Arbeitsgruppe Tetyana Galatyuk
Untersuchung von Quark-Materie mit virtuellen Photonen

Instrumentierung

Das folgende Video liefert einen Überblick über unsere Instrumenten-Forschung!

Unsere Gruppe arbeitet an der Optimierung der Ausleseelektronik für Kalorimeter (FPGA-TDC basierte Ausleseelektronik), um individuell optimierte Zeit- und Energiemessungen zu erreichen. Die Einbettung in die Experimente HADES und CBM ist ein wichtiger Teil der Optimierung.

Low-Gain-Avalanche-Dioden (LGAD) sind eine interessante neue Technologie in Form von Silizium-Sensoren mit einem intrinsischen Gain-Mechanismus. Diese Halbleitergeräte bieten eine exzellente zeitliche Präzision von στ < 50 ps, in Kombination mit einer hohen Strahlungsresistenz und einer hohen Ortsauflösung, was durch Metallisierung der Sensoren erreicht wird.

Unsere Gruppe arbeitet an verschiedenen Anwendungen für LGADs in Experimenten der Hochenergie-Physik:

  • Entwicklung von LGAD-basierten Reaktionszeit-Detektoren (T0) für HADES für Experimente mit relativistischen Proton- and Pionenstrahlen.
    • Dieser Detektor wird präzise T0-Messungen durchführen und damit eine präzise Teilchenidentifikation (PID) durch Flugzeitmessungen (ToF) ermöglichen. Zusätzlich wird dieser Detektor mit seiner hohen Positionsauflösung von unter 0,5 mm Strahlüberwachungsaufgaben übernehmen.
  • Wir planen Machbarkeitsstudien, z.B. zur Strahlungsresistenz, um die Möglichkeiten des Einsatzes von LGADs in Experimenten mit relativistischen Schwerionen bei HADES und CBM zu untersuchen.
  • Wir nutzen LGADs am S-Dalinac, um die Ankunftszeit der Elektronenpakete genau zu beobachten. Diese Zeitinformation ist nötig, um den S-Dalinac im Energierückgewinnungsmodus (ERL) zu betreiben.
  • Wir forschen an einem speziellen ASIC, um Detektoren aus mehreren LGADs zu entwickeln, zum Beispiel einen T0-Zylinder-Detektor.

Unsere Gruppe ist aktiv in der Entwicklung von Strahldetektoren für das zukünftige CBM-Experiment bei bei FAIRy (see https://www.cbm.gsi.de/). Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines time-zero-Detektors (T0) von hoher Geschwindigkeit. Dieser Detektor muss die Bedingungen des CBM-Flugzeitsystems (ToF) für Protonen- und Schwerionenstrahlen erfüllen und sollte auch Strahlüberwachung ermöglichen. Geplant ist die Realisierung des Detektors auf Basis von Diamantlagen aus chemischer Gasphasenabscheidung, aber neue LGAD-Technologien (Low Gain Avalanche Dioden) werden ebenso in Betracht gezogen.

Die STAR-Kollaboration und Institutionen der CBM-Kollaboration (Heidelberg, Darmstadt, Tsinghua, CCNU, und USTC) haben beschlossen, für Phase II des Strahlenergie-Scans am RHIC einen endcap-Flugzeitdetektor im STAR-Detektor zu installieren. Der eTOF-Detektor erweitert die Teilchenidentifikation zwischen vorwärtsgerichteten und mittleren Rapiditäten sowohl für collider- als auch für fixed-target-Programme. Hauptziel ist eine exzellente zeitliche Auflösung in Größenordnungen < 100 ps und eine Positionsauflösung bis zu < 5 mm. Unsere Gruppe hat eine wichtige Rolle in der Software-Entwicklung des eTOF-Datenunpacking, der Kalibrierung, dem Hit-Building, der Spurzuordnung und der Teilchenidentifizierung gespielt.

Das eTOF wurde 2019-2020 installiert und während verschiedener Strahlzeiten 2021 erfolgreich betrieben.