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

7.3. ALiBaVa - Binäre Interpretation 57
1 ,8
1 ,6
F T H 2 0 0 P , F = 1 x 1 0 1 5 n e q
/c m ²
1 ,4
1 ,2
1 ,0
0 ,8
0 ,6
6 0 0 V , m ittle re C lu s te rb re ite (S tre ife n )
6 0 0 V , E ffiz ie n z
9 0 0 V , m ittle re C lu s te rb re ite (S tre ife n )
9 0 0 V , E ffiz ie n z
0 ,4
0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 1 0 0 0 0
S c h w e llw e rt (e -)
Abbildung 7.13.: Binäre Interpretation: Mittlere Clusterbreiten und Effizienz über binärem
Schwellwert für einen mit F = 1 × 10 15 n eq /cm 2 bestrahlten
FTH200P Sensor
7.3.3. Diskussion der Ergebnisse
Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass für unbestrahlte Sensoren das Auslesen der Siliziumstreifen
binär erfolgen kann, ohne dass dabei die Anzahl der gefundenen Cluster
gegenüber dem bisherigen analogen Verfahren sinkt. Der Auslesechip muss dazu einen
Schwellwert für die Signalhöhe verwenden, der zwischen 4000 und 8000 Elektronen liegt.
Dies gilt bei einer Sensordicke von 200 µm und bei senkrechtem Teilcheneinfall. Innerhalb
dieses Bereichs verringert sich die mittlere Clusterbreite linear mit der Erhöhung
des Schwellwerts, was zur Verbesserung der Auflösung genutzt werden kann. Aufgrund
des Einflusses des Magnetfeldes bewegen sich geladene Teilchen im Spurdetektor auf
gekrümmten Bahnen und treffen daher selten senkrecht auf den Sensor. Der Einfluss des
Einfallswinkels auf die Signale wird daher in Abschitt 7.4 näher untersucht.
Der qualitative Verlauf der Effizienz des binären Verfahrens bei unbestrahlten Sensoren
und Verwendung von Schwellwerten, die im angegebenen Bereich liegen, lässt darauf
schließen, dass die gefundenen Cluster durch Teilchendurchgänge induziert wurden und
damit auf gewünschten Signalen basieren. Der deutlichste Effekt nach der Bestrahlung
der Sensoren ist die Verkleinerung des Bereichs, in dem die Effizienz gegenüber dem
bisherigen analogen Verfahren gleich groß ist. Im Bereich von 4000 bis 6000 Elektronen
kann der Schwellwert so eingestellt werden, dass die gewünschte mittlere Clusterbreite
gemessen wird ohne dass eine signifikante Zahl von Clustern dadurch gewonnen wird
oder verloren geht. Für die Konfiguration der Schwellwertoptimierung (engl. trimming)
des CBC-Chips erscheint ein Schwellwert von 4000 e − bis 4500 e − sinnvoll. Hierbei werden
für alle Bestrahlungsstufen wenige rauschinduzierte Cluster bei gleichzeitig relativ
großen mittleren Clusterbreiten erfasst.
In jedem Fall ist zu beachten, dass die Signale und das Rauschen neben der Sensorgeometrie
signifikant von dem verwendeten Auslesechip abhängig sind. Daher sind mögliche
Kandidaten solcher Chips umfangreich im Hinblick auf ihre Rauschcharakteristik,
ihr Signalansprechverhalten und ihre Effizienz zu untersuchen. Es ist ferner zu beachten,
dass für die hier verwendete binäre Interpretation Daten verwendet wurden, die mit
analogem Verfahren gewonnen wurden, bei denen die Pedestal- und Common-Mode-
Werte vorab herausgerechnet worden sind. Ein zukünftig verwendeter binärer Auslesechip
muss auch diese Aufgaben selbst übernehmen, soweit sie hierbei relevant sind.