KIP-Veröffentlichungen

Die Suche nach dem Zerfallsprozess μ+ → e+e+e− stellt besondere Anforderungen an den verwendeten Detektor. Die Mu3e Kollaboration wurde gegründet mit dem Ziel, entweder den Zefall mit einem Verzweigungsverhältniss von bis zu 10−16 zu beobachten oder mit einem Konfidenzlevel von 90% auszuschließen. Der Fokus der vorliegenden Arbeit ist der SciTile Detektor, ein Subdetektor des Mu3e Experiments, welcher für eine exzellente Zeitauflösung sorgen soll. The Hauptteil dieser Arbeit war die Kalibrierung des SciTile Detektors welche aus mehreren Schritten besteht um eine funktionsfähige Kombination von Szintillatoren, SiPMs und den MuTRiG ASICs zu erhalten. Zu den Schritten gehört es Einstellungen zu finden, welche die PLL Zeiteinheit betreffen, Schwellwerte für Zeitauflösung optimieren die auch Störsignale vermeiden und Einstellungen für die ideale Schwellwerte in der Energieidentifikation mithilfe von Strahlungsquellen zu finden. Zu all diesen Schritten werden die durchgeführten Versuche in dieser Arbeit präsentiert. Ebenso werden erste mechanische Tests des auf Flüssigkeiten basierenden Kühlsystems, welche an einem Nachbau des geplanten System durchgeführt wurden, vorgestellt. Der Detekor wird bei bis zu −20 °C operieren, wozu auch zusätzliche Abschätzungen durchgeführt wurden welche Kühlmedien dafür in Frage kommen.

The search for the decay μ+ → e+e+e− poses specific requirements to the detector searching for this decay. The Mu3e collaboration started with the quest to either observe the decay at a branching ratio of up to 10−16 or to exclude this branching ratio with a confidence level above 90%. The focus of this thesis is the SciTile Detector which is a subdetector of the Mu3e experiment designed for excellent timing resolutions. The main part of this thesis was the calibration of the SciTile Detector which has several steps in order to assure a functional combination of scintillators, SiPMs and the MuTRiGs ASIC. Those steps include finding settings for the PLL clock, to avoid electronic noise, for the timing thresholds of the MuTRiG utilising DCR scans as well as finding settings for the energy thresholds of the MuTRiG which used a radioactive source and a particle beam. The conducted work for each step is presented in this thesis. Presented are first mechanical tests of the liquid cooling of the Tile Detector which were started with flow tests on a cooling system mockup. The detector will be running at up to −20 °C thereby this thesis features additional considerations on which liquid cooling media are usable at negative temperatures.