Projektausschreibungen

Der Tracking Detektor besteht aus 96 szintillierenden Plastik-Fasern, die auf zwei Achsen aufgeteilt eng nebeneinander liegen und einzeln von Silicon Photomultipliern (SiPMs) ausgelesen werden.
Die Signalverarbeitung soll mit einem FPGA durchgeführt werden.
Dieser soll im Rahmen dieser Arbeit programmiert und getestet werden.
Weiterhin sollen durch Tests im Labor und bei Strahlzeiten am Marburger Ionenstrahl Therapiezentrum die Ratenabhängigkeit und Effizienz des Trackingsystems bestimmt werden.
Am Ende der Arbeit sollte das Detektorsystem vollständig charakterisiert sein.

Voraussetzungen:

• Interesse an Detektorphysik und Messtechnik
• Vorerfahrung in FPGA Programmierung erwünscht aber nicht erforderlich
• Vorerfahrung mit Datenauswertung über Python oder Cern Root erwünscht aber nicht erforderlich

Kontakt Person:

• Lara Dippel
• Raum 107
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Radon ist ein radioaktives Edelgas, das Teil der natürlichen Strahlenbelastung ist. Nach Rauchen ist das Einatmen von Radon die zweithäufigste Ursache für die Ausbildung von Lungenkrebs. Um die Radonbelastung in Innenräumen zu vermessen wird im Rahmen eines R&D Projekts ein Radondetektor, basierend auf dünnen Szintillatorschichten, entwickelt.
Ziel des Projekts ist ein kostengünstiger und effizienter Radondetektor, der in der Lage ist kleine Konzentrationen von Radon zu messen.
Zur Weiterentwicklung des bestehenden Prototyps muss die Effizienz verschiedener Lichtleiter vermessen werden. Aufgaben beinhalten die Vorbereitung der Prototypen, das Vermessen des Ansprechverhaltens und die Optimierung der Geometrie der Prototypen, sowie Datenauswertung der Strahlungstests.
Je nach Fortschritt können außerdem Messungen am Hessischen Radonzentrum mit verschiedener Radonkammern durchgeführt werden.

Voraussetzungen:

• Interesse an Detektorentwicklung und Wechselwirkung von Teilchen
• Motivation zum selbstständigen Arbeiten
• Erfahrung mit Programmiersprachen wie C++ und Python sind wünschenswert, aber nicht notwendig.

Kontakt Person:

• Kim Tabea Giebenhain
• Raum 128
• Email

Red Pitayas sind open-source FPGA basierte multifunktionale Instrumente. Sie können als mehrere softwaredefinierte Instrumente wie Oszilloskop, Signalgenerator, Spektrumanalysator und viele mehr verwendet werden und werden in vielen Anwendungen benutzt, um teure und sperrige Geräte zu ersetzen.
Für das Projekt soll der AG eigene Red Pitaya zunächst in Betrieb genommen werden und grundlegende Funktionen wie der Oszilloskop Modus, das Histogrammieren von Daten und die Auslese eines Germaniumdetektors erarbeitet werden. Nach den ersten Schritten ist das Ziel, einen Mehrkanal-Ditigalisierer basierend auf mehreren verlinkten Red Pitayas zu programmieren.
Die Programmierung des FPGAs erfolgt über Vivado. Da es sich bei dem Red Pitaya um ein open-source Projekt handelt, gibt es viele Lernmaterielien, um sich mit dem Gerät vertraut zu machen und eine aktive und hilfsbereite Community.

Voraussetzungen:

• Interesse an Detektorphysik und Programmierung
• Motivation zum selbstständigen Arbeiten
• Ausreichende Englischkenntnisse, um souverän kommunizieren zu können
• Wünschenswert ist Erfahrung in der FPGA Programmierung

Kontakt Person:

• Kim Tabea Giebenhain
• Raum 128
• Email

μDose @ FemtoSat- Dosimeterkonzept auf Basis einer Siliziumdiode als Nutzlast für einen Femtosatelliten soll mit Hilfe von Laborstrahlungsquellen bzw. im Rahmen einer Bestrahlungszeit am Ionentherapiezentrum Marburg kalibriert werden. Zusätzlich sollen einzelne Funktionen bzw. IC’s (z.B. Magnetometer und LoRa) am Prototypenkonzept getestet und Anpassungen innerhalb der Ausleseroutine der IC’s mit dem Microntroller vorgenommen werden. Einzelne Aspekte können gerne im Rahmen eines Studienprojektes oder umfassend im Rahmen einer Thesis behandelt werden.

Darüber hinaus kann das Projekt in einem gößeren Rahmen betrachtet und die Fertigstellung des Konzeptes für einen Start mit dem Satellitenkonzept von AmbaSat Ltd. vorangetrieben werden, wobei der Schwerpunkt mehr auf der Weiterentwicklung des Leiterplattenlayouts, der Optimierung der verwendeten Elektronik (hauptsächlich der Spannungsversorgung durch den DC/DC-Wandler) und dem Stresstest durch Temperatur und Vakuum liegt.

Voraussetzungen:

• Interesse an Detektorphysik und Dosimetrie
• Interesse an Mikrocontrollern
• Interesse an Messelektronik
• Interesse an Programmierung

Kontakt Person:

• Dr. Roman Bergert
• Raum 208
• Email

Bleiwolframat (PbWO4 oder PWO) ist ein Szintillationsmaterial, das in verschiedenen Experimenten verwendet wird, z. B. bei CMS am LHC im CERN. Ein neues Material (PWO-II) mit verbesserten Eigenschaften wurde für das PANDA-Experiment bei FAIR in Darmstadt entwickelt. PWO-II ist Gegenstand verschiedener Projekte in unserer Arbeitsgruppe, z.B. wurden Messungen der Lichtdurchlässigkeit in PWO-II nach Bestrahlung mit einer Co-60 Quelle durchgeführt. Um ein besseres Verständnis der strahleninduzierten Schädigung zu erhalten, wollen wir theoretische Berechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) durchführen, um die Lichtdurchlässigkeit in PWO-II mit verschiedenen implementierten Defekten zu berechnen.

Voraussetzungen:

• Interesse an Theorie der kondensierten Materie (vor allem DFT)
• Interesse an Simulationen
• Grundwissen in Festkörperphysik

Kontakt Person:

• Ather Ahmad
• Raum 131
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Im Rahmen des Teilchendetektorkonzeptes RUBIK @ ROMEO (Satellitenmission des IRS Stuttgart), bestehend aus 125 segmentierten Szintillationswürfeln und einer speziell entwickelten Ausleseelektronik, soll die Erweiterung der Messroutine und die Entwicklung neuer Funktionalitäten durch ein Field Programmable Gate Array (FPGA) erfolgen.
Ziel ist es, die bestehende grundlegende Signalverarbeitung und Kommunikation über UART zu erweitern und zusätzliche Funktionalitäten wie die Erfassung von Statusmeldungen, Statistiken einzelner Messkanäle (Zählraten etc.) und Kenngrößen einzelner Elektronikkomponenten (z.B. Spannungsschwellen von DACs) abzufragen und zu verarbeiten.

Voraussetzungen:

• Interesse an Programmierung
• Wünschenswert sind Erfahrungen in der FPGA Programmierung
• Motivation zum selbstständigen Arbeiten

Kontaktperson

• Dr. Roman Bergert
• Raum 208
• Email

Im Rahmen des Teilchendetektorkonzepts RUBIK @ ROMEO (Satellitenmission der IRS Stuttgart), bestehend aus 125 segmentierten Szintillationswürfeln und einer speziell entwickelten Ausleseelektronik, ist die Durchführung von Strahlungstests geplant.
Ziel ist es, die Strahlungsverträglichkeit des Gesamtkonzepts sowie ausgewählter Komponenten zu bewerten. Hierzu könnte auch ein simulativer Abgleich auf Basis der von der ESA zur Verfügung gestellten Software SPENVIS (auf Basis von Geant4) durchgeführt werden.

Voraussetzungen:

• Interesse an Teilchendetektoren und Strahlungstests
• Grundverständnis für die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
• Motivation zum selbstständigen Arbeiten

Kontakt Person

• Dr. Roman Bergert
• Raum 208
• Email