Strahlenschäden und Strahlenhärte von Halbleiterdetektoren

2 PIXEL ODER STREIFEN? 5
2 Pixel oder Streifen?
Prinzipiell unterscheidet man zwischen zwei Arten von Detektoren: Pixeldetektoren und
Streifendetektoren. Jeder Detektor hat aufgrund seiner Bauart Vor- und Nachteile.
Abbildung 2: Skizze eines Streifen- und eines Pixeldetektors.
Pixeldetektoren basieren auf Pixeln mit einer Kantenlänge von 50 bis 500 µm. Durch ihre
Anordnung können sie die Koordinaten eines Teilchens in zwei Dimensionen bestimmen. Das
macht sie alternativlos in Vertexnähe. Jedes Pixel besitzt sein eigene Ausleseelektronik, was
die zweidimensionale Auslesung ermöglichet, allerdings hat dies auch einen hohen elektrischen
Leistungsbedarf pro Fläche zur Folge.
Streifendetektoren sind aus bis zu 20 cm langen, parallel angeordneten Streifen aufgebaut
mit einem Zwischenstreifenabstand (pitch) von ca 20-200 µm. Die Auslesung ist aufgrund
der Streifen-Anordnung nur eindimensional. Allerdings machen weniger Ausleseelektronikkanäle
diesen Detektor preisgünstig und somit zu einer guten Alternative in Bereichen, die
weiter entfernt vom Vertex sind. Es gibt auch 2D-Streifendetektoren, welche dann eine zweite
Streifenschicht auf der Rückseite des Detektors besitzen, die orthogonal zur Oberseite angeordnet
ist. Diese Alternative qualifiziert sich jedoch aufgrund des Herstellungsaufwandes im
Preis-Leistungs-Verhältnis nicht.
Beide Detektoren werden im CMS-Tracker eingesetzt. Wie in Abb. ?? zu erkennen, befindet
sich der Pixeldetektor unmittelbar in Vertexnähe, umgeben von unterschiedlich angeordneten
Streifendetektoren (TIB, TOB, TID und TEC). In meinem Vortrag beziehe ich mich
aussschließslich auf Streifendetektoren. In der TrackerEndCap(TEC) sind Streifendetektoren
als trapezförmige Module in Ringen auf sog. Rädern angeordnet.
Jedes einzelne Modul ist in zwei Teile unterteilt, wie in Abb. ?? zu sehen: Die Ausleseelektronik
und der Siliziumsensor. Auf dem Siliziumsensor erkennt man die einzelne Streifen,
die einzeln mit der Ausleseelektronik verbunden sind. Die aufgezeichneten Daten werden von
dort weiterverarbeitet.