Anordnung und Test der Detektor-Submodul-Komponenten für die Vorwärts-Endkappe des <span style=

Abstract

Ein großer Schritt zum besseren Verständnis des Standardmodells der Teilchenphysik ist die Beschreibung der Quantenchromodynamik (QCD) im Bereich der nicht störungstheoretisch berechenbaren Energieüberträge. In diesem Bereich soll das <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-Experiment neue Daten liefern, indem spektroskopische Untersuchungen an verschiedenen Systemen durchgeführt werden. Das <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-Experiment wird in Darmstadt aufgebaut und besteht aus einem in Fixed-Target-Geometrie aufgebauten zweistufigen Spektrometer mit Wasserstoff-Target, welches mit einem Antiprotonenstrahl beschossen wird. <br /> Wesentliche Bestandteile des <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-Experiments sind die verschiedenen elektromagnetischen Kalorimeter zur Energiebestimmung der in den <span style="text-decoration:overline"><em>p</em></span><em>p</em>-Kollisionen erzeugten Teilchen oder deren Zerfallsprodukte. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Vorwärts-Endkappe des Kalorimeters im Targetspektrometer, welche besonders hohen Ereignisraten ausgesetzt ist. Dabei muss ein großer Impulsbereich von 3MeV/c bis 12 GeV/c abgedeckt werden. Damit für alle der beteiligten Kanäle eine homogene Energieauflösung gewährleistet und der dynamische Bereich vollständig abgedeckt werden kann, wurde eine geschickte Zuordnung der unterschiedlichen Detektorbestandteile (<em>Matching</em>) im ersten Teil dieser Arbeit durchgeführt. Die verwendeten Photodetektoren (VPTT), die Szintillationskristalle aus Bleiwolframat und die zur Verfügung stehenden Vorverstärker mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften wurden für eine homogene Detektorantwort zu Submodulen gruppiert und jeweils für eine Position im Magnetfeld des Detektors vorgesehen.<br /> Nach den Vorgaben des Matchings werden die Submodule der Vorwärtsendkappe produziert und müssen anschließend in möglichst realistischer Umgebung getestet und charakterisiert werden. Für diese Aufgabe wurde in Bonn eine Teststation für die einzelnen Submodule entwickelt, welche die Vermessung bei der auch für <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA vorgesehenen Betriebstemperatur von -25 °C mittels kosmischer Höhenstrahlung erlaubt. Für die Auswertung der aufgenommenen Daten mit niedriger Statistik wurde eine Analysesoftware entwickelt und getestet. Die Vermessung der ersten gefertigten Submodule wurde in der Teststation durchgeführt, die Aussagekraft der Vorhersagen aus dem Matching überprüft und im Rahmen vertretbarer Schwankungen bestätigt.

<strong>Matching and test of the forward-endcap detector-submodule-components for the PANDA-EMC</strong><br /> A large step towards a better understanding of the standard model of particle physics is the description of quantum chromodynamics (QCD) in the non-perturbative energy region. The <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-experiment will deliver much needed data in this regime by doing spectroscopic measurements on various systems of interest. The <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-experiment is currently being constructed in Darmstadt (Germany) and consists of a large two-step magnetic spectrometer in a fixed-target geometry. It will be operated with an antiproton beam scattered off of a hydrogen target. <br /> The various calorimeters are crucial parts of the <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-experiment and are used to measure the energy of the produced particles or their decay products. The scope of this thesis is connected with the forward-endcap of the target-calorimeter which is exposed to very high event rates. Additionally, the forward-endcap has to cover a wide momentum range of 3MeV/c up to 12 GeV/c. In order to achieve a homogeneous energy resolution for all participating channels and to guarantee the coverage of the desired momentum range, a matching has been performed in the first part of this thesis. In this matching, the photo-detectors (VPTTs), the lead tungstate scintillation crystals and the preamplifiers with all different properties are grouped into submodules. These submodules are assigned to specific positions inside the magnetic field of the detector in order to achieve optimal detector performance.<br /> The detector-components are manufactured and grouped into submodules according to this matching. Before being used in the <span style="text-decoration:overline">P</span>ANDA-experiment, the submodules have to be tested and characterised in a realistic environment. For this purpose, a teststation has been developed in Bonn, which allows a test-measurement with the submodules at the foreseen operating temperature of -25°C with cosmic muons. In order to analyse the obtained data, a software was developed and tested. The characterisation of the first submodules, which were assembled according to the matching, has been done an the predictions from the matching have been verified within tolerable variations.