Die elektronische Auslese und Verarbeitung von Detektorsignalen ist heute die mit Abstand häufigste Art der Datenerfassung in der Teilchenphysik. In diesem Kapitel werden typische Prozeduren zur elektronischen Auslese von Detektoren, mit besonderem Augenmerk auf kleine, rauschanfällige Signale, diskutiert. Es wird ein Überblick über die Standardtechniken zur Signalverarbeitung, wie Verstärkung, Pulsformung, Diskriminierung und Digitalisierung gegeben, wobei auch auf die neuesten Entwicklungen in der Mikroelektronik sowie auf die Wellenleitereigenschaften von Signalkabeln eingegangen wird. Bei Anwendungen mit hohem Datenfluss, wie bei Beschleunigerexperimenten und Bildgebungsverfahren, kann es zu Detektor-Totzeiten kommen, die detailliert besprochen werden. Neben Signalfluktuationen spielt das elektronische Rauschen und dessen Unterdrückung für Teilchendetektoren eine wichtige Rolle, was in einem dedizierten Abschnitt mit konkreten Beispielen diskutiert wird.

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Signalverarbeitung und Rauschen

  • Hermann Kolanoski,
  • Norbert Wermes

摘要

Die elektronische Auslese und Verarbeitung von Detektorsignalen ist heute die mit Abstand häufigste Art der Datenerfassung in der Teilchenphysik. In diesem Kapitel werden typische Prozeduren zur elektronischen Auslese von Detektoren, mit besonderem Augenmerk auf kleine, rauschanfällige Signale, diskutiert. Es wird ein Überblick über die Standardtechniken zur Signalverarbeitung, wie Verstärkung, Pulsformung, Diskriminierung und Digitalisierung gegeben, wobei auch auf die neuesten Entwicklungen in der Mikroelektronik sowie auf die Wellenleitereigenschaften von Signalkabeln eingegangen wird. Bei Anwendungen mit hohem Datenfluss, wie bei Beschleunigerexperimenten und Bildgebungsverfahren, kann es zu Detektor-Totzeiten kommen, die detailliert besprochen werden. Neben Signalfluktuationen spielt das elektronische Rauschen und dessen Unterdrückung für Teilchendetektoren eine wichtige Rolle, was in einem dedizierten Abschnitt mit konkreten Beispielen diskutiert wird.