Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

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$Planungsraster FP C SoSe2013 Di. 13:30-18:00 h Gruppe \ Tag 9.4 ...$

8. Fazit und Ausblick der einzelnen Verstärkerstufen in der Frequenzbasis, mit deren Hilfe sich Aussagen über die Stabilität dieser Stufen machen lassen. Es wurden Kriterien vorgestellt, deren Verletzung unweigerlich zu Artefakten in der Pulsform oder zu fortwährender Oszillation des Schaltkreises führen. Werden diese Stabilitätskriterien eingehalten, ist es möglich, die Verstärker stabil zu betreiben, wenn keine weiteren gravierenden Schwachstellen in der übrigen Beschaltung bestehen. Es wurde eine Methode vorgestellt, mit der sich mit geringen systematischen Fehlern das exakte Verhalten der Dioden unabhängig von einem Szintillatorkristall untersuchen lässt. Diese Kalibration der Verstärker wurde nur durch die deutliche Reduktion des Rauschens möglich. Es ist damit möglich, sämtliche Parameter in der Lichtauslesekette des Kalorimeters bis auf die Primäre Effizienz des Szintillatormaterials zu bestimmen, wenn eine weitere Kalibration der zusammengesetzten Kalorimeterzelle aus Szintillator und Diode vorliegt. So kann leicht untersucht werden, an welchem Glied der Kette von der Lichterzeugung im Szintillator, der Propagation durch den Kristall und die die optische Ankopplung der Diode an diesen Kristall bei einzelnen Zellen übermäßige Verluste auftreten, die daraufhin im Prinzip zielgerichtet behoben werden können. Konkret kann unterschieden werden, ob eine schlechte Auflösung eines Kristall aus mangelhafter optischer Ankopplung, aus einer stärker rauschenden Diode, eines stärker rauschenden Verstärkers oder aus Unterschieden in der individuellen Bestückung der Verstärker resultiert. Es konnte gezeigt werden, dass Unterschiede zwischen den einzelnen hergestellten Verstärkern innerhalb der Messgenauigkeit nicht für die beobachtete Varianz unter den 16 Kalorimeterzellen verantwortlich sind. Vielmehr sind die Versträker innerhalb der Messgenauigkeit nahezu gleich. Die Anforderung an die Auflösung des Kalorimeters von 50 MeV aus [18] kann zusammen mit den Daten aus [21] und dieser Arbeit als erfüllt angesehen werden, da sowohl die Auflösung des Szintillators an sich als auch die elektronisch bedingte Auflösung weit genug unter dieser Grenze bleiben. Da bei Messungen mit einer radioaktiven 228 Th-Quelle bereits jetzt ein Signalüberschuss gegenüber dem Untergrund messbar ist, kann eine weitere Beschäftigung mit der Auswertung der Daten eventuell noch zu einer zuverlässigen Kalibration des Kalorimeters führen, auch wenn dies in dieser Arbeit nur teilweise gelungen ist. In einer weiteren Iteration ab dem Wintersemester 2013/2014 ist eine Erweiterung des Kalorimeters auf 144 Zellen aus je einem ganzen BGO-Kristall des L3-Experiments geplant, während in dieser Arbeit nur halbierte Kristalle verwendet wurden. In der neuen Version wird die Anordnung der Kristalle deutlich leichter und regelmäßiger ausfallen, was die Simulation mittels Geant4 stark vereinfacht. Das inaktive Volumen zwischen den Kristallen wird damit geringer werden. Neue Herausforderungen ergeben sich aus der Verwendung älterer PIN-Dioden, die nicht völlig an die Qualitätsstandards bezüglich Anschlusskapazität und Dunkelstrom der hier verwendeten Dioden heran reichen. Zudem nehmen die Dioden auf der Oberfläche eines kompletten L3-Kristalls einen geringen Flächenanteil an, sodass ein geringerer Anteil des erzeug- 84
ten Lichts die aktive Fläche der Dioden erreicht. Die besagten Dioden sind derzeit noch sehr dauerhaft mittels optischem Zement auf den 144 Kristallen befestigt, sodass ein Austausch einerseits einen fünfstelligen Betrag in Euro in Anspruch nehmen würde, als auch die Gefahr bergen, die kostspieligen Kristalle selbst zu beschädigen. Es wird daher ein sehr gut durchdachter Verstärker nötig sein, um die geringere Lichtmenge bei stärkerem Rauschen zu messen. 85
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Aufbau und Optimierung eines BGO-Ka
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Inhaltsverzeichnis 4. Verwendete Pr
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1. Einleitung Krebs gehört in den
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2. Grundlagen 2.1. Wechselwirkung v
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2.1. Wechselwirkung von Teilchen in
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2.3. Identifizierung von Teilchen i
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2.4. Szintillation 2.4.2. Organisch
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2.6. Elektronik 2.5.2. Lawinenphoto
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2.6. Elektronik wird auf ein Refere
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2.6. Elektronik Spannungsverstärke
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2.6. Elektronik Abbildung 2.4.: Bod
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2.6. Elektronik Nyquist-Kriterium A
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2.6. Elektronik Rauschen eines ladu
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2.6. Elektronik spezifiziert, welch
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2.6. Elektronik A f berechnen. Mit
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Seite 36 und 37: 3. Messgeräte und weiteres Equipme
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Seite 44 und 45: 5. Aufbau des Flugzeitspektrometers
Seite 50 und 51: 6. Simulationen Abbildung 6.1.: Sim
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Seite 64 und 65: 7. Messungen 7.4.2. Aufbau Diode un
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Seite 68 und 69: 7. Messungen Entries 7 Distribution
Seite 70 und 71: 7. Messungen entries Cosmic Muon Sp
Seite 72 und 73: 7. Messungen mode - pedestal in qdc
Seite 74 und 75: 7. Messungen in MeV erhält. Abbild
Seite 76 und 77: 7. Messungen Mit einer Photosensiti
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Seite 80 und 81: 7. Messungen Tabelle 7.3.: Ergebnis
Seite 83: 8. Fazit und Ausblick Im Laufe dies
Seite 88 und 89: A. Anhang L_series 2 4 { l s e r i
Seite 90 und 91: A. Anhang RbA inA 1 {R_bias} R101 V
Seite 92 und 93: A. Anhang ∗^^^^^^^^ End o f i n c
Seite 94 und 95: A. Anhang Abbildung A.2.: Definitio
Seite 96 und 97: A. Anhang Tabelle A.2.: Kalibration
Seite 99 und 100: Abbildungsverzeichnis 2.1. Ein inve
Seite 101: Tabellenverzeichnis 2.1. Kennzahlen
Seite 105: Index BGO, 14, 49, 61 kosmische Myo
Seite 108 und 109: Literaturverzeichnis [14] Green, Ti
Seite 110 und 111: Literaturverzeichnis [38] Terhorst,
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