Verzerrung des elektrischen Feldes in planaren HPGe
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Verzerrung des elektrischen Feldes in planaren HPGe-Pixeldetektoren T. Habermann, I. Kojouharov, J. Kojouharova, J. Gerl, H. - J. Wollersheim Segmentierte HPGe Detektoren erreichen Ortsauflösungen im Milimeterbereich Physikalische Grundlagen Am Rand des Detektors liegt kein homogenes Feld vor. warum? • Das Potential φ ist gegeben durch das Randwertproblem: 2 mit den Randbedingungen const. nE 0 • Entlang der Kontaktfläche (Germanium / Vakuum) gelten die Kontaktbedingungen: Kann mit Hilfe einer Simulation verstanden werden, wie sich die folgenden Parameter auf die Verzerrung des elektrischen Feldes auswirken? Eingabe Parameter: • Pixelgröße LP • Oberflächenladungsdichte ρS • Abstand vom Gehäuse LV n ( E1 E2 ) 0 n (1E1 2 E2 ) S Ergebnis der Simulation: • Größe der Passiven Zone d gekoppelte Potentiale Finite-Volumen-Methode Abstand ‘d’ als Maß für die Größe der Passiven Zone 4. Die Simulation führte zu den folgenden Ergebnissen: Einfluß der Pixelgröße LP LP = 20 mm LP = 8 mm LP = 2 mm Einfluß der Oberflächenladungsdichte ρS ρS = 0 μC/m2 ρS = 10 μC/m2 7 mm / 35 % der Segmentbreite → Bei sehr kleinen Pixeln (2 mm) erstreckt sich die passive Zone über ca. 20 % der Segmentbreite LV = 5 mm • Im Rahmen der Arbeit ist ein Algorithmus zur Simulation des elektrischen Feldes in planaren Detektoren entstanden • Für ausgewählte Detektorkonfigurationen wurden Simulationen durchgeführt • Anhand der Ergebnisse konnte der Einfluß der wichtigsten Faktoren auf die Verzerrung des elektrischen Feldes untersucht werden LV = 10 mm LV = 15 mm ! → Die Größe der Passiven Zone wird am stärksten durch die Oberflächenladungsdichte beinflußt: bis zu d = 7 mm bei ρS = 10 μC/m2 Zusammenfassung Einfluß des Abstandes vom Gehäuse LV → Verdoppelung des Abstandes vom Gehäuse (von 5 auf 10 mm) bewirkt Reduzierung der Passiven Zone um ca. 25 % Ausblick • Suche nach Möglichkeiten zur Minimierung der Passiven Zone • 3-dimenionales Modell • Simulation der Pulsformen
