Verzerrung des elektrischen Feldes in planaren HPGe-Pixeldetektoren

1. T. Habermann, I. Kojouharov, J. Kojouharova, J. Gerl, H. - J. Wollersheim 1. Motivation Segmentierte HPGe Detektoren erreichen Ortsauflösungen im Milimeterbereich 3. Simulationsdetails Verzerrung des elektrischen Feldes inplanaren HPGe-Pixeldetektoren Physikalische Grundlagen Am Rand des Detektors liegt kein homogenes Feld vor. • Das Potential φist gegeben durch • das Randwertproblem: • mit den Randbedingungen warum? 2. Idee • 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? gekoppelte Potentiale • Eingabe Parameter: • Pixelgröße LP • Oberflächenladungsdichte ρS • Abstand vom Gehäuse LV • Ergebnis der Simulation: • Größe der Passiven Zone d Finite-Volumen-Methode diskrete Feldlinien Gitter für das gekoppelte RWP Abstand ‘d’ als Maß für die Größe der Passiven Zone 4. Die Simulation führte zu den folgenden Ergebnissen: Einfluß der Oberflächenladungsdichte ρS Einfluß des Abstandes vom Gehäuse LV Einfluß der Pixelgröße LP LP = 20 mm LP = 8 mm LP = 2 mm ρS = 0 μC/m2 ρS = 10 μC/m2 LV = 5 mm LV = 10 mm LV = 15 mm ! 7 mm / 35 % der Segmentbreite → Bei sehr kleinen Pixeln (2 mm) erstreckt sich die passive Zone über ca. 20 % der Segmentbreite → Die Größe der Passiven Zone wird am stärksten durch die Oberflächenladungsdichte beinflußt: bis zu d = 7 mm bei ρS = 10 μC/m2 → Verdoppelung des Abstandes vom Gehäuse (von 5 auf 10 mm) bewirkt Reduzierung der Passiven Zone um ca. 25 % Zusammenfassung Ausblick • 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 • Suche nach Möglichkeitenzur Minimierung der Passiven Zone • 3-dimenionales Modell • Simulation der Pulsformen