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

72 8. Zusammenfassung und Ausblick
Nach Auswertung einer Vielzahl von Messungen kann festgestellt werden, dass eine binäre
Datenerfassung ohne signifikanten Verlust an Effizienz möglich erscheint. Zu beachten
ist, dass die Anzahl gefundener Cluster wesentlich vom gewählten Signalschwellwert
abhängt. Liegt dieser zu niedrig, so werden falsche Cluster durch Signalrauschen identifiziert.
Liegt er zu hoch, so reicht das Signal von Teilchendurchgängen nicht immer, um
ein binäres Signal am Chip zu erzeugen. Dazwischen liegt ein Bereich, in dem die Anzahl
der gefundenen Cluster gleich hoch ist, wie mit dem bisherigen analogen Verfahren. Bei
unbestrahlten Sensoren ist dieser Bereich so groß, dass der Schwellwert zusätzlich dazu
benutzt werden kann, die mittlere Clusterbreite zu optimieren. Bei bestrahlten Sensoren
verkleinert sich dieser Bereich in Abhängigkeit der Bestrahlungsfluenz.
Aus geometrischen Betrachtungen ergibt sich eine Ortsauflösung bei binärer Datennahme
von Strei f enabstand/ √ 12. Sie kann verbessert werden, indem die Clusterbreite als
zusätzliche Information in die Berechnung einbezogen wird. Zwei-Streifen-Cluster erreichen
eine besonders gute Ortsauflösung, da sie vorwiegend bei Teilchendurchgängen in
einem schmalen Bereich zwischen den Streifen auftreten. Der Signalschwellwert sollte
daher bei ungefähr 4000 e − eingestellt werden, da der relative Anteil von zwei-Streifen-
Clustern bei diesem Schwellwert besonders groß, gleichzeitig die Zahl rauschinduzierter
Cluster sehr gering ist. Zusätzlich muss bei hochbestrahlten Sensoren beachtet werden,
dass die Versorgungsspannung möglichst hoch gewählt wird, um die Zahl von zwei-
Streifen-Clustern zu vergrößern.
Im Höhenstrahlungsteleskop wurden über einen Zeitraum von neun Monaten bei verschiedenen
Messungen insgesamt über 8 Millionen Ereignisse erfasst und ausgewertet. Dazu
wurden umfangreiche Anpassungen an der Analysesoftware EUTelescope vorgenommen,
damit Daten von MSSD-Sensoren verarbeitet werden können. Besonderen Wert wurde
bei der Analyse auf den Einfluss des Einfallswinkels auf die Clusterbreite, das Clustersignal
sowie das Hauptstreifensignal gelegt.
Es konnte gezeigt werden, in welchem Maß sich die Cluster im Mittel je nach Streifenabstand
über dem Einfallswinkel verbreitern. Für dünne Sensoren mit Materialstärke
200 µm dominieren für die zu erwartenden Einfallswinkel 1-Streifen-Cluster. Im Bezug
auf die Frage, wie sich ein binäres Auslesesystem auswirkt, wurde die Hauptstreifenladung
untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Hauptstreifenladung mit zunehmendem
Einfallswinkel sinkt, da sich das Signal auf mehr Streifen verteilt. Eine Steigerung
des Signals aufgrund der verlängerten Wegstrecke kann für die gesamte Clusterladung
festgestellt werden, spielt bei der Hauptstreifenladung jedoch nur eine untergeordnete
Rolle.
Über die Messergebnisse an MSSD hinaus kann festgestellt werden, dass das Höhenstrahlungsteleskop
aufgrund seiner homogenen Sensorausleuchtung und seines großen
Einfallswinkelbreichs eine Ergänzung zu Teststrahlmessungen darstellt. Die geringere
Ereignisrate muss durch einen langfristigen Betrieb des Systems ausgeglichen werden,
wobei gezeigt werden konnte, dass das vorhandene System für den Dauerbetrieb geeignet
ist. Damit sind auch Langzeittests an Sensormodulen möglich. Es erscheint daher
sinnvoll, zukünftige Sensor- und Modulkonzepte im Teleskop zu untersuchen.