Title (deu)
Development of a fast timing barrel scintillator hodoscope using silicon photomultipliers (SiPMs) for the P̅ANDA experiment
Parallel title (deu)
Entwicklung eines schnellen Szintillator-Hodoskops mit Silizium-Photomultipliers für das P̅ANDA-Experiment
Author
Marius Constantin Chirita Mihaila
Advisor
Eberhard Widmann
Assessor
Eberhard Widmann
Abstract (deu)
Das P̅ANDA Experiment bei FAIR in Darmstadt, Deutschland, wird Antiproton-Proton Annihilationsprozesse bei einem Antiprotonen Impuls von 1.5 GeV/c bis 15 GeV/c verwenden, um die starke Wechselwirkung zu untersuchen. Der PANDA Detektor befindet sich derzeit im Bau und wird ab 2022 in Betrieb sein. Um die resultierenden Teilchen nach der Kollision genau zu indentifizieren und zwischen aufeinander-folgenden Ereignissen zu unterscheiden, braucht das Experiment ein fortgeschrittenes Detektorsystem für die Teilchenidentification.
Wir arbeiten an der Entwicklung und dem Bau eines Flugzeitdetektors, der SciTil (Scintillator Tile) Hodoscope Detektor, der im Zentralbereich (〖20〗^°-〖140〗^°) liegt und eine Fläche von ~5.7m^2 hat. Der SciTil Hodoscope Detektor wird aus 1920 Szintillatoren errichtet werden, wobei jeder Szintillator eine Dimension von 90x30x5 mm^3 hat und von Silizium Photomultipliern (SiPM) ausgelesen wird. Der Detektor muss eine Zeitauflösung unter σ=100 ps haben und darf eine maximale radiale Dicke von 2 cm aufweisen.
Die Entwicklung eines einzelnen Prototypen (Szintillator+SiPMs) ist in der Endphase. Nach der Optimierung von Szintillatormaterial, Reflexionsmaterial, Sensoren etc. ist die beste gemessene Zeitauflösung σ~50 ps, die mit 4 Hamamatsu SiPMs (S13360) in einer seriellen Verbindung erreicht wurde.
Abstract (eng)
The P̅ANDA experiment at FAIR situated in Darmstadt, Germany will use proton-antiproton collisions, with momenta ranging from 1.5 GeV/c to 15 GeV/c, for strong interaction studies. The detector is currently under construction. It will be in operation after 2022. In order to identify the charged particles accurately, and differentiate between subsequent events, the detector will need several advanced particle identification systems.
We are working on the development of a SciTil (Scintillator Tile) hodoscope detector, which will be located in the central region (20º-140º) and cover ~5.7 m^2 area. It is built out of 1920 scintillator tiles, each of which has a dimension of 90x30x5 mm^3, and is readout by Silicon Photomultipliers (SiPM). The SciTil detector will be capable of providing fast and highly accurate event timing. The requirements for this detector are an intrinsic time resolution below σ = 100 ps and a geometry which fits along 2 cm in radial direction.
The goal of this thesis is to investigate and improve the time resolution of a single scintillator tile. After optimizing the scintillator material, sensors, wrapping etc., the best time resolution we achieved was σ~50 ps with 4 Hamamatsu SiPMs S13360-3050-PE connected in series.
Keywords (eng)
time resolutiondetectorsilicon-photomultiplier
Keywords (deu)
ZeitauflösungDetektorSilizium-Photomultiplier
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
VI, 69 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
76
Study plan
Masterstudium Physik
[UA]
[066]
[876]
Association (deu)
Title (deu)
Development of a fast timing barrel scintillator hodoscope using silicon photomultipliers (SiPMs) for the P̅ANDA experiment
Parallel title (deu)
Entwicklung eines schnellen Szintillator-Hodoskops mit Silizium-Photomultipliers für das P̅ANDA-Experiment
Author
Marius Constantin Chirita Mihaila
Abstract (deu)
Das P̅ANDA Experiment bei FAIR in Darmstadt, Deutschland, wird Antiproton-Proton Annihilationsprozesse bei einem Antiprotonen Impuls von 1.5 GeV/c bis 15 GeV/c verwenden, um die starke Wechselwirkung zu untersuchen. Der PANDA Detektor befindet sich derzeit im Bau und wird ab 2022 in Betrieb sein. Um die resultierenden Teilchen nach der Kollision genau zu indentifizieren und zwischen aufeinander-folgenden Ereignissen zu unterscheiden, braucht das Experiment ein fortgeschrittenes Detektorsystem für die Teilchenidentification.
Wir arbeiten an der Entwicklung und dem Bau eines Flugzeitdetektors, der SciTil (Scintillator Tile) Hodoscope Detektor, der im Zentralbereich (〖20〗^°-〖140〗^°) liegt und eine Fläche von ~5.7m^2 hat. Der SciTil Hodoscope Detektor wird aus 1920 Szintillatoren errichtet werden, wobei jeder Szintillator eine Dimension von 90x30x5 mm^3 hat und von Silizium Photomultipliern (SiPM) ausgelesen wird. Der Detektor muss eine Zeitauflösung unter σ=100 ps haben und darf eine maximale radiale Dicke von 2 cm aufweisen.
Die Entwicklung eines einzelnen Prototypen (Szintillator+SiPMs) ist in der Endphase. Nach der Optimierung von Szintillatormaterial, Reflexionsmaterial, Sensoren etc. ist die beste gemessene Zeitauflösung σ~50 ps, die mit 4 Hamamatsu SiPMs (S13360) in einer seriellen Verbindung erreicht wurde.
Abstract (eng)
The P̅ANDA experiment at FAIR situated in Darmstadt, Germany will use proton-antiproton collisions, with momenta ranging from 1.5 GeV/c to 15 GeV/c, for strong interaction studies. The detector is currently under construction. It will be in operation after 2022. In order to identify the charged particles accurately, and differentiate between subsequent events, the detector will need several advanced particle identification systems.
We are working on the development of a SciTil (Scintillator Tile) hodoscope detector, which will be located in the central region (20º-140º) and cover ~5.7 m^2 area. It is built out of 1920 scintillator tiles, each of which has a dimension of 90x30x5 mm^3, and is readout by Silicon Photomultipliers (SiPM). The SciTil detector will be capable of providing fast and highly accurate event timing. The requirements for this detector are an intrinsic time resolution below σ = 100 ps and a geometry which fits along 2 cm in radial direction.
The goal of this thesis is to investigate and improve the time resolution of a single scintillator tile. After optimizing the scintillator material, sensors, wrapping etc., the best time resolution we achieved was σ~50 ps with 4 Hamamatsu SiPMs S13360-3050-PE connected in series.
Keywords (eng)
time resolutiondetectorsilicon-photomultiplier
Keywords (deu)
ZeitauflösungDetektorSilizium-Photomultiplier
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
76
Association (deu)
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