Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)

Die Teilchenphysik beschäftigt sich mit den elementaren Bausteinen der Materie und damit, wie diese sogenannten "Elementarteilchen" miteinander wechselwirken. Elementarteilchen sind in diesem Zusammenhang die elementaren Bausteine der Materie, die nicht aus weiteren noch kleineren Teilchen bestehen. Im Rahmen der Forschung in der Teilchenphysik versuchen Wissenschaftler durch extrem aufwändige Experimente das System von Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen zu ergründen. Dahinter verbergen sich fundamentale Fragen der Menschheit: „Wie ist unser Universum und alle Materie darin entstanden? Wie wird es sich weiter entwickeln?" Das IPE entwickelt für diese Experimente neue Detektorkonzepte und Hochleistungselektronik für Triggersysteme zur Beobachtung von Elementarteilchen in Kollisionsexperimenten.

HVCMOS Sensoren

HVCMOS-Sensoren sind Pixel-Sensoren in CMOS-Technologie, bei denen Hochspannung verwendet wird, um das Sensorvolumen zu vergrößern und die Zeitauflösung, die Detektionseffizienz und die Strahlungshärte zu verbessern. HVCMOS-Sensoren eignen sich für die Detektion einzelner ionisierender Teilchen, aber auch die Detektion von niederenergetischen Photonen möglich ist.

Zur Technologie: HVCMOS

Terabit/s optische Datenübertragung

Zukünftige Detektoren für die Teilchenphysik, Astroteilchenphysik oder Photon Science werden einige Milliarden elektrischer Kanäle besitzen. Zusammen mit schnell steigenden Datenraten der einzelnen Kanäle führt dies zu einem massiven Anstieg der Datenrate auf viele Terabit pro Sekunde. Die Bearbeitung dieser Datenmengen ist eine der größten Herausforderungen für zukünftige Detektorsysteme. Auch mit starker, lokaler Datenreduktion bereits im Detektor wird es nicht möglich sein, alle Rohdaten mit herkömmlicher Technik in den Counting Room zu übertragen. Ein Schlüssel zur Bewältigung dieser Herausforderung ist eine vergrößerte Übertragungsbandbreite. Diese lässt sich beispielsweise mit einer optischen Datenübertragung realisieren.

Zur Technlogie: Terabit/s optische Datenübertragung

Quench-Detektionssystem

Supraleitenden Spulen zur Erzeugung starker Magnetfelder in Beschleunigerexperimenten führen sehr hohen Strömen im Kiloampere-Bereich. Um Beschädigungen zu vermeiden, muss die elektrische Leitfähigkeit ständig überwacht werden. Die zu kontrollierende Spannung wird über dem zu überwachenden Leiter permanent gemessen und mit kleinen Schwellen im Millivolt Bereich verglichen. Ein frühzeitig detektierter Einbruch der Stromtragfähigkeit verhindert somit teure Reparaturen an supraleitenden Komponenten.

Zur Technologie: Quench-Detektionssystem