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year 2019
author(s) Timo Christian
title Power Pulsing Studies of an Extended Analogue Hadron Calorimeter Layer
KIP-Nummer HD-KIP 19-143
KIP-Gruppe(n) F11
document type Bachelorarbeit
Keywords high granularity, hadronncalorimeter, electronics
Abstract (de)

In dieser Arbeit wurde eine Detektorebene des Prototypes des Analogen Hadron-Kalorimeters (AHCAL) getestet, einem Kalorimeter, welches sich durch eine hohe Granularität von Silizium-Photomultiplikatoren auszeichnet. Pläne möglicher Teilchendetektoren der Zukunft erlauben nur eine begrenzte Ausdehnung des Kalorimetersystems. Ein Kühlsystem kann nicht integriert werden. Um das Aufheizen des Detektors zu verhindern wird eine Versorgung aus hohen gepulsten Strömen eingeführt, das sogenannte Power Pulsing. Die Lagen des Kalorimetersystems werden aus 36 × 36 cm2 großen Grundbausteinen, den HCAL Base Units (HBUs) zusammengesetzt. In dieser Arbeit wird zunächst ein Aufbau mit maximaler Ausdehnung in der Länge, nämlich sechs aneinandergereihten HBUs, unter hohen gepulsten Strömen getestet. Dabei wird Augenmerk auf die Qualität der Signale gelegt, weil unter dem Power Pulsing die Qualität nicht reduziert werden darf. Daher wird der Betrieb im Power Pulsing mit dem Betrieb in permanenter Versorgung verglichen. Nach erfolgreichen Messungen wird der Aufbau um eine zweite Reihe zum bisher größten jemals getesteten Aufbau des Prototypen erweitert. Die Ergebnisse der Messungen des großen Aufbau werden mit denen eines kleineren Aufbau, nämlich dem des vergangenen Testlaufs in einem Teilchenstrahl verglichen. Dabei wird tiefgehend nach negativen Einflüssen durch die Erweiterung gesucht. Nachdem keinerlei Störungen gefunden werden, werden Verbesserung der Lebensdauer getestet und erreicht.

Abstract (en)

In this thesis operational tests of a layer of the Analogue Hadron Calorimeter (AHCAL) are done. The AHCAL is a highly granular calorimeter based on Silicon Photomultiplier readout. Highly granular calorimeters require the integration of the read-out electronics into the active layers of the detector. A minimal power dissipation is hereby a particular challenge. To prevent the detector from heating up, a supply with high current pulses is needed. This process is introduced as Power Pulsing, which is possible due to low duty cycle of linear collider. The layers of the AHCAL are built of 36 × 36 cm2 large segments called HCAL Base Units (HBU) each stacked with 144 scintillator tiles and Silicon Photomultiplers. Firstly, a setup with a fully extended slab corresponding to realistic detector dimensions and composed of six HBUs in a row is tested in the Power Pulsing mode. The quality of the measurements that is obtained with Power Pulsing is compared to the permanently powered system. After successful measurements the second and so far largest ever tested setup with two fully extended and connected slabs is installed. Results for this large layer are compared to previous results that were achieved with a different test beam setup. It was searched for negative effects, which could reduce the quality. None were found and therefore, improvements could be tested and applied.

bibtex
@mastersthesis{tcbt,
  author   = {Christian, T.},
  title    = {Power Pulsing Studies of an Extended Analogue Hadron Calorimeter Layer},
  school   = {Universit\"at Heidelberg},
  year     = {2019},
  type     = {Bachelorarbeit}
}
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