Photonen, Elektronen und Siliziumchips
25.
Juli
2008
Der 47. Gesprächskreis Rhein-Neckar stand aus universitärer Sicht im Zeichen der kommenden Experimente am Large Hadron Collider in Genf
Seit nunmehr 23 Jahren gibt es den Gesprächskreis Rhein-Neckar, bei dem Physiker der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität und aus der Industrie zwei Mal im Jahr über ihre neuesten Forschungsergebnisse berichten. So auch dieser Tage im Kirchhoff-Institut für Physik der Ruperto Carola. Dabei standen aus universitärer Sicht Arbeiten rund um Materieteilchen im Zentrum der Vorträge.
Während Dr. Rainer Stamen vom Kirchhoff-Institut für Physik den Entwicklungsstand am Large Hadron Collider (LHC) in Genf vorstellte, präsentierte Professor Peter Fischer vom Institut für Technische Informatik neue Entwicklungen in der Silizium-Sensortechnik, um etwa Photonen, einzelne Röntgenquanten oder geladene Teilchen nachzuweisen. „Nicht nur der Nachweis der Teilchen ist von Bedeutung, sondern auch die genaue Messung des Ortes, des Auftreffzeitpunkts sowie der Energie der Teilchen“, erläuterte Peter Fischer die heutigen Anforderungen an die Silizium-Sensortechnik.
Durch ihr unterschiedliches Verhalten im Silizium lassen sich die Teilchen charakterisieren. So dringen Photonen meist nur geringfügig in das Silizium ein. Dabei werden die Siliziumatome ionisiert, indem die Photonen Elektronen aus den Silizium-Atomhüllen herausschlagen. „Röntgenquanten dagegen sind so energiereich, dass sie eine viel stärkere Ionisation bewirken“, erläuterte Peter Fischer. Niederenergetische Elektronen, die auf einen Silizium-Sensor auftreffen, werden stark absorbiert, während schnelle geladene Teilchen das Silizium durchdringen und eine ganze Ionisationsspur hinterlassen.
Um den Ort des Auftreffens eines Teilchens auf dem Si-Block zu bestimmen, sind ganz bestimmte Detektoren notwendig, die sich in ihrer Bauweise, entsprechend der an sie gestellten Anforderungen, unterscheiden. Mit so genannten hybriden Pixeldetektoren lässt sich beispielsweise Röntgenstrahlung ortsgenau auflösen. Diese Detektoren bestehen aus zahlreichen Einzelelementen, so genannten Pixeln, mit einer Größe von etwa 0,1 x 0,1 Millimetern. Dadurch werden auf einem Quadratmillimeter Detektorfläche etwa 100 elektronische Kanäle benötigt. Außerdem enthält jedes Pixelelement empfindliche Vorverstärker, Vergleicher und Zähler zum Registrieren der Quanten. Eine so hohe Kanaldichte kann nur mit hochintegrierten Spezialchips erreicht werden. Derartige Chips, an deren Entwicklung die Arbeitsgruppe von Peter Fischer beteiligt ist, wurden beispielsweise für das ATLAS-Experiment am LHC in Genf angefertigt.
Ebenfalls um kleinste Strukturen ging es bei dem Vortrag von Dr. Volker Stadler vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Er zeigte, wie Peptide (Bruchstücke von Proteinen, die aus bis zu 50 Aminosäuren aufgebaut sind), die zu so genannten Peptid-Arrays zusammengefasst werden, mit Hilfe eines Laserdruckers kostengünstig hergestellt werden können. Derartige Peptidarrays finden beispielsweise bei der Krebsdiagnose ihre Verwendung.
Dr. Christopher Klatt von Freudenberg Forschungsdiensten in Weinheim präsentierte seine Entwicklungen zu dehnbarer Elektronik. Dahinter verbirgt sich die Weiterentwicklung von flexiblen Leiterplatten zu faltenfreien drei-dimensionalen Leiter- und Elektronikgebilden, die beispielsweise in der Medizin zur Überwachung von Körperfunktionen eingesetzt werden und etwa in speziellen Kleidungsstücken implementiert sind.
Eigensicherheit um das Thema Zündschutz thematisierte Diplom-Ingenieur Andreas Hennecke von der Firma Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim. Mit der von ihm vorgestellten so genannten DART-Stromversorgung können Zündfunken, wie sie etwa bei Öffnen oder Schließen eines elektrischen Stromkreises auftreten, selbst bei hohen Stromstärken nie zündfähig werden.
Schließlich stellte Dr. Jörg Bohsung von der Siemens AG Healthcare Sector in Heidelberg die Strahlentherapie mit gerasterten Ionenstrahlen vor, mit der ab Herbst dieses Jahres im Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum HIT die ersten Patienten behandelt werden.
Stefan Zeeh
Rückfragen bitte an:
Professor Dr. Peter Fischer
Institut für Technische Informatik
der Universität Heidelberg
B6, 26,
68131 Mannheim
Tel. 0621 1812735
peter.fischer@ziti.uni-heidelberg.de
Allgemeine Rückfragen von Journalisten auch an:
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
Irene Thewalt
Tel. 06221 542310, Fax 542317
presse@rektorat.uni-heidelberg.de
Während Dr. Rainer Stamen vom Kirchhoff-Institut für Physik den Entwicklungsstand am Large Hadron Collider (LHC) in Genf vorstellte, präsentierte Professor Peter Fischer vom Institut für Technische Informatik neue Entwicklungen in der Silizium-Sensortechnik, um etwa Photonen, einzelne Röntgenquanten oder geladene Teilchen nachzuweisen. „Nicht nur der Nachweis der Teilchen ist von Bedeutung, sondern auch die genaue Messung des Ortes, des Auftreffzeitpunkts sowie der Energie der Teilchen“, erläuterte Peter Fischer die heutigen Anforderungen an die Silizium-Sensortechnik.
Durch ihr unterschiedliches Verhalten im Silizium lassen sich die Teilchen charakterisieren. So dringen Photonen meist nur geringfügig in das Silizium ein. Dabei werden die Siliziumatome ionisiert, indem die Photonen Elektronen aus den Silizium-Atomhüllen herausschlagen. „Röntgenquanten dagegen sind so energiereich, dass sie eine viel stärkere Ionisation bewirken“, erläuterte Peter Fischer. Niederenergetische Elektronen, die auf einen Silizium-Sensor auftreffen, werden stark absorbiert, während schnelle geladene Teilchen das Silizium durchdringen und eine ganze Ionisationsspur hinterlassen.
Um den Ort des Auftreffens eines Teilchens auf dem Si-Block zu bestimmen, sind ganz bestimmte Detektoren notwendig, die sich in ihrer Bauweise, entsprechend der an sie gestellten Anforderungen, unterscheiden. Mit so genannten hybriden Pixeldetektoren lässt sich beispielsweise Röntgenstrahlung ortsgenau auflösen. Diese Detektoren bestehen aus zahlreichen Einzelelementen, so genannten Pixeln, mit einer Größe von etwa 0,1 x 0,1 Millimetern. Dadurch werden auf einem Quadratmillimeter Detektorfläche etwa 100 elektronische Kanäle benötigt. Außerdem enthält jedes Pixelelement empfindliche Vorverstärker, Vergleicher und Zähler zum Registrieren der Quanten. Eine so hohe Kanaldichte kann nur mit hochintegrierten Spezialchips erreicht werden. Derartige Chips, an deren Entwicklung die Arbeitsgruppe von Peter Fischer beteiligt ist, wurden beispielsweise für das ATLAS-Experiment am LHC in Genf angefertigt.
Ebenfalls um kleinste Strukturen ging es bei dem Vortrag von Dr. Volker Stadler vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Er zeigte, wie Peptide (Bruchstücke von Proteinen, die aus bis zu 50 Aminosäuren aufgebaut sind), die zu so genannten Peptid-Arrays zusammengefasst werden, mit Hilfe eines Laserdruckers kostengünstig hergestellt werden können. Derartige Peptidarrays finden beispielsweise bei der Krebsdiagnose ihre Verwendung.
Dr. Christopher Klatt von Freudenberg Forschungsdiensten in Weinheim präsentierte seine Entwicklungen zu dehnbarer Elektronik. Dahinter verbirgt sich die Weiterentwicklung von flexiblen Leiterplatten zu faltenfreien drei-dimensionalen Leiter- und Elektronikgebilden, die beispielsweise in der Medizin zur Überwachung von Körperfunktionen eingesetzt werden und etwa in speziellen Kleidungsstücken implementiert sind.
Eigensicherheit um das Thema Zündschutz thematisierte Diplom-Ingenieur Andreas Hennecke von der Firma Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim. Mit der von ihm vorgestellten so genannten DART-Stromversorgung können Zündfunken, wie sie etwa bei Öffnen oder Schließen eines elektrischen Stromkreises auftreten, selbst bei hohen Stromstärken nie zündfähig werden.
Schließlich stellte Dr. Jörg Bohsung von der Siemens AG Healthcare Sector in Heidelberg die Strahlentherapie mit gerasterten Ionenstrahlen vor, mit der ab Herbst dieses Jahres im Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum HIT die ersten Patienten behandelt werden.
Stefan Zeeh
Rückfragen bitte an:
Professor Dr. Peter Fischer
Institut für Technische Informatik
der Universität Heidelberg
B6, 26,
68131 Mannheim
Tel. 0621 1812735
peter.fischer@ziti.uni-heidelberg.de
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