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Diplomarbeit: Zusammenfassung

Hinweis: Dieser Text stammt aus dem Jahr 1999 und stellt nicht mehr den aktuellen Stand der Wissenschaft dar!

Detektor-Systeme, die in der modernen Gammaspektroskopie benutzt werden, sind zusammengesetzt aus einer großen Zahl von Germaniumdetektoren, umrundet von einem dicken Bismut-Germanat-Schild (BGO) zur Unterdrückung des Compton-Untergrundes. Die höchste auf diese Art erreichte absolute Detektoreffizienz ist etwa 10 % für Gamma-Strahlen mit einer Energie von 1 MeV. Höhere Effizienzen können nur durch Vermeidung des BGO-Schildes erreicht werden, so dass der gesamte Raumwinkel um die Strahlenquelle mit Germaniumdetektoren abgedeckt wird. Solch ein Array kann die benötigte Leistung (im Sinne von hoher Detektoreffizienz und geringem Compton-Untergrund) nur erreichen, wenn es in einem ortsempfindlichen Modus mit guter Ortsauflösung betrieben werden kann. Nur so werden die Positionen jener Punkte gefunden, wo die Gammastrahlen ihre Energie abgeben. Die Rekonstruktion der Abfolge von Wechselwirkungen, die zur Identifikation eines Ereignisses führt, wird "gamma-ray-tracking" genannt. Ein auf diese Art arbeitendes Germanium-Array könnte eine absolute Detektoreffizienz von etwa 50 % erreichen und wäre dann das wichtigste Experimentiergerät des nächsten Jahrzehnts zur Untersuchung der Kernstruktur.

Ein wichtiger einleitender Schritt für diese Entwicklungen ist, die erreichbare Ortsauflösung in einem realen Detektor zu testen. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau der Hardware und den Software-Tools zur Durchführung eines solchen Tests mit einem hochsegmentierten, großvolumigen Germaniumdetektor, der in Italien von der MARS-Forschungsgruppe gekauft wurde. Die Hardware besteht aus Flash-ADCs mit hoher Samplingrate, um die Signale des Detektors zu erfassen. Zum Aufdecken der ursprünglichen Signalform führt die entwickelte Software die Dekonvolution der erfassten Signale aus, welche die Information über die Positionen der Energieabgabe enthält. Die "response function" der benutzten Vorverstärker, die eine wichtige Information für die Dekonvolution darstellt, wurde ebenfalls ermittelt. Das System wurde mit einem existierenden unsegmentierten Detektor getestet, und das Signal wurde nach der Dekonvolution mit Ergebnissen aus Modellrechnungen verglichen.

Nachdem einige Probleme im Zusammenhang mit elektronischem Rauschen gelöst waren, hat sich die Dekonvolution als stabil erwiesen und die rekonstruierten Signale haben plausible Formen. So ist der Weg frei für spätere Messungen mit dem segmentierten Detektor.

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