Entwicklung schneller Elektronik für das HADES-Flugzeitsystem

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde eine schnelle Elektronik zur Diskriminierung und Verteilung der HADES Start- undVetodetektorsignale entwickelt. Der Startdetektor dient zur Festlegung des Zeitnullpunktes für die Flugzeitmessung der Teilchen. Zweckder Flugzeitmessung ist eine Identifizierung der Teilchen, wobei die gesamte Flugzeitmessung eine gute Zeitauflösung besitzen muß, umElektronen von Protonen und Pionen hinreichend gut trennen zu können. Der Vetodetektor dient zur Registrierung aller Ereignisse bei demdie Strahlteilchen keine Reaktion mit dem Target hatten. Da die Startdetektor-Signale direkt in die Zeitauflösung der Flugzeitmessung eigehen, sollte die gesamte Zeitauflösung von Startdetektorund Elektronik nicht größer als 60 ps sein. Weitere Anforderungen an die Elektronik ergeben sich durch die für Start- und Vetodetektorverwendeten Diamant-Detektoren. Diese erzeugen Signale mit Anstiegszeiten von 200 ps bis 500 ps und Signalbreiten von etwa 1 ns(FWHM). Hinzu kommen hohe Strahlintensitäten von bis zu 108 Teilchen/s. Um die Auswirkungen des Diskriminatortyps auf die Zeitauflösung zu untersuchen, wurde zunächst ein aus schnellen ECL-Komponentenbestehendes VME-Modul mit 'Leading-Edge'-Diskriminatoren entwickelt, welches nach Messungen obige Anforderungen voll erfüllt. Umrealistische Signale für Messungen verwenden zu können, wurde ein Testsystem zur Erzeugung von Diamant-Detektorsignalen mit[alpha]-Teilchen entwickelt. Auf Basis der Erkenntnisse mit dem Diskriminatormodul wurde die Startdetektorelektronik (SDE) entwickelt,deren Aufgabe die koinzidente Kombinierung der diskriminierten Start- und Vetodetektorsignalen und anschließende Erzeugung desStartsignals ist. Hierbei wurden sowohl ECL-Komponenten, als auch Lattice CPLDs zur Kombinierung von Start und Veto verwandt.Zwecks kurzer Signallaufzeiten, wurden alle Leiterbahnen vollständig per Hand verlegt.