Fakultät für Physik und Astronomie - Upgrade/Reorganisation www ...

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Physikalischer Hintergrund 5
2.1 Wechselwirkung von Photonen mit Materie . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Linearer Schwächungskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Photoabsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Compton-Streuung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.4 Rayleigh-Streuung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.5 Paarbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Grundlagen von Halbleiterdetektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Grundlagen der Signalverarbeitung 12
3.1 Vorverstärkerpuls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 Analoge Signalverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3 Digitale Elektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.4 Digitale Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4.1 Allgemein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4.2 Digitaler RC-Filter (Tiefpass) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.4.3 Digitaler CR-Filter (Hochpass) . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.4 Digitaler CR-RC n -Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.5 Digitaler CF-Diskriminator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.6 Moving Average Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.7 Trapezfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4.8 Gaussfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4.9 Polynomfit-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4.10 Exponentialfit-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.5 Pulsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.5.1 Bestimmung von Pulshöhe und -Position . . . . . . . . . . . . 31
3.5.2 Validierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.5.3 Alternativer Algorithmus zur Pulshöhenbestimmung und Validierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.5.4 Pulshöhenbestimmung ohne Validierung . . . . . . . . . . . . 35
3.5.5 Sättigungsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5.6 Bestimmung des Nulldurchgangs beim CFD . . . . . . . . . . 35
3.5.7 Baselineabschätzung: Mittelwert über den Beginn des Signals . 35
3.5.8 Baselineabschätzung: Minimum neben Peak . . . . . . . . . . 36
3.5.9 Fit des Eingangspulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36