Gas amplification properties of GEM foils
Description
In the framework of the detector concept International Linear Detector for the future accelerator project International Linear Collider, in which electrons and positrons at c. m. energies of 500 GeV are brought to collision, a time projection chamber shall be applied as central track detector. By the application of such a chamber as track detector a three-dimensional reconstruction of the track points is possible. If a particle passes the gas volume within the chamber it ionizises single gas atoms and the arising electrons move after the amplification in the GEM arrangement to the anode, so that a two-dimensional projection of the particle track is possible. The third dimension is calculated from the drift time of the electrons. The advances of this readout system consist therein that a better position resolution than by a multiwire proportional chamber is reached and the back-drifting ions can be strongly suppressed. Aim of this thesis are studies for a GEM module, which shall be used in a large TPC prototype. Concerning different requirements it is valid to compare different GEMs in order to can meet an optimal choice. In a small prototype present at DESY measurements for the acquisition of GEM-describing parameters were performed. The taking into operation of the test TPC was part of this thesis. Tracks were generated by a radioactive source, by means of which the gas amplification was determined. With the measurement arrangement gas-amplifier foils of different kind were compared in view of their amplification properties and their energy resolution power and systematically studied. Five different GEM performances were studied in the test TPC. These foils differ in their geometrical classification parameters, the fabrication process, or the materials. The GEMs produced at CERN possess in comparison with GEMs of the Japanese firm SciEnergy and a GEM of the US-American firm Tech-Etch the best amplification and resolution properties. Furthermore a new GEM framing procedure were developed and a laser-measurement arrangement for the measurement of GEM surface profiles designed and tested. The Planeness of framed GEM foils was determined, whereby height differences up to 1 mm resulted
Availability note (English)
Available from INIS in electronic formAbstract (German)
Im Rahmen des Detektorkonzeptes International Linear Detector fuer das kuenftige Beschleunigerprojekt International Linear Collider, an dem Elektronen und Positronen bei Schwerpunktsenergien von 500 GeV zur Kollision gebracht werden, soll eine Zeit-Projektions-Kammer als zentrale Spurkammer eingesetzt werden. Mit der Verwendung einer derartigen Kammer als Spurdetektor ist eine dreidimensionale Rekonstruktion der Spurpunkte moeglich. Durchfliegt ein Teilchen das Gasvolumen innerhalb der Kammer, ionisiert es einzelne Gasatome und die entstandenen Elektronen bewegen sich nach der Verstaerkung in der GEM-Anordnung (engl. Gas Electron Multiplier) zur Anode, so dass eine zweidimensionale Projektion der Teilchenspur moeglich ist. Die dritte Dimension wird aus der Driftzeit der Elektronen errechnet. Die Vorteile dieses Auslesesystems bestehen darin, dass eine bessere Ortsaufloesung als mit einer Vieldraht-Proportional-Kammer erreicht wird und die rueckdriftenden Ionen stark unterdrueckt werden koennen. Ziel dieser Arbeit sind Untersuchungen fuer ein GEM-Modul, das in einem grossen TPCPrototypen genutzt werden soll. Hinsichtlich verschiedener Anforderungen gilt es unterschiedliche GEMs zu vergleichen, um eine optimale Auswahl treffen zu koennen. In einem am DESY vorhandenen kleinen Prototypen wurden Messungen zur Erfassung von GEM-beschreibenden Parametern durchgefuehrt. Die Inbetriebnahme der Test-TPC war Bestandteil dieser Arbeit. Es wurden Spuren durch eine radioaktive Quelle erzeugt, mit deren Hilfe die Gasverstaerkung bestimmt wurde. Mit dem Messaufbau wurden verschiedenartige Gasverstaerkerfolien hinsichtlich ihrer Verstaerkungseigenschaften und ihres Energieaufloesungsvermoegens verglichen und systematisch studiert. Es wurden fuenf unterschiedliche GEM-Ausfuehrungen in der Test-TPC untersucht. Diese Folien unterscheiden sich in ihren geometrischen Klassifizierungsparametern, dem Herstellungsprozess oder den Materialien. Die am CERN produzierten GEMs verfuegen im Vergleich mit GEMs der japanischen Firma SciEnergy und einer GEM der US-amerikanischen Firma Tech-Etch ueber die besten Verstaerkungs- und Aufloesungseigenschaften. Des Weiteren wurden ein neues GEM-Rahmungsverfahren entwickelt und ein Laser-Messaufbau zur Vermessung von GEM-Oberflaechenprofilen entworfen und erprobt. Die Ebenheit gerahmter GEM-Folien wurde bestimmt, wobei sich Hoehendifferenzen bis zu 1 mm ergaben. (orig.)Files
40028855.pdf
Files
(12.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:05bea557308b1eb7f98353f5befb8586
|
12.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Gasverstaerkungseigenschaften von GEM-Folien
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 103 p.
- ISSN
- 1435-8085
- Report number
- DESY-THESIS--2009-002
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 40028855
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ELECTRON MULTIPLIERS; ENERGY RESOLUTION; FOILS; PARTICLE TRACKS; POSITION SENSITIVE DETECTORS; READOUT SYSTEMS; ROUGHNESS; SPATIAL RESOLUTION; SURFACES; TIME PROJECTION CHAMBERS; TOWNSEND DISCHARGE
- Descriptors DEC
- DRIFT CHAMBERS; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTRON TUBES; MEASURING INSTRUMENTS; MULTIWIRE PROPORTIONAL CHAMBERS; PROPORTIONAL COUNTERS; RADIATION DETECTORS; RESOLUTION; SURFACE PROPERTIES