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A GEM based Time projection Chamber for the PANDA experiment
gas system development and forward tracking studies
Philipp Müllner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Johann Zmeskal
DOI
10.25365/thesis.24273
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29817.63465.619064-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die PANDA Kollaboration baut einen state-of-the-art Detektor für die Untersuchung der Starken Wechselwirkung an FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt, Deutschland. Eine Option für den zentralen Tracking-Detektor für PANDA war eine auf der GEM-Technologie (Gas-Electron-Multiplier) basierende TPC (Time-Projection-Chamber). Eine GEM-TPC ist ein idealer Detektor für das Tracking von Teilchen im 3-dimensionalen Raum, welche die Anforderungen an das PANDA Tracking System erfüllt. Im Zuge der Detektorentwicklung für PANDA baute die GEM-TPC Kollaboration einen großen GEM-TPC Prototyp. Die Hauptaufgabe dieser Arbeit war die Entwicklung eines geschlossenen Gasversorgungssystems für die GEM-TPC mit einer Sauerstoff Reinigungs- und Überwachungsanlage und eines präzisen Druckkontrollsystems. Erste Tests zeigten, dass die technischen Anforderungen bereits in der ersten Entwicklungsphase erfüllt werden konnten. Der GEM-TPC Prototyp wurde für Testmessungen als zentraler Tracking-Detektor in das FOPI Spektrometer an der GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung) in Darmstadt (Deutschland) eingebaut und auch während dem Experiment S339 (Juni, 2011) betrieben. Das Experiment untersucht die Eigenschaften von Strangeness und Anti-Strangeness in Medium durch die Pion induzierte Produktion des φ(1020) Mesons und seines Zerfalls in geladenen Kaonen. Im Zuge der Datenauswertung für das S339 Experiment musste das Problem der Verbindung von GEM-TPC und FOPI Daten gelöst werden. Der Beitrag dieser Arbeit zur Datenauswertung ist die Entwicklung einer Methode, die von GEM-TPC und FOPI unabhängig detektierte Teilchenspuren in Vorwärtsrichtung zu einer gemeinsamen Flugbahn eines geladenen Teilchens verbindet. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse zeigen, dass eine beachtliche Verbesserung der FOPI Eigenschaften zur Teilchenidentifikation mit Hilfe des GEM-TPC Detektors erreicht werden konnte.
Abstract
(Englisch)
The PANDA collaboration is building a state-of-the-art universal detector for strong interaction studies at the new Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) at Darmstadt, Germany.
One of two options for the PANDA central tracker was a Gas Electron Multiplier (GEM) based Time Projection Chamber (TPC). The low material budget GEM based TPC is an ideal device for 3-dimensional space tracking, which features fulfill the PANDA tracking system requirements.
In the course of the detector developments for PANDA, a large GEM-TPC prototype was build and tested at GSI (Darmstadt, Germany) by the GEM-TPC collaboration. In the framework of this thesis a closed gas system for the large GEM-TPC prototype was developed with infrastructures for O2 and H2O measurement and purification as well as for precise pressure controlling.
The GEM-TPC was installed inside the FOPI spectrometer at GSI for first tests and was also operated during the experiment S339 in June 2011. The goal of this experiment was the study of the in-medium properties of strangeness by the pion induced production of φ(1020) mesons and their decay into charged kaons. The contribution of this work to the data analysis was a data processing method, which matches individual track parts from the GEM-TPC and the FOPI spectrometer in such way that a trajectorie of a single particle in forward direction could be reconstructed. Results of my data analysis showed that a substantial improvement of the PID properties of FOPI in forward direction could be achieved due to the GEM-TPC upgrade.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
GEM TPC PANDA gas system tracking
Schlagwörter
(Deutsch)
GEM TPC PANDA Gassystem Tracking
Autor*innen
Philipp Müllner
Haupttitel (Englisch)
A GEM based Time projection Chamber for the PANDA experiment
Hauptuntertitel (Englisch)
gas system development and forward tracking studies
Paralleltitel (Deutsch)
Eine GEM Zeit-Projektions-Kammer für das PANDA experiment ; Gassystem Entwicklung und vorwärts Tracking
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
VI, 132 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Catalina Oana Curceanu ,
Manfred Krammer
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.56 Elementarteilchenphysik
AC Nummer
AC10899673
Utheses ID
21698
Studienkennzahl
UA | 091 | 411 | |