Szintillationsdetektoren mit Silizium-Photomultipliern

Weingarten, Simon; Pretz, Jörg Johannes; Pooth, Oliver

doi:10.18154/RWTH-2018-230200

Szintillationsdetektoren mit Silizium-Photomultipliern = Szintillationdetectors with Silicon Photomultipliers

Weingarten, Simon^RWTH*

2018

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Simon Weingarten, M.Sc. RWTH Aachen University

ImpressumAachen 2018

Umfang1 Online-Ressource (iv, 117 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Pooth, Oliver (Thesis advisor)^RWTH* ; Pretz, Jörg Johannes (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-10-31

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-230200
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/749632/files/749632.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/749632/files/749632.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Detektorentwicklung (frei) ; SiPM (frei) ; Szintillator (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von Teilchendetektoren auf Basis von szintillierenden Stoffen und Silizium Photomultipliern (SiPM) für drei verschiedene Projektemit unterschiedlichen Zielsetzungen. Im ersten Projekt wurden mit Plastikszintillatoren schnelle Myon-Triggerdetektoren für die Umsetzung des Muon Track fast Tag Konzeptes am CMS-Experiment entworfen. Drei verschiedene Detektordesigns wurden im Forschungszentrum Jülich mit einem Protonenstrahl des COSY-Beschleunigers vermessen und hinsichtlich der räumlichen Verteilung von Signalhöhe, Triggereffizienz und Zeitverhalten untersucht. Der zweite Teil beschreibt die Arbeit an einer Machbarkeitsstudie über Detektoren für schnelle Neutronen mit Stilbenkristallen als Szintillator für den Einsatz in Radiographie-Anwendungen. Dank der intrinsischen Eigenschaften von Stilben ist es möglich, Neutronensignale anhand ihrer Pulsform von Photonensignalen zu unterscheiden. Im letzten Teil der Arbeit wird der Aufbau eines Detektor-Arrays auf dem Dach des Physikzentrums der RWTH Aachen zur Detektion kosmischer Luftschauer für das Teilchenphysik-Laborpraktikum des Physikstudiengangs beschrieben. Das Array aus sechs Flüssigszintillator-Detektoren wurde in Betrieb genommen und die erste Analyse zeigt anhand der Daten einer fünftägigen Messung die erfolgreiche Richtungsrekonstruktion von Luftschauern.

The presented thesis describes the development of scintillator-based particle detectors with silicon photomultipliers (SiPM) for three projects with different goals. In the first project, a plastic scintillator is used to develop fast muon triggers for the Muon Track fast Tag concept at the CMS experiment. Three detector layouts have been tested in a protonbeam of the COSY accelerator at the Forschungszentrum Jülich and analysed regarding the spacial distribution of signal height, trigger efficiency, and signal timing. The second part describes the work on detectors for fast neutrons with stilbene crystals as scintillators for the use in radiographic applications as part of a feasibility study. Due to the intrinsic scintillation properties of stilbene, it is possible to distinguish neutron and photon signals based on their pulse shape. The last part describes the installation of a detector array on the rooftop of the physics department of the RWTH Aachen University for the detection of cosmic air showers, to be used in the particle physics lab course of the physics master program. The array consisting of six liquid scintillator detectors has been commissioned and the first analysis shows the successful direction reconstruction of air showers on the basis of data from a five day measurement.

OpenAccess:
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