Adeline Bieker - Universität Siegen

1 Einleitung
1 Einleitung
In vielen Bereichen der naturwissenschaftlichen Arbeit kann man ohne Detektoren
nicht mehr Forschung betreiben, denn man untersucht die Materie bis zu subatomaren
Strukturen, die für menschliche Sinnesorgane oder optische Geräte nicht mehr
zugänglich sind. Detektoren werden aufgrund von speziellen Fragestellungen an die
Natur gebaut und der Nachweis von subatomaren Teilchen beruht auf deren Wechselwirkung
mit der Materie des Detektors. Seit der Entwicklung der ersten Detektoren,
die ihre Anwendung in der Kernphysik, z.B. zum Nachweis radioaktiver Strahlung
durch Schwärzung einer photographischen Platte (Becquerel, 1896) und zur Bestimmung
der Aktivität radioaktiver Präparate (Geiger-Müller-Zählrohr, 1908) fanden,
hat sich ihr Anwendungsgebiet auf viele verschiedene Bereiche erweitert. In der
Teilchenphysik ist man auf Detektoren angewiesen, um Grundlagenforschung zu betreiben:
Um neue Teilchen zu entdecken oder die Eigenschaften von schon bekannten
Teilchen zu untersuchen, wofür z.B. eine Zeitprojektionskammer (time projection
chamber, TPC) für einen zukünftigen Linearbeschleuniger (ILC) verwendet werden
soll. Die hier vorgelegte Bachelorarbeit ist Teil dieser Entwicklungsarbeiten. Mithilfe
von Detektoren wird auch der Ursprung kosmischer Strahlung erforscht. Im medizinischen
Bereich werden Detektoren zur Diagnostik benötigt, speziell für bildgebende
Verfahren wie Röntgenaufnahme, Kernspintomographie oder Positronen-Emissions-
Tomographie. In der Materialforschung werden Detektoren eingesetzt, um chemische
und physikalische Eigenschaften von Stoffen und Oberflächen zu bestimmen.
In dieser Bachelorarbeit wird der Aufbau und Test eines Hodoskops beschrieben. Ein
Hodoskop ist eine Anordnung von Zählerdetektoren in der Art, dass über Koinzidenzmessungen
die Bahn von einem energiereichen Teilchen, zum Beispiel aus der
Höhenstrahlung, durch diesen Aufbau bestimmt werden kann. Im hier verwendeten
Aufbau kann registriert werden, ob ein Teilchen zwei zueinander parallele Flächen,
die einen gewissen Abstand voneinander haben, innerhalb einer Zeit ∆t durchdrungen
hat.
Der in dieser Bachelorarbeit gewählte Aufbau kann dazu verwendet werden, andere
Detektoren, die in das System integriert werden, zu triggern, d.h. mit Hilfe des Hodoskops
wird das Auslesesystem des anderen Detektors gesteuert und somit eine Vorselektion
der Ereignisse vorgenommen. Verwendet man ein Hodoskop, das den anderen
Detektor umgibt, so weiß man, dass ein Teilchen, das im Hodoskop registriert
wurde, den gesamten Detektor durchdrungen hat. Damit speichert das System nur
noch Daten von hochenergetischen Teilchen, die nicht im Detektor stecken bleiben.
Wichtig ist bei diesem Verfahren eine schnelle Signalverarbeitung, denn sonst gehen
die Detektordaten verloren. Für moderne Großdetektoren ist ein Triggersystem außerdem
unerlässlich, da die anfallenden Datenmengen es aus Speichergründen nicht
erlauben, alle Daten zu speichern. Außerdem vermeidet man so die Speicherung redundanter
Daten.
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