Machbarkeitsstudie zur Verwendung digitaler Silizium-Photomultiplier-basierter Szintillationsdetektoren auf der Suche nach permanenten elektrischen Dipolmomenten (EDM) von Elementarteilchen

Das Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA-2: Systeme der Elektronik) ist ein wissenschaftlich-technisches Institut der Forschungszentrum Jülich GmbH, welches Forschungs- und Entwicklungsprojekte in Kooperation mit den Instituten des Forschungszentrums sowie externen Partnern durchführt. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung elektronischer und informationstechnischer Systemlösungen in der Sensorik und Detektortechnik, Signal- und Datenverarbeitung, Messtechnik sowie Bildgebung und -verarbeitung.

Hintergrund:
Die Suche nach permanenten elektrischen Dipolmomenten (EDM) von Elementarteilchen (z. B. Elektron, Neutron und Proton) ist von grundlegender wissenschaftlicher Bedeutung. Eine neue Idee, gefördert durch das Forschungszentrum Jülich GmbH, ist die Suche nach EDMs von geladenen Teilchen (Protonen, Deuteronen) in neuartigen Präzisions-Speicherringen. Dieses Verfahren nutzt gespeicherte polarisierte Deuteronstrahlen um eine winzige Drehung der Polarisationsachse als Funktion der Zeit aufgrund der Wechselwirkung einer endlichen EDM mit großen elektrischen Feldern zu beobachten. Eine zentrale Herausforderung für diesen Ansatz ist die Bereitstellung einer empfindlichen und effizienten Methode zur Bestimmung der winzigen Änderung der Strahlpolarisationsrichtung. Eine elastische Streuung der Strahlteilchen auf den Kohlenstoffkernen liefert die Polarimetrie-Reaktion. Ein oszillierendes Diamant-Pellet dient als Target zur Erzeugung von Elastizitäts-Streuung, die zur Bestimmung der Strahlpolarisation mit einem Polarimeter-Detektor verwendet wird. Für den Polarimeter-Detektor schlagen wir ein Array von anorganischen Szintillationsdetektoren vor, unter Verwendung von Lutetium-Yttrium-Oxyorthosilicat (LYSO) als Szintillationsmaterial und darunterliegende kompakte, hochempfindliche, Kleinspannungs- und hochdynamische neuartige Foto-Sensoren auf der Basis der digitalen Silizium-Fotomultiplier-Technologie (SiPM).

Ihre Aufgaben:
Im Rahmen der Masterarbeit ist die Durchführbarkeit der Verwendung von digitalen SiPM-Arrays, genauer gesagt der Module von Philips Digital Photon Counter (DPC) zur Erfassung der elastisch gestreuten Partikel zu untersuchen. Eine vollständige Charakterisierung dieser Detektoren bezüglich ihrer elektrooptischen Leistung, der Strahlungshärte, der Zeitauflösung, der Zählraten und der Photonendetektionseffizienz (PDE) ist mit einem Detektor-Demonstrator, der im Rahmen des vorliegenden Projekts aufgebaut werden soll, durchzuführen.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik ZEA-2: Systeme der Elektronik Forschungszentrum Jülich GmbH

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit

Ansprechpartner/in

Britta Hallmann
Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik
ZEA-2: Systeme der Elektronik
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: verwaltung.zea2@fz-juelich.de
Telefon: 02461 61 3181

Branche

Elektrotechnik

Anforderungen

Grundkenntnisse im Bereich der Messtechnik
Hintergrundwissen in der Physik elektronischer Bauelementen und Photodetektoren
Grundwissen in der Signal- und Datenverarbeitung
FPGA design und Entwicklung in VHDL
Analytische Fähigkeiten
Eigenverantwortliches Arbeiten

Zusatzinformationen

Unser Angebot:

Die Möglichkeit zur Zusammenarbeit in einem Team aus motivierten Wissenschaftlern und Technikern
Weiterentwicklung Ihrer persönlichen Stärken in Verbindung mit einem sozial ausgeglichenen Arbeitsumfeld
Gerne werden wir Sie bei der Einarbeitung unterstützen.

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.