File:Masterarbeit Hassel 2014.pdf

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Photondetektor entwickelt, der als aktives Veto bei neutrinolosen Doppelbeta-Zerfallsexperimenten, die mit szintillierenden Kristallen arbeiten, angewendet werden soll. In diesen Experimenten ist das beta-instabile Isotop Bestandteil des Absorbers eines kalorimetrischen Tieftemperaturdetektors, dass heißt ein Temperatursensor auf dem aktiven Kristall weist bei beta-Zerfällen deponierte Wärme nach. Eine zusätzliche Detektion der emittierten Photonen ist zweckmäßig, um den Untergrund bei Experimenten mit sehr seltenen Ereignissen zu reduzieren. Die Lichtausbeute eines Ereignisses im szintillierenden Kristall ist abhängig von der Strahlungsart, daher lassen sich insbesondere alpha-Zerfälle von den relevanten beta-Zerfällen unterscheiden. Der beschriebene Photondetektor wurde speziell für die Experimente AMoRE und LUMINEU entwickelt und hat eine erwartete Energieauflösung von E_FWHM < 10 eV sowie eine erwartete Signalantiegszeit von unter 50 mus. Er basiert auf dem Detektionsprinzip eines metallischen magnetischen Kalorimeters und verwendet eine kreisförmige Absorberfläche aus Ge bzw. Si mit einem Durchmesser von 2,5 cm. Darüber hinaus wurde mit der Entwicklung eines kombinierten Photon-/Phonondetektors für das AMoRE Experiment begonnen. Der Photonsensor im kombinierten Detektor wurde analog zum separierten Photondetektor entworfen. Für den Phononsensor wird eine Engeriauflö- sung von E_FWHM < 100 eV und eine Signalanstiegszeit von unter 200 mus erwartet. Eine detaillierte Design-Studie und erste Erfolge bei den notwendigen, neuen Prozessschritten werden diskutiert.