KIP-Veröffentlichungen

Diese Arbeit befasst sich mit einem hoch-granularen Prototyp eines analogen Hadronenkalorimeters für den geplanten Internationalen Linear Collider, welches für den Particle Flow Ansatz optimiert wurde. Das 5.3 Nukleare Wechselwirkungslängen tiefe Sandwich Kalorimeter wurde von der CALICE Kollaboration gebaut und besteht aus 38 aktiven Plastikszintillatorlagen. Das Absorbermaterial ist Stahl und die aktiven Lagen sind in kleine Kacheln unterteilt. Die insgesamt 7608 Kacheln werden einzeln über eingebaute Silizium Photomultiplier (SiPM) ausgelesen. Der Prototyp ist eine der ersten Anwendungen dieses neuartigen und vielversprechenden Photodetektors in großen Stückzahlen.

Die hier beschriebene Arbeit umfasst die Inbetriebnahme und Datenerfassung über mehrere Monate im Teststrahlbetrieb am CERN und am Fermilab. Die Kalibration des Kalorimeters und die Analyse der aufgenommenen Daten werden präsentiert. Eine Methode um das temperaturabhängige Ansprechverhalten der SiPM zu korrigieren wurde entwickelt und in die Datenrekonstruktion integriert. Ihre erfolgreiche Anwendung zeigt, dass es möglich ist die Temperaturabhängigkeit der SiPM in einem Kalorimeter mit einer großen Anzahl von Kanälen zu beherrschen. Die hochauflösenden 3D Aufnahmen mit analoger Energieinformation werden verwendet um die Eigenschaften von hadronischen Schauern und deren Zusammensetzung auf einem neuen Detaillierungsgrad zu untersuchen. Die räumliche Entwickling der Schauer und das Ansprechverhalten des Kalorimeters werden analysiert. Die Möglichkeit auf den elektromagnetischen Anteil von hadronischen Schauern mit einem Clustering-Algorithmus zuzugreifen wird untersucht. Simulationen mit unterschiedlichen Geant 4 Modellen werden mit Daten verglichen und sind eine wertvolle Informationsquelle für eine zukünftige Verbesserung der Modelle.