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

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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.
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