Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

Kurzfassung
Zusammenfassung
Der Einsatz von CMOS Monolithic Active Pixel Sensoren (MAPS) eignet sich sehr gut in
Detektoren zur Spurrekonstruktion geladener Teilchen. MAPS haben eine hohe Ortsauflösung
(wenige µm), eine hohe Nachweiswahrscheinlichkeit (> 99,9%) und zeichnen sich darüber
hinaus durch eine sehr geringe Dicke (0,05% X0 pro gedünnten Sensor) und gute Strahlenhärte
(> 1 MRad, > 3 · 1013 neq
cm2 ) aus. MAPS wurden deshalb als geeignete Sensoren für Mikrovertexdetektoren
der Schwerionenexperimente STAR und CBM ausgewählt. Ihr Einsatz wird für den
Vertexdetektor am ILC diskutiert. Aufgrund der zur Beantwortung physikalischer Fragestellungen
notwendigen hohen Luminositäten ist die Strahlenhärte der Sensoren für ihren Einsatz noch
weiter zu optimieren. Um die Strahlenhärte zu evaluieren, wurde ein gemeinsames Forschungsund
Entwicklungsprojekt am IKF Frankfurt und IPHC Straßburg gegründet, in dessen Kontext
diese Masterarbeit entstand.
Diese Masterarbeit konzentriert sich auf die Fragestellung, inwieweit Strahlenschäden in den
Sensoren durch thermische Ausheilung reduziert werden können. Die Existenz eines solchen
Ausheileffekts wurde in früheren Studien festgestellt, jedoch nicht systematisch weiterverfolgt.
Darüber hinaus waren diese Studien nur auf ionisierende Bestrahlung beschränkt. Diese Resultate
wurden zunächst überprüft und dann durch eine erste systematische Messreihe zur Ausheilung
von nicht-ionisierend bestrahlter MAPS ergänzt. Ein weiteres Thema war die Ausheilung von
ionisierend erzeugten Strahlenschäden in Anwesenheit von nicht-ionisierend erzeugten Strahlenschäden.
Auf Basis der Ergebnisse wird die Frage diskutiert, ob ein durch Bestrahlung stark in seiner
Leistungsfähigkeit eingeschränkter, auf MAPS basierender Vertexdetektor durch Aufheizung
zumindest teilweise regeneriert werden kann.