Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

5.5. Kalorimeter
5.5. Kalorimeter
Das Kalorimeter besteht aus 16 Zellen aus je einem Wismut-Germanat 1 -Kristall,
der von einer PIN-Diode ausgelesen wird. Die 16 BGO-Zellen sind dabei um eine
Zentralzelle angeordnet, die streng genommen nicht die Funktion eines Kalorimeters
erfüllt, siehe 5.5.4.
5.5.1. Szintillatorkristalle
Die Szintillatorkristalle bestehen aus Wismut-Germanat, dessen Eigenschaften in
Tabelle ?? aufgelistet sind. Im Vergleich zu Cäsiumiodid 2 hat BGO eine höhere Dichte,
weshalb die einzelnen Kristalle kürzer sein können und einen geringeren Molière-
Radius, der eine feinere Granularität erlaubt. Außerdem ist BGO ein intrinsischer
Szintillator, der nicht von einer Dotierung mit Fremdatomen abhängt, es ist nicht
hygroskopisch, sodass auf eine luftdichte Verpackung verzichtet werden kann und
besitzt eines kürzere Abklingzeit. Ein Nachteil dieses Materials ist die geringere
Lichtausbeute. Die Kristalle selbst stammen aus dem L3-Experiment und wurden
im Fraunhofer Institut für Lasertechnik in eine vordere und eine hintere Hälfte
geteilt und poliert. Anschließend wurden sie mit reflektierender Titandioxidfarbe
beschichtet und mit aluminisiertem Mylar beklebt, um den Lichtaustausch zwischen
benachbarten Zellen zu minimieren, siehe [21]. Die größere Fläche jedes Kristalls
wurde dabei frei gelassen, sodass hier die Lichtauslese angeschlossen werden kann.
Verarbeitung, Form und Material des Kristall entscheiden darüber, wie viel Licht
pro deponierter Energie auf diese Auslesefläche trifft.
5.5.2. Photodioden
Für die Lichtauslese werden pro Zelle je zwei PIN-Dioden vom Typ Hamamatsu
S2744-08 [17] verwendet, die auf eine gemeinsame Platine gelötet sind und deren
sensitive Flächen von einer gemeinsamen, matten Polystyrolplatte 3 bedeckt sind.
Diese Diodenmodule ind die gleichen, wie sie auch im BaBar-Experiment [3] und
später im E-166-Experiment verwendet wurden [23]. Die wichtigsten Charakteristika
der verwendeten Dioden sind in Tabelle 5.1 zusammengefasst. Die Diodenmodule
sind jeweils mit optischem Zement vom Typ Saint-Gobain BC600 [32] auf die Ausleseflächen
der Kristalle geklebt. Sie sind maßgeblich für das elektronische Rauschen
jeder Zelle und die Größe des elektrischen Signals pro Lichtmenge.
1 kurz BGO
2 Dieses wird im E166-Kalorimeter [23] verwendet, welches hier noch häufiger als Vergleichsobjekt
dienen soll
3 Plexiglas, Brechungsindex n = 1,4 [22]
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