Wir gratulieren Dr. Sebastian Stengel herzlich zur erfolgreich abgeschlossenen Dissertation mit dem Titel „Design and Development of the MAGIX Trigger Veto System“
In seiner Dissertation entwickelte, realisierte und testete Sebastian Stengel ein zentrales Detektorsystem für das MAGIX-Experiment am neuen Elektronenbeschleuniger MESA in Mainz.
Das vielseitige MAGIX-Experiment ist ausgelegt für hochpräzise Untersuchungen in der Kern- und Hadronenphysik, eröffnet aber etwa auch die Möglichkeit zur Suche nach sogenannten dunklen Photonen – hypothetischen Teilchen, die in engem Zusammenhang mit Theorien zur dunklen Materie stehen. Der Nachweis gestreuter Teilchen erfolgt dabei im Wesentlichen über zwei hochauflösende Magnetspektrometer.
Im Mittelpunkt der Arbeit stand das sogenannte Trigger-Veto-System dieser Spektrometer. Es liefert eine schnelle und zuverlässige Triggerentscheidung für die Datennahme, erfasst Zeit-Koinzidenzen und stellt entscheidende Informationen zur Teilchenidentifikation bereit. Darüber hinaus dient es als Zeitreferenz für die Auslese der Spektrometer-Spurdetektoren.
Das System besteht aus einer segmentierten Triggerebene aus Plastikszintillatoren, die mit Photomultipliern ausgelesen wird, sowie einem flexiblen Vetosystem aus zusätzlichen Szintillatorschichten mit Silizium-Photomultipliern und Bleischichten zur Unterdrückung von Untergrundsignalen. Die Auslese erfolgt über eine schnelle, ratenfeste FPGA-basierte Elektronik.
Im Verlauf der Arbeit wurden sämtliche Komponenten des Systems entworfen, ausgewählt, getestet und systematisch optimiert - einschließlich der mechanischen Konstruktion für die Integration in die Spektrometer. Dabei kamen sowohl umfangreiche Simulationen mit Geant4 als auch umfassende Systemtests unter realistischen experimentellen Bedingungen zum Einsatz.
Bei einer Strahlzeit am MAMI-Beschleuniger erzielte das Triggersystem eine bemerkenswerte Nachweiseffizienz von 99,93%, eine Zeitauflösung von rund 180 ps (FWHM) sowie eine Ortsauflösung von etwa 25 mm - und übertraf damit die ursprünglich gesetzten Anforderungen deutlich. Dieses System ist nun vollständig einsatzbereit für den bevorstehenden Betrieb bei MAGIX.
Die Dissertation entstand im Rahmen der MAGIX-Kollaboration unter der Betreuung von Univ.-Prof. Achim Denig und dokumentiert eindrucksvoll den Beitrag von Sebastian Stengel zur Vorbereitung eines der zentralen Experimente am MESA-Beschleuniger.
Diese Arbeit ist ein herausragendes Beispiel für eine umfassende moderne experimentelle Detektorentwicklung – von der Konzeptphase bis zur erfolgreichen Umsetzung eines komplexen und leistungsfähigen Detektorsystems.
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