PET Methode GERDA

Charakterisierung von Germanium-Detektoren mittels PET

01.01.2016 bis 31.12.2017

Hochreine Germaniumkristalle werden u.a. zum Nachweis von Gammastrahlen in der Forschung und in der Wirtschaft
eingesetzt, weil mit diesen Detektoren eine sehr hohe Energieauflösung von etwa 1./1000 erreicht werden kann. Die
Gammastrahlen erzeugen im Germanium elektrische Ladungen, die das Signal mit charakteristischer Form bilden und die mit hoher Effizienz gesammelt werden müssen. Die Sammlung der Ladung wiederum hängt essentiell vom angelegten elektrischen Feld ab, das aber durch Verunreinigungen im Kristall gestört werden kann. In geeigneten Feldkonfigurationen können wegen spezifischer Pulsformen Untergrundereignisse unterdrückt werden, wodurch geringere Intensitäten nachgewiesen und damit höhere Sensitivitäten erreicht werden können.
Die Abhängigkeit der Pulsformen vom Entstehungsort im Kristall, von der Energie der eingestrahlten Gammas und von
Geometrie und Feldkonfiguration soll in Tübingen studiert und durch Monte Carlo Simulationen modelliert werden. Hierzu sollen die in der Kernphysik entstandene und in der Radiologie weiter entwickelten Positron-Emissions-Tomographen (PET) eingesetzt werden, um die Germaniumdetektoren zu untersuchen und deren Signalbildung besser zu verstehen.
Diese Initiative entstand aus dem GERDA Experiment am LNGS in Italien zur Bestimmung der Masse des Neutrinos, bei dem nach ähnlicher Signatur wie beim PET gesucht wird; die Sensitivität von GERDA muss aber noch gesteigert werden. Da diese PET-Methode prinzipiell auch für Silizium anwendbar ist, können die Ergebnisse nicht nur für die Charakterisierung und Optimierung von Halbleiter-Detektoren eingebracht werden, es könnte möglicherweise allgemein auch für andere Bauelemente der Elektronik wie CCD, angewandt werden.