EDET80k

Im Rahmen des Electron DETector-Projekts wird ein DEPFET-basiertes Kamerasystem für die direkte Elektronenabbildung in einer TEM-Umgebung (Transmissionselektronenmikroskopie), die sogenannte EDET80k (Abk. für 80 kHz Framerate), entwickelt. Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg, dem Karlsruher Institut für Technologie und der Universität Bonn durchgeführt. Das Hauptmerkmal dieses Systems ist die hohe Bildrate von 80 kHz, d.h. 13 μs pro Bild, bei 1024 x 1024 Pixeln. Im TEM-System, das über eine Elektronenquelle verfügt, die in der Lage ist, einen Primärelektronenstrahl mit entsprechendem zeitlichem Verlauf zu liefern, wird das DH80k-Kamerasystem die Beobachtung dynamischer Prozesse mit noch nie dagewesener Zeitauflösung ermöglichen. Aufgrund der hohen Datenrate erfolgt die Aufnahme von Bildern in Bursts von 60 Bildern, die vollständig aufgenommen werden, gefolgt von einer Pause, in der die Daten an die periphere Ausleseelektronik übertragen werden. Die Auslastungsgrad der Kamera ist auf 1:10 ausgerichtet.

Es sind auch verschiedene Fenstermodi mit reduzierter Bildgröße möglich, die noch schnellere Auslesesequenzen ermöglichen.

Die Fokalebene besteht aus 4 Kacheln mit je 512 x 512 Pixeln, die in einer kleeblattartigen Geometrie mit minimalen Empfindlichkeitslücken an den Rändern der benachbarten Kacheln angeordnet sind. Die gesamte Fokalebenenbaugruppe wird in der TEM-Vakuumkammer montiert, wo der verfügbare Platz sehr begrenzt ist, so dass das gesamte System so kompakt wie möglich gestaltet werden muss. Um die mögliche Ausfallzeit der Kamera im Falle von Problemen zu reduzieren und um einen einfachen Austausch und Reparaturen zu ermöglichen, ist das System modular aufgebaut.

Die Technologie der Tile-Module basiert auf der All-Silicon-Module (ASM)-Technologie auf Silicon-On-Insulator (SOI)-Material, die im Zuge der Entwicklung des BELLE-Vertex-Trackers entwickelt wurde. Um den Einfluss der Mehrfachstreuung von Elektronen (und die damit einhergehende Verschlechterung der Linienausbreitungsfunktion) innerhalb des empfindlichen Volumens des Detektors so gering wie möglich zu halten, wurde beschlossen, das empfindliche Volumen des Detektors (der Teil des SOI-Wafers unterhalb der eigentlichen DEPFET-Matrix) auf 50 μm oder sogar 30 μm für einige experimentellere Wafer zu verdünnen. In den peripheren Teilen des ASM bleibt das Silizium in seiner ursprünglichen Dicke von ~500 μm.

EDET80k Siliziummodul

EDET80k Siliziummodul

CAD-Ansicht der Fokusebene von EDET DH80k.

CAD-Ansicht der Fokusebene von EDET DH80k.

Blockschaltbild eines Segments und seiner Systemkomponenten.

Blockschaltbild eines Segments und seiner Systemkomponenten.

Überblick über das gesamte EDET-System

Überblick über das gesamte EDET-System

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Ergebnisse der bildgebenden Messungen

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