LED calibration system with optical fibers for a LXe TPC

Abstract: Liquid xenon time projection chambers play a leading role in direct dark matter detection experiments. Interactions occurring in their active volume generate scintillation signals observable by arrays of photomultiplier tubes. In this thesis, a setup was designed and constructed which allows performing a single photoelectron calibration of these photomultipliers utilizing pulsed light from a light-emitting diode transmitted via optical fibers. The modular design of this calibration setup facilitates both, the regulation of the pulse voltage and geometric effects in the course of the light’s coupling into the fiber, to attenuate the light illuminating the photomultiplier to the single photoelectron level. Test measurements with a Hamamatsu R11410-21 photomultiplier at room temperature yielded parameters that were found to be consistent with the specifications provided by the manufacturer. It is shown that the selected technical implementations enable the adjustment of a light level and a pulse width suitable for an operation at the targeted single photoelectron event probability of approximately 10%
Abstract: Flüssig-Xenon-Zeitprojektionskammern nehmen eine führende Rolle bei Experimenten zur direkten Detektion von Dunkler Materie ein. Wechselwirkungen, die in ihrem aktiven Volumen auftreten, erzeugen Szintillationssignale, die mittels Matrizen von Photovervielfacherröhren detektiert werden können. In dieser Arbeit wurde ein Aufbau entworfen und konstruiert, der die Durchführung einer Einzel-Photoelektronen-Kalibrierung dieser Photovervielfacher unter Verwendung von gepulstem Licht aus einer Leuchtdiode, das über optische Fasern übertragen wird, ermöglicht. Die modulare Bauweise dieses Kalibrieraufbaus ermöglicht sowohl die Regelung der Pulsspannung als auch die Ausnutzung geometrischer Effekte bei der Lichteinkopplung in die Faser zur Dämpfung der Intensität des auf den Photovervielfacher fallenden Lichtes auf den Einzel-Photoelektronen-Pegel. Testmessungen mit einem Hamamatsu R11410-21 Photovervielfacher bei Raumtemperatur ergaben Parameter, die mit den Spezifikationen des Herstellers übereinstimmen. Zudem konnte gezeigt werden, dass die gewählten technischen Implementierungen die Einstellung eines Lichtpegels und einer Pulsbreite ermöglichen, die für einen Betrieb mit der angestrebten Wahrscheinlichkeit für ein Einzel-Photoelektronen-Ereignis von etwa 10% geeignet sind

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Englisch
• Anmerkungen: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Bachelorarbeit, 2017

Klassifikation und Themen

• Klassifikation: Physik

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Ereignis: Veröffentlichung
• (wo): Freiburg
• (wer): Universität
• (wann): 2018
• Urheber: Bismark, Alexander
• Beteiligte Personen und Organisationen: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Weitere Informationen

• DOI: 10.6094/UNIFR/15454
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-154541
• Rechteinformation: Kein Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 14.08.2025, 10:51 MESZ