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Development of a SiPM camera for detection and measurement of fluorescence emission from extensive air-showers generated by ultra high energy cosmic rays

Painter, William

Abstract:
Diese Arbeit behandelt die Entwicklung, Charakterisierung und Kalibrierung von SiECA,
der “SIlicon photomultiplier Elementary Cell Add-on“ Fluoreszenzkamera. Diese Kamera
wurde entwickelt für einen Einsatz zur Erkennung der Fluoreszenzsignatur von ausgedehn-
ten Luftschauern, welche bei Kollisionen von ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung
mit der Erdatmosphäre entstehen.
Insbesondere die Korrekturmechanismen um eine uniforme Photondetektorfläche zu
erreichen und die Bestimmung der absoluten Photosensitivität wurden detailliert analysiert.
Diese Arbeit ist überwiegend experimentell-technisch orientiert mit der astrophysikalischen
Motivation, den Betrieb von SiPM (Silicon Photomultiplier) als Teil von geplanten Weltraum-
teleskopen für kosmische Strahlung, zum Beispiel das Extreme Universe Space Observatory
(EUSO) oder das Probe Of Extreme Multi-Messenger Astrophysics (POEMMA), zu untersu-
chen.
SiECA ist ein Machbarkeitsnachweis für aktuell verfügbare Komponenten, wie Sensoren,
ASICs und Unterstützungselektroniken und damit ein Prototyp für zukünftige Fluoreszenz-
kameras. ... mehr

Abstract (englisch):
This thesis undertakes the construction and characterization of SiECA, the Silicon pho-
tomultiplier Elementary Cell Add-on camera for use in the detection of the fluorescence
signature of extensive air showers generated by ultra high energy cosmic rays in Earth’s
atmosphere. Specifically, the correction of non-uniformity and assessment of full system
sensitivity are most directly analyzed. This work is predominantly technical and hardware
oriented with the physics motivation of operation of SiPM as part of the orbital cosmic
ray observatory in the Extreme Universe Space Observatory (EUSO) or Probe Of Extreme
Multi-Messenger Astrophysics (POEMMA) telescopes.
SiECA is a proof of capability for current hardware, sensor, ASIC and support electronics
as well as a prototype for future devices. ... mehr

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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000098698
Veröffentlicht am 08.10.2019
Coverbild
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2019
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000098698
Verlag Karlsruhe
Umfang XIV, 117 S.
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Physik (PHYSIK)
Institut Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Prüfungsdatum 17.05.2019
Referent/Betreuer Prof. J. Blümer
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
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