzeichnung und Auswertung. Nach ausführlichen Tests und einer weitreichenden Charakterisierung des Systems konnte das Detektorsystem im Experiment am Institut Laue-Langevin in Grenoble/Frankreich erfolgreich eingesetzt werden.<br />

Within this master thesis, the detector system of the gravity experiment qBounce has been further developped and optimized. Building on the existing system with a background-optimized detector, the analog and digital detector readout has been substantially revised.<br />The detector and the pre-amplifier have been integrated into a detector housing. The adaptation of the pre-amplifier to the main-amplifier, permits a higher linear amplification. A comprehensive screening ensures a interference-resistant data recording. The background rate in the experiment was reduced to (0,65 +/- 0,02) 10 -3 s -1.<br />The combination of a commercially available ADC with an adjusted interpretation- and analysis-software allows rapid and comprehensive data recording and analysis. After extensive testing and characterization of this system, the detection system has been successfully used in the experiment at the Institut Laue-Langevin in Grenoble/France.