Entwicklung eines Kontrollsystems für die Strahllagemessung am ...

20 3 MESSPRINZIP
weisen. Bei HERA werden als Verlustdetektoren großflächige PIN 21 -Dioden
verwendet, die in Sperrichtung betrieben werden. PIN-Dioden zeichnen sich
durch eine in der Zwischenschicht existierende große Verarmungszone an Ladungsträgern
aus, so daß beim Betrieb der Diode in Sperrichtung nur ein
kleiner Sperrstrom (verglichen zu herkömmlichen Dioden) fließt.
Fliegen Photonen oder ionisierende Teilchen durch die Diode, so erzeugen sie
in der Sperrschicht Elektron-Loch-Paare. Diese werden durch die Sperrspannung
abgesaugt, so daß ein kurzer Strompuls entsteht.
Die Unterdrückung der Photonen geschieht durch die Verwendung zweier
Dioden, die nur durch einen hauchdünnen Spalt getrennt und in Koinzidenz
geschaltet sind. Die Photonen bleiben in einer der beiden Dioden stecken,
minimalionsierende Teilchen können jedoch beide Dioden durchqueren [15].
Durch die Koinzidenzschaltung werden deshalb nur Pulse durchgelassen, die
durch Teilchen aus dem Protonverlust ausgelöst werden.
Die von den PIN-Dioden gelieferten Signale werden in TTL-Pulse umgewandelt
und an eine Elektronik weitergereicht, die neben der Koinzidenzschaltung
beider Signale auch Einzelpulse beider Dioden verarbeiten kann. Die
Pulse werden jeweils in einem Zeitintervall von 5.208 ms mit 16 Bit breiten
Zählern gezählt und dann in einem Speicher niedergelegt, der 128 Werte
fassen kann.
Neben diesem sogenannten “Kurzzeitspeicher” gibt es einen “Langzeitspeicher”,
der gemittelte Werte aufnimmt. Dabei wird jeweils, wenn der Kurzzeitspeicher
gefüllt ist, ein Mittelwert des Kurzzeitspeichers im Langzeitspeicher
abgelegt. Auch der Langzeitspeicher faßt 128 Werte. Der Kurzzeitspeicher
enthält somit Information über einen Zeitraum von 666 ms, der Langzeitspeicher
über 85.3 Sekunden.
Bevor die Anzahl der gezählten Pulse im Speicher abgelegt wird, wird sie mit
einer vom Benutzer über SEDAC setzbaren Alarmschwelle verglichen. Wird
diese überschritten, wird ein Alarm ausgelöst. Das Alarmsignal wird an ein
Alarm-Modul weitergeleitet, das sich im selben Crate befindet. Es handelt
sich dabei um dasselbe Alarm-Modul, das die Alarme von den Lagemonitoren
empfängt.
Jeweils vier dieser Zähleinrichtungen sind in einem SEDAC-Modul untergebracht.
Alle vier Kanäle teilen sich gemeinsam eine Steuer- und Logikeinheit,
auf die über SEDAC zugegriffen werden kann.
Die Zuordnung der durch die PIN-Dioden gemessenen Rate und der tatsächlichen
Verlustrate der Protonen ist sowohl durch numerische Berechnungen
als auch durch direkte Kalibrierungen erfolgt [15, 16]. Obwohl PIN-Dioden
unterschiedlicher Hersteller für Messungen an den supraleitenden und nor-
21 Positive Dotierung, intrinsische Ladungsdichteverteilung, negative Dotierung