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Aufgrund der großen Zahl der detektierten Spurpunkte sowie wegen der außerordentlich geringen Materialbelegung ist eine Zeitprojektionskammer (Time Projection Chamber / TPC) der ideale Spurdetektor für Experimente, die das Teilchenflusskonzept verfolgen. Die beste Detektorleistung wird mit einer sehr fein segmentierten Auslesestruktur in Verbindung mit GEMs (engl. Gas Electron Multipliers) oder Micromegas erreicht. Die direkte Ladungssammlung auf den Pixeln eines CMOS Chips wird mit einem 26 cm langen TPC-Prototypen untersucht. In diesem ist ein Timepix ASIC mit 256x256 Pixeln mit je 55 µm Kantenlänge ohne Halbleitersensor direkt unter einem Stapel aus drei GEMs platziert. Die geringe Pixelgröße ermöglicht es, die Strukturen von, durch einzelne Primärelektronen verursachten, Elektronenlawinen aufzulösen. Bis hin zu sehr kleinen Driftdistanzen, bei denen der Abstand der GEM-Löcher (140 µm) limitierend wird, ist die räumliche Auflösung dieser Pixel-TPC nur durch die Diffusion der einzelnen Primärelektronen beschränkt. Für die Auslese zukünftiger gasbasierter Teilchendetektoren wird die Entwicklung eines verbesserten Mikrochips mit 65 000 Pixeln zur gleichzeitigen Ladungs- und Ankunftszeitmessung voran getrieben.
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A GEM based time projection chamber with pixel readout, Christoph Brezina
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- 2013
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