Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

In der Ausheilstudie wurden die Sensoren bei T = +20 ◦ C und T = +80 ◦ C bis zu einem Zeitraum
von einem Jahr ausgeheilt. Bei nur mit Neutronen bestrahlten Sensoren wurde bei einer
Lagerung bei TLagerung = +20 ◦ C und einer Messung bei TMessung = −20 ◦ C über den Zeitraum
von einem Jahr keine negative signifikante Ausheilung beobachtet. Nach einer Aufheizung
auf TAu f heizung = +80 ◦ C für mehrere Tage und einer Messung bei TMessung = +20 ◦ C wurden
kleine positive Ausheileffekte in der Größenordnung von 9% im Leckstrom beobachtet.
Bei mit Röntgenstrahlung und kombinierter Bestrahlung bestrahlten Sensoren wurden nach einer
Aufheizung sowohl auf T = +20 ◦ C als auch auf T = +80 ◦ C sehr große Ausheileffekte von bis
zu 70% im Leckstrom und im Rauschen beobachtet. Die Oberflächenschäden scheinen auch in
Anwesenheit von Volumenschäden sehr stark positiv auszuheilen, während die Volumenschäden
im Vergleich dazu nur leicht positiv auszuheilen scheinen.
Das Ladungsspektrum eines mit Neutronen bestrahlten Sensor (Clustergröße: 1 Pixel) ändert
sich auch nach siebentägiger Aufheizung auf T = +80 ◦ C nicht signifikant. Ein Hinweis auf eine
positive Ausheilung von Volumenschäden wird bei einer Clustergröße von 25 Pixel beobachtet.
Kurz nach Röntgenbestrahlung wurde eine Verringerung der Verstärkung beobachtet, die im
Zeitrahmen weniger Tage wieder vollständig ausheilt.
Eine negative Ausheilung und damit eine Verschlechterung der Observablen durch thermische
Ausheilung wurde in dieser Arbeit generell nicht beobachtet.
Damit wird als Schlussfolgerung dieser Arbeit festgestellt, dass die thermische Ausheilung von
Strahlenschäden eine Möglichkeit darstellt, die Auswirkung der Bestrahlung auf die Leistung
der Sensoren abzumildern. Die Ausheilung als Thema sollte weiterverfolgt werden.
Noch offen ist die Untersuchung der eventuell vorhandenen Ausheileffekte von mit Neutronen
bestrahlten Sensoren im Zeitrahmen kurz nach der Bestrahlung bis wenige Wochen nach der
Bestrahlung. Auch die Ausheilung bei T = +80 ◦ C sollte nicht nur für wenige Tage, sondern
auch für mehrere Monate untersucht werden, um ein eventuell einsetzendes negatives Ausheilen
auf diesen Zeitskalen auszuschließen. Schließlich kann noch die Ausheilung bei Temperaturen
T > +80 ◦ C untersucht werden. Dort stellt sich die Frage, ob weitere Defekte ausheilen, so dass
bei höheren Temperaturen noch größere Ausheileffekte beobachtet werden könnten.
Beschränkt wird die Wahl der möglichen Ausheiltemperatur allerdings von der mechanischen
Stabilität des ganzen Detektors über einen großen Temperaturbereich. Hier ist die Frage, ob ein
Detektor, der voraussichtlich bei T = −20 ◦ C betrieben werden soll, überhaupt auf T = +80 ◦ C
aufgeheizt werden kann, ohne Schädigungen an der Ausleseelektronik und mechanischen Aufhängung
hervorzurufen.
87