English Title: The 2D-CASCADE neutron detector and its readout

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Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem so genannten CASCADE Neutronendetektor und seiner Auslese. Der CASCADE Detektor ist ein Gasdetektor mit festen 10B-Schichten als Neutronenkonverter. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein 2D-CASCADE Detektorsystem entwickelt. Dieses skalierbare System umfasst einen hochratenfähigen 2D-CASCADE Detektor und eine auf modernster Mikroelektronik basierende Ausleseelektronik. Verschiedene Elektronikmodule wurden aus der Hochenergiephysik in das Gebiet der Neutroneninstrumentierung transferiert. Dazu gehört der CIPix-Chip, ein Auslese-ASIC mit 64 unabhängigen Kanälen. Wie auf einer Strahlzeit am ILL gezeigt wurde, konnte mit diesem Chip zunächst die Auslese eines 1D-CASCADE Detektors erfolgreich realisiert werden. Basierend auf diesen Erfahrungen wurde ein neues Elektroniksystem für die Auslese von hochratenfähigen 2D-CASCADE Detektoren entwickelt. Es basiert auf den Einsatz des CIPix-Chips und einem FPGA. Der FPGA wurde für die Verarbeitung der digitalen CIPix-Daten programmiert. Es wurden 2D-CASCADE Detektorsysteme gebaut. Die Systeme wurden am Forschungsreaktor FRJ-2 des Forschungszentrums Jülich intensiv getestet und charakterisiert.

Translation of abstract (English)

This thesis describes the so called CASCADE neutron detector and its readout. The CASCADE detector is a gas-detector which uses 10B as a neutron-converter. A 2D-CASCADE detector system was developed. This scalable system consists of a 2D-CASCADE detector with high-rate capability and a readout system based on modern microelectronics. Different electronic modules from high-energy physics were transfered to the field of neutron physics instrumentation. One of them is the CIPix-chip, a readout-ASIC with 64 independent channels. The successful application of this chip for the readout of a 1D-CASCADE detector was shown at a beam time at ILL. Based on the experience gained from the development of the 1D-detector system a new readout system for 2D-CASCADE detectors with high-rate capability was built. The new system relies on the CIPix-ASIC and a FPGA. The FPGA was programmed for the processing of the digital CIPix-data. Several 2D-CASCADE detector systems were built. These systems were thoroughly tested and characterized at the research reactor FRJ-2 of the research center of Juelich.