DIAMANT- UND SILIZIUM- DETEKTORKALIBRIERUNGMein Praktikum am CERN

Inhalt• Das ALAS IBL- Upgrade• Funktionsweise von Halbleiterdetektoren• Detektorarten und -aufbau• Verwendete Aufbauten• Kalibrierung

• Tuningschritte• Ergebnisse

• Threshold- Tuning• Noise, Signal- Noise• GDac, TDac• IF, FDac

• Quellen

Alexander Held 2

Das ATLAS IBL- Upgrade• Silizium-Pixel-Detektoren im innersten Teil von ATLAS

(~5cm vom Ereignis entfernt)• Bestrahlung schadet den Detektoren

Alexander Held 3

Funktionsweise von Halbleiterdetektoren• Dotierung des Materials• Raumladungszone, elektrisches Feld

Alexander Held 4

Funktionsweise von Halbleiterdetektoren• Kristall zwischen zwei Elektroden• Ionisierendes Teilchen erzeugt Elektron- Loch- Paare, die

abgesaugt werden

Alexander Held 5

Detektorarten und -aufbau• Silizium- Pixel

• Günstig, aber wenig strahlungsresistent• Silizium- 3D

• Teurer und resistenter• Diamant- Pixel

• Sehr teuer, aber resistent

Alexander Held 6

Verwendete Aufbauten• USBPix• TurboDAQ

Alexander Held 7

Kalibrierung• Fabrikationsunterschiede, Noise, Pixel müssen einzeln

kalibriert werden• Kalibriert wird nicht der Detektor, sondern eigentlich die

Frontendelektronik• Verändert werden können:

• Threshold (GDac, TDac)• TOT (IF, FDac), 1 MIB 30 TOT≙

• Software

Alexander Held 8

Kalibrierung - Tuningschritte• Digital Scan

• Threshold Scan 0• IF- Tune

• Threshold Scan 1• GDac- Tune

• Threshold Scan 2• TDac- Tune 0

• Threshold Scan 3• FDac- Tune

• Threshold Scan 4• TDac- Tune 1

• Threshold Scan 5

Alexander Held 9

Ergebnisse - Threshold Tuning• Threshold erst immer gleich, dann bei hohem Target

relativ genau, schlussendlich sehr gut

Alexander Held 10

Ergebnisse - Threshold Tuning• Tuning wird bei niedrigerem Target- Threshold schlechter• Unterschied TurboDAQ- USBPix

Alexander Held 11

Ergebnisse - Noise, Signal- Noise• Noise steigt bei niedrigerem Threshold• Gutes S/N- Verhältnis bei Diamanten

Alexander Held 12

Ergebnisse – GDac, TDac• GDac stoppt immer bei 6• TDac wirkt ausgleichend

Alexander Held 13

Ergebnisse - IF, FDac • FDac-Werte bei Diamantdetektoren seltsam

Alexander Held 14

Noch Fragen?• Danke für die Aufmerksamkeit, vor allem aber

• Vielen Dank für das Praktikum, besonders an meinen Betreuer Christian Gallrapp!!

Alexander Held 15

Quellen• https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Main/CernAtlasPixelSensorsRD• https://twiki.cern.ch/twiki/pub/Main/CernAtlasPixelSensorsRD/cern-setup01.pdf• https://twiki.cern.ch/twiki/pub/Main/CernAtlasPixelSensorsRD/USBPixSetup.jpg• http://personalpages.to.infn.it/~rivero/tesi/Master_Thesis_Fabio_Rivero.pdf• https://twiki.cern.ch/twiki/pub/Main/DanielDobos/DanielDobosDiplomaThesis.pdf• http://www.atlas.ch/photos/atlas_photos/selected-photos/full-detector/

0803012_01-A4-at-144-dpi.jpg• http://silicondetector.org/download/attachments/38897024/

phansson_sensor_testing_slac_pixel_090309.pdf?version=1• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/2/22/Schema_-_n-

dotiertes_Silicium.svg/200px-Schema_-_n-dotiertes_Silicium.svg.png• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/0/0d/Schema_-_p-

dotiertes_Silicium.svg/200px-Schema_-_p-dotiertes_Silicium.svg.png• http://icanhascheezburger.files.wordpress.com/2010/04/funny-pictures-kitten-

wonders-about-everything.jpg

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