Measurement of the spatial location of double escape events in a germanium detector using a PET scanner

Abstract

Germanium detectors have been used in science to carry out high resolution spectroscopy for more than half a century. Only recently has their capacity to distinguish different types of events been put to use in low-background experiments. By examining the waveform, it is possible to distinguish signal-like from background-like events and push down the background index of such experiments even further than previously achieved. For an analysis of the pulse shape it is beneficial to fully understand the pulse shape creation process. In this work, a new method is proposed to measure the point of interaction of signal-like double escape events inside a germanium detector by using a PET detector. A typical waveform is assigned to each point in the detector. By knowing the different shapes of the pulses, the pulse shape discrimination can be tested and possibly be improved. The general method, preceding simulations, the measurement setup, and the results are presented in this thesis. One chapter addresses an otherwise rather unrelated deconvolution method to analyse waveforms of photomultipliers and, simultaneously, calibrate them in units of photo electrons.

Germaniumdetektoren werden bereits seit geraumer Zeit in der Wissenschaft für spektroskopische Messungen eingesetzt. Erst seit kurzem wird von ihrer Eigenschaft unterschiedliche Eventtypen unterscheiden zu können bei Experimenten mit niedrigem Untergrund Gebrauch gemacht. Durch Analysieren der Pulsform ist es möglich signalähnliche von untergrundähnlichen Ereignissen zu unterscheiden und den background index dieser Experimente dadurch noch weiter abzusenken. Solch eine Analyse setzt Wissen über den exakten Entstehungsprozess des Pulses voraus. In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, um den Interaktionspunkt eines Signalereignisses im Germaniumdetektor mithilfe eines PET-Scanners zu bestimmen. So kann eine typische Pulsform jedem Punkt im Detektor zugeordnet werden. Die Kenntnis über die Form der Pulse abhängig vom Ort kann zum Test und möglichen Verbesserung der Pulsformdiskriminierung verwendet werden. In der Arbeit werden die Grundidee der Methode, vorangegangene Simulationen, der Messaufbau und die Ergebnisse beschrieben. Ein sonst thematisch eher unverbundenes Kapitel beschäftigt sich mit einer Kalibrations- und Analysemethode, die auf der Dekonvolution von Standardpulsen basiert und eine gleichzeitige Kalibration in Einheiten von Photoelektronen ermöglicht.