Chipentwicklung fu127 ur Pixel - Prof. Dr. Norbert Wermes ...

Einleitung
Detektoren für ionisierende Strahlung sind eines der Grundgerüste der experimentellen
Teilchenphysik. Kontinuierliche Fortschritte und Entwicklungen in
der Detektorphysik haben allerdings auch zu vielen Anwendungen au erhalb
der Teilchenphysik geführt.
Insbesondere sind Halbleiterdetektoren, die als moderne \Festkörper-Ionisationskammern"
durch ihre hohe Wechselwirkungswahrscheinlichkeit mit ionisierender
Strahlung Vorteile bieten, aus vielen Gebieten der modernen Wissenschaften
nicht mehr wegzudenken. Streifen- oder Pixeldetektoren ermöglichen
es, ortsaufgelöste Messungen mit µm-Genauigkeit durchzuführen.
Die Röntgenbildgebung in Medizin, Sicherheitssystemen und Materialwissenschaften
pro tiert besonders von modernen Halbleiterdetektoren. Mobile
Detektorsysteme erlauben es, Werkstoffprüfungen ortsunabhängig durchzuführen.
Sicherheitssysteme ermöglichen nicht nur dreidimensionale Röntgenbildgebung
von Objekten, sondern erkennen mittels spektroskopischen Verfahren
gezielt chemische Verbindungen.
In der Medizin wird die höhere Nachweise zienz und der grö ere dynamische
Bereich von Halbleiterdetektoren gegenüber Film-Folien-Systemen geschätzt.
Die daraus resultierende höhere Empfindlichkeit und der grö ere Belichtungsspielraum
erlauben es, die Dosisbelastung für einen Patienten gering zu
halten. Die schnelle Bildwiedergabe und die digitale Erfassung von Bilddaten
ermöglicht Computertomographie, mittels welcher eine dreidimensionale
Objektrekonstruktion möglich ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die modernen Methoden der Chipentwicklung
zur Erstellung von Detektorelektronik für Pixel- und Mikrostreifendetektoren
erlernt und angewendet. Für zwei Projekte, die sowohl teilchenphysikalische
als auch für biomedizinische Anwendungen haben, wurden Schaltungen
entworfen und Chips fertiggestellt.
Die Arbeit ist folgendermaßen gegliedert:
Im ersten Kapitel wird eine spezielle Digitallogik-Familie vorgestellt.
Bei der Entwicklung von integrierten analogen und digitalen Systemen
müssen besondere Ma nahmen ergriffen werden, um sensible analoge
Schaltungen vor kapazitivem Übersprechen durch Digitalelektronik zu
schützen. Insbesondere ist eine räumliche Trennung von analogen und
digitalen Schaltungen bei Pixel- und Streifenchips nicht mehr möglich.