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Entwicklung und Bau eines kompakten elektromagnetischen Kalorimeters

Stellberger, Achim

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PDF, German
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Abstract

In dieser Arbeit wird die Entwicklung und der Bau eines kompakten elektromagnetischen Kalorimeters beschrieben. Dieses Kalorimeter wird im H1-Detektor im sogenannten VLQ-Spektrometer zur Messung von Elektronen eingesetzt, die unter sehr kleinen Ablenkwinkeln gestreut werden. Das Kalorimeter hat die aeusseren Abmessungen von 16x18x15 cm3 (LxBxH). Um diese Kompaktheit zu erreichen, besteht die aktive Struktur des Kalorimeters aus einer Wolfram-Szintillator-Sandwichstruktur mit segmentierten Szintillatorebenen zur Messung des Auftreffpunktes. In den genannten Abmassen sind sowohl die aktive Struktur als auch die hochintegrierte Ausleseelektronik des Kalorimeters enthalten. Ein wesentlicher Teil der Arbeit bestand in der Entwicklung eines Ausleschips fuer die Verstaerkung der Signale aus den das Kalorimeter auslesenden Photodioden. Dieser Auslesechip wurde in einem 1.2 um CMOS-Prozess der Firma AMS (Austria Mikro Systeme) entwickelt und gebaut. Das Rauschverhalten der Vorverstaerker auf den Auslesechips wurde zu 226 e + 19 e/pF * C_d bestimmt, wobei C_d die Photodiodenkapazitaet ist. Das fertige Kalorimeter wurde in einem Elektronenteststrahl von 1-6 GeV Energie getestet. Der Samplingterm der Energieaufloesung wurde zu (19+-6)/sqrt{E/GeV} bestimmt, und der konstante Term zu (6.4+-3) Die grossen angegebenen Fehler sind durch Strahluntergrund des Teststrahls bedingt. Der Rauschterm der Energieaufloesung ist (234+-9) MeV. Das Kalorimeter bestizt eine exzellente Ortsaufloesung von 820 um bei einer Elektronenenergie von 6 GeV. Die Energieabhaengigkeit der Ortsaufloesung kann mit der Funktion dx=2.06 mm/sqrt{E/GeV} parameterisiert werden. Im untersuchten Energiebereich konnten keine Abweichungen des Kalorimeters von linearem Verhalten festgestellt werden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Meier, Prof. Dr. Karl-Heinz
Date of thesis defense: 23 June 1998
Date Deposited: 22 Sep 1999 00:00
Date: 1998
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Elektromagnetisches Kalorimeter Sampling-Kalorimeter Mikroelektronik Optoelektronik
Uncontrolled Keywords: ASIC Design GEANTASIC Design GEANT
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