Simulation of the response of Silicon Photomultipliers with Julia

Abstract

This thesis focuses on modeling and simulating the response of Silicon Photomultipliers (SiPMs) and aims to develop a proof-of-concept for using the Julia programming language as the foundation. Key topics covered include the working principle of SiPMs, primary and secondary discharges, and the generation of the output signal. The simulation itself incorporates these features and implements them in a framework. Results are displayed, validated, and benchmarked. A preceding implementation is used as a comparison for the latter. This thesis contributes to the understanding and optimization of SiPMs for low-light and high-light scenarios and enables a systematic study.

Diese Arbeit ist darauf fokussiert, Silizium Photomultiplizierer (SiPMs) zu modellieren und anschließend zu simulieren. Dabei soll ein vielseitiges Framework, geschrieben in Julia, entstehen, welches als Machbarkeits-studie verwendet wird. Die wichtigsten Punkte sind dabei das grundlgende Funktionsprinzip von SiPMs, sowie die Generation des Ausgangssignal durch primäre und sekundäre Effekte. Das Framework baut darauf auf. Die Ergebnisse werden dargestellt und validiert. Abschließend folgt eine Feststellung der einfluss-reichsten Parameter durch Benchmarks, wobei vorangegangene Untersuchen zum Vergleich herangezogen werden. Diese Arbeit trägt dazu bei, das Verständnis von SiPMs zu festigen und erlaubt systematische Untersuchungen.