Mögliche Abschlussarbeiten (Hardware)
Mikroskopische Simulation moderner Gasdetektoren
Charakterisierung der Performance von GEM-Detektoren
Inbetriebnahme eines Referenzdetektors zur Qualitätskontrolle von Szintillator-Triggermodulen
Moderne Myonendetektoren
Der Gas-Elektronen-Multiplier (GEM) ist eine moderne Technologie der Gasdetektoren. Die Flexibilität dieser Technologie ermöglicht einen breiten Anwendungsbereich: von Teilchenphysik bis hin zu medizinischen Instrumenten. Das innovative Detektionsprinzip eröffnet eine neue Ära der Detektorphysik und bietet neue Möglichkeiten für weitere Entdeckungen.
Die DT-Myonkammern des CMS-Experiments erhalten für die Hochluminositätsphase des LHC eine vollständig erneuerte, FPGA-basierte Signalverarbeitungselektronik. Diese wird u.a. in unserem Detektor-Teststand für kosmische Myonen getestet werden.
Mikroskopische Simulation moderner Gasdetektoren
Um die Ergebnisse der Experimente besser verstehen zu können, werden Simulationen sämtlicher zugrunde liegender physikalischer Prozesse nötig. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Signalausbreitung in GEM-Kammern auf mikroskopischer Ebene mit Hilfe der GARFIELD-Umgebung zu simulieren.
Kontakt: Kerstin Hoepfner (26A 204), Francesco Ivone (28A 220)
Charakterisierung der Performance von GEM-Detektoren
Die neuen GEM-Kammern des CMS-Experiments zeichnen seit Sommer 2022 Daten auf. Jetzt ist es wichtig, diese Daten zu analysieren, um zu bestätigen, dass das GEM-System stabil arbeitet. Untersuchungen erfolgen z.B. durch die Analyse verschiedener physikalischer Messgrößen, wie der Anzahl der Myonen-Treffer, des Myon-Transversalimpulses oder der Kammereffizienz. Auch neue Methoden des maschinellen Lernens finden hier Anwendung. Ziel dieser Arbeit ist eine Studie zur Detektorperformance, die mit dem Beginn der Proton-Proton-Kollisionen am LHC im April 2023 startet. Die ersten Daten aus diesem Jahr werden darin analysiert, dies erfordert grundlegende Programmierkenntnisse.
Mit Hilfe von GEM-Prototypen wird ein breites Spektrum an Parametern gemessen. Dies ermöglicht später die Berechnung wichtiger Detektoreigenschaften der GEM-Kammern, z.B. Effizienz und Signalverstärkung. Dies ist entscheidend für das Verständnis des Verhaltens der Kammern im CMS-Muonensystem. Es sollen Charakterisierungsmessungen durchgeführt werden, z.B. die Bestimmung der Signalverstärkung in Abhängigkeit von der Teilchenrate. Dabei werden moderne Messgeräte wie Picoammeter und Picoscope zum Einsatz kommen, die Datenerfassung wird mit Python-Skripten automatisiert. Bei diesem Thema handelt es sich um eine Studie zur Detektorperformance mit Schwerpunkt auf der Detektorhardware.
Kontakt: Shawn Zaleski (28A 220), Kerstin Hoepfner (26A 204), Francesco Ivone (28A 220)
Inbetriebnahme eines Referenzdetektors zur Qualitätskontrolle von Szintillator-Triggermodulen
Unser Teststand zur Untersuchung von Detektoren zur Messung kosmischer Myonen soll um mehrere Lagen mit Szintillatorkacheln als Triggerdetektoren erweitert werden. Zur Qualitätskontrolle dieser Kacheln wurde ein Referenzdetektor aus Szintillatorstreifen, ausgelesen durch Silizium-Photomutiplier (SiPM), aufgebaut. Mit diesem Referenzdetektor sollen später Spuren kosmischer Myonen rekonstruiert werden, um festzustellen, wo diese Myonen durch die zu untersuchenden Szintillatorkacheln hindurchgetreten sind und ob dabei zuverlässig ein Signal erzeugt wurde. Im Rahmen der Bachelorbarbeit soll, in Zusammenarbeit mit den Werkstätten unseres Instituts, der Referenzdetektor in Betrieb genommen werden, für erste Testmessungen. Hilfreiche Voraussetzungen für die Durchführung der Bachelorarbeit sind z.B. Interesse an Detektorphysik, erste Elektronik- und Programmierkenntnisse, etwas Erfahrung im Umgang mit RaspberryPi oder Arduino sowie grundlegende Erfahrungen mit Linux und Python.
Kontakt: Dmitry Eliseev (Ha 110), Markus Merschmeyer (26A 203)