IEKP-KA/2013-4 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

34 6. Signalmessungen
Äußere Einflüsse rufen auch ein gemeinsames Springen der Signalwerte aller Streifen (s)
in einem Ereignis (i) hervor:
CM i = 1 N
N
∑ (ADC s,i − P s ) (6.3)
s=1
Dieser Effekt wird Common-Mode (CM i ) genannt und muss ebenfalls herausgerechnet
werden, um das Common-Mode korrigierte Rauschen zu erhalten:
N s = √ 1 N
N
∑ (ADC s,i − P s − CM i ) 2 (6.4)
i=1
6.1.3. Signal und Cluster
Die nach Abzug von Pedestal und Common Mode verbleibende ADC-Werte werden als
Signale von Teilchendurchgängen interpretiert, wenn sie deutlich größer als der mittlere
Rauschwert sind. Als Schwellwert wird üblicherweise ein Signal, welches fünfmal größer
als der Rauschwert ist, für den Streifen mit dem größten Signal festgelegt. Benachbarte
Steifen, deren Signal mindestens zweimal größer als das Rauschen ist, werden dem Teilchendurchgang
ebenfalls zugeordnet. Bei einem Teilchendurchgang können somit ein
einzelner Streifen oder mehrere nebeneinander liegende Streifen ein Signal auffangen.
Zusammen genommen stellen die getroffenen Streifen den Cluster dar. Das summierte
Signal aller Streifen eines Clusters wird mit ADC cl bezeichnet.
6.1.4. Signal-zu-Rausch-Verhältnis
Neben der Auflösung ist die Effizienz eines Spurdetektors eines seiner wichtigsten Eigenschaften.
Für einen zuverlässigen Nachweis von durchgegangenen Teilchen ist daher ein
möglichst hohes Signal verbunden mit einem möglichst niedrigen Rauschen notwendig.
Ein Maß für die Nachweisfähigkeit ist demnach das Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis für jedes Ereignis (SNR i ) kann berechnet werden, indem
das Signal aller dem Cluster zugeordneter Streifen summiert wird, und durch das
summierte Rauschen dieser Streifen dividiert wird:
SNR i = ADC cl
N cl
(6.5)
6.1.5. Ursachen für Rauschen und das ENC-Konzept
Quelle, soweit nicht anders angegeben: [Har08].
Verschiedene Faktoren nehmen Einfluss auf das Signalrauschen. Zur Beschreibung dieser
Effekte existiert das ENC 1 -Konzept. Zum Vergleich des Rauschens mit dem Signal,
welches durch Teilchendurchgänge erzeugt wird, ist der Wert des ENC in Elektronen
angeben. Der ENC ist als Quadratsumme definiert:
√
ENC = ENCC 2 + ENC2 I L
+ ENCR 2 P
+ ENCR 2 S
(6.6)
Die vier einzelnen Faktoren werden im Folgenden eingeführt.
1 Abkürzung (engl.): Equivalent Noise Charge