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

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68 7. Auswertung 7.4.6. Cluster-Hauptstreifen-Ladung Die Betrachtung der Hauptstreifenladung ist von besonderem Interesse, da bei einer möglichen zukünftigen binären Ausleseelektronik und bei entsprechend dünnen Sensoren die 1-Streifen-Cluster den Hauptteil der Cluster ausmachen werden. Untersucht wird die Höhe des Signals auf dem Hauptstreifen, damit abgeschätzt werden kann, wie hoch ein Schwellwert bei der binären Datenerfassung gesetzt werden kann. Zu erwarten ist, dass das mittlere Signal des Hauptstreifens mit steigendem Einfallswinkel abnimmt, da sich das Signal auf mehr Streifen verteilt. Dieser Effekt sollte besonders bei Regionen mit geringem Streifenabstand auftreten. Die Abbildungen 7.40 bis 7.42 zeigen die gefundenen Näherungen. Im Anhang auf Seite 84 sind die zugrunde liegenden Werte aufgeführt. 1 6 0 0 0 1 7 0 0 0 M ittle re H a u p ts tre ife n la d u n g (e -) 1 5 0 0 0 1 4 0 0 0 1 3 0 0 0 1 2 0 0 0 1 1 0 0 0 F T H 2 0 0 Y R e g io n 4 (7 0 µ m ) R e g io n 8 (7 0 µ m ) R e g io n 1 2 (7 0 µ m ) R e g io n 3 (8 0 µ m ) R e g io n 7 (8 0 µ m ) R e g io n 1 1 (8 0 µ m ) R e g io n 1 (1 2 0 µ m ) R e g io n 5 (1 2 0 µ m ) R e g io n 9 (1 2 0 µ m ) M ittle re H a u p ts tre ife n la d u n g (e -) 1 6 0 0 0 1 5 0 0 0 1 4 0 0 0 1 3 0 0 0 1 2 0 0 0 F T H 2 0 0 N R e g io n 4 (7 0 µ m ) R e g io n 8 (7 0 µ m ) R e g io n 1 2 (7 0 µ m ) R e g io n 3 (8 0 µ m ) R e g io n 7 (8 0 µ m ) R e g io n 1 1 (8 0 µ m ) R e g io n 1 (1 2 0 µ m ) R e g io n 5 (1 2 0 µ m ) R e g io n 9 (1 2 0 µ m ) 1 0 0 0 0 0 ,0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 In k lin a tio n (ra d ) 1 1 0 0 0 0 ,0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 In k lin a tio n (ra d ) Abbildung 7.40.: Mittlere Cluster- Hauptstreifenladung des FTH200Y MSSD über dem Einfallswinkel 1 7 0 0 0 Abbildung 7.41.: Mittlere Cluster- Hauptstreifenladung des FTH200N MSSD über dem Einfallswinkel 1 3 0 0 0 M ittle re H a u p ts tre ife n la d u n g (e -) 1 6 0 0 0 1 5 0 0 0 1 4 0 0 0 1 3 0 0 0 1 2 0 0 0 1 1 0 0 0 F T H 2 0 0 P R e g io n 4 (7 0 µ m ) R e g io n 8 (7 0 µ m ) R e g io n 1 2 (7 0 µ m ) R e g io n 3 (8 0 µ m ) R e g io n 7 (8 0 µ m ) R e g io n 1 1 (8 0 µ m ) R e g io n 1 (1 2 0 µ m ) R e g io n 5 (1 2 0 µ m ) R e g io n 9 (1 2 0 µ m ) R e g io n 2 (2 4 0 µ m ) R e g io n 6 (2 4 0 µ m ) R e g io n 1 0 (2 4 0 µ m ) M ittle re H a u p ts tre ife n la d u n g (e -) 1 2 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 9 0 0 0 8 0 0 0 F T H 2 0 0 P F = 1 x 1 0 1 5 n e q /c m ² R e g io n 4 (7 0 µ m ) R e g io n 8 (7 0 µ m ) R e g io n 1 2 (7 0 µ m ) R e g io n 3 (8 0 µ m ) R e g io n 7 (8 0 µ m ) R e g io n 1 1 (8 0 µ m ) R e g io n 1 (1 2 0 µ m ) R e g io n 5 (1 2 0 µ m ) R e g io n 9 (1 2 0 µ m ) 1 0 0 0 0 0 ,0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 In k lin a tio n (ra d ) 0 ,0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 In k lin a tio n (ra d ) Abbildung 7.42.: Mittlere Cluster- Hauptstreifenladung des FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Abbildung 7.43.: Mittlere Cluster-Ladung des bestrahlten FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Bei allen Sensoren ist deutlich zu erkennen, dass das Signal des Hauptstreifens bei Regionen mit kleinem Streifanabstand über dem Einfallswinkel abfällt. Dieser Effekt verringert sich mit dem Streifenabstand. Beim Sensor FTH200P, bei dem auch die Regionen mit einem Streifanabstand von 240 µm ausgelesen worden sind, zeigt sich ein konstantes Signal des Hauptstreifens bei sehr großen Streifenabständen über dem Einfallswinkel. Der Sensor vom Typ FTH200N liefert ein Hauptstreifensignal, welches etwa 1000 Elektronen über dem Signal der P-Typ Sensoren liegt. Das mittlere Signal der Hauptstreifen ist zur Beurteilung einer möglichen binären Auslesung der Daten nicht ausreichend. Insbesondere Signale, die deutlich unterhalb dieses Mittelwerts liegen, müssen separat betrachtet werden. Dazu werden die Signale in 2D- Histogrammen aufgetragen. Exemplarisch stellen Abbildung 7.44 bis 7.47 die Histogram-
clusterSeedSignalXAngle2D_5 clusterSeedSignalXAngle2D_7 7.4. Höhenstrahlungsteleskop 69 me der Regionen 5 und 7 des FTH200P Sensors im unbestrahlten und hochbestrahlten Fall dar. Hauptstreifenladung (e-) 60000 50000 40000 30000 Entries 10914 45 40 35 30 25 20 Hauptstreifenladung (e-) 60000 50000 40000 30000 clusterSeedSignalXAngle2D_5 Entries 6544 22 20 18 16 14 12 10 20000 15 20000 8 10000 10 5 10000 6 4 2 0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Inklination (rad) 0 0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Inklination (rad) 0 Abbildung 7.44.: 2D-Histogramm der Cluster-Hauptstreifenladung der Region 5 des unbestrahlten FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Abbildung 7.45.: 2D-Histogramm der Cluster-Hauptstreifenladung der Region 5 des hochbestrahlten FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Hauptstreifenladung (e-) 60000 50000 40000 Entries 7769 30 25 20 Hauptstreifenladung (e-) 60000 50000 40000 clusterSeedSignalXAngle2D_7 Entries 5044 20 18 16 14 12 30000 15 30000 10 20000 10 20000 8 6 10000 5 10000 4 2 0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Inklination (rad) 0 0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Inklination (rad) 0 Abbildung 7.46.: 2D-Histogramm der Cluster-Hauptstreifenladung der Region 7 des unbestrahlten FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Abbildung 7.47.: 2D-Histogramm der Cluster-Hauptstreifenladung der Region 7 des hochbestrahlten FTH200P MSSD über dem Einfallswinkel Im unbestrahlten Fall ist deutlich erkennbar, dass das Maximum der Signalverteilung bei steigendem Einfallswinkel leicht abfällt. Der gleiche Effekt tritt beim hochbestrahlten MSSD weniger deutlich auf. Die Verteilung der Hauptstreifenladung beginnt beim hochbestrahlten MSSD direkt an der Kante des Rausch-Schwellwerts. Somit muss davon ausgegangen werden, dass schwache Signale nicht mehr deutlich genug über dem Rauschen hervortreten und dadurch verloren gehen.
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