KIP publications

 
year 2020
author(s) Alexander Junkermann
title Detector Parametrisation Studies of the Mu3e Tile Detector
KIP-Nummer HD-KIP 20-75
KIP-Gruppe(n) F11
document type Bachelorarbeit
Abstract (de)

Mit dem Mu3e Experiment wird nach dem Lepton-Flavour verletzenden Zerfall µ→eee gesucht. Eine Entdeckung wäre ein direkter Hinweis auf eine Physik jenseits des Standardmodells. Bei sehr hohen Myonen-Zerfallraten soll eine Sensitivität von 10-16 erzielt werden. Zur Messung werden sehr präzise Detektoren benötigt. Der Tile Detektor des Experiments ist für die präzise Zeitmessung verantwortlich und wird dafür genutzt, um Untergrund-Ereignisse zu unterdrücken.
Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, wie die Totzeit einzelner Kanäle des Tile Detekors im Zusammenhang mit der deponierten Energie der Teilchen und zugehöriger Trigger steht, um eine ausreichende Detektionsrate zu garantieren. Es wurden bisher Totzeiten um 260 ns erwartet. Die Werte, die aufgrund der Messungen dieser Arbeit für die momentanen Einstellungen des Tile Detectors für das Experiment erwartet werden, liegen bei einer Biasspannung von 57.5 V eine Größenordnung höher mit bis zu (1.8±0.22) µs. Dies würde einem Signalverlust von bis zu (10.2±1.1)% entsprechen. Bei einer Biasspannung von 54 V hingegen wird eine Totzeit von bis zu (0.59±0.06) µs und einem entsprechend Signalverlust von bis zu (3.5±0.3)% erwartet. Diese Ergebnisse stellen einen signifikanten Einfluss auf die Detektionsrate dar. Daher sollte die Totzeit bei zukünftigen Messungen mitbeachtet werden, sodass eine hohe Detektionsrate garantiert bleibt.

Abstract (en)

The Mu3e experiment is looking for the Lepton-Flavour violating decay µ→eee.A discovery would be an indication for physics beyond the Standard Model. While high muon decay rates are achieved, the aim is a high sensitivity of 10-16 to suppress background events. This requires extremely precise detectors. The Tile Detector is responsible for achieving a high time resolution.
In the scope of this work, the relation of the Tile Detectors single channels deadtimes to the energy deposited by a particle in the detector is investigated. This knowledge is needed to guarantee a sufficient detection rate. Previously deadtimes of around 260 ns were expected. The measurements conducted for this thesis propose for the former chosen settings at a bias voltage of 57.5 V deadtimes of up to (1.8±0.22) µs. This would correspond to a signal loss of up to (10.2±1.1)%. A lower bias voltage of 54 V would correspond only to a deadtime of (0.59±0.06) µs which would correspond to a signal loss of up to (3.5±0.3)%. Those values show a significant change for the detection rate of the Mu3e experiment, which underlines the importance of deadtime optimisation for the next testbeam trials in order to maintain a high detection rate.

bibtex
@mastersthesis{BscAjunk2020,
  author   = {Alexander Junkermann},
  title    = {Detector Parametrisation Studies of the Mu3e Tile Detector},
  school   = {Universit\"at Heidelberg},
  year     = {2020},
  type     = {Bachelorarbeit},
  month    = {09}
}
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