Pixel Chips zur Detektion von Röntgenstrahlung und von geladenen Teilchen
Pixel Chips zur Detektion von Röntgenstrahlung und von geladenen Teilchen (I. Peric, C. Bienia)
Der ortsaufgelöste Nachweis von Röntgenstrahlung ist in der Medizin, aber auch in der Physik und in verschiedenen Materialwissenschaften von zentraler Bedeutung. Ein vielversprechender Ansatz für eine nächste Generation von Röntgendetektoren ist die direkte Erzeugung von Ladungssignalen durch die Absorption der Röntgenquanten in einem geeigneten Material und der sofortige Nachweis der Ladung mit empfindlicher Elektronik. Eine hohe Ortsauflösung kann erreicht werden, indem der Detektor in sehr viele Einzelelemente, sogenannte Pixel, von ca. 0.1mm x 0.1mm Größe unterteilt wird. Diese feine Segmentierung führt dazu, dass pro Quadratmillimeter Detektorfläche ca. 100 elektronische Kanäle gebraucht werden. Eine so hohe Kanaldichte kann nur mit hochintegrierten Spezialchips erreicht werden. Sie enthalten in jedem Pixelelement empfindliche Vorverstärker, Diskriminatoren und z.B. Zähler zum Registrieren der Quanten. I. Peric und P. Fischer waren in ihrer früheren Arbeitsgruppe maßgeblich an der Entwicklung des Pixelchips für das ATLAS Experiment am LHC in Genf beteiligt.
Eine der größten Herausforderungen ist dabei der Nachweis der winzigen Ladungsmenge von wenigen Hundert Elektronen. Bereits ein geringes Überkoppeln digitaler Signale in den empfindlichen Analogteil erzeugt dort unerwünschte Treffer. Daher ist ein sorgfältiges Layout mit lokalen Abschirmungen notwendig. Außerdem können die Emissionen des Digitalteils durch den Einsatz spezieller, störarmer Logikfamilien reduziert werden.
