Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

5. Aufbau des Flugzeitspektrometers
des Signalmaximums zu legen 6 . Damit wird hier nur ein Wert proportional zum
Signalmaximum gemessen. Bei Messungen mit radioaktiven Quellen, bei denen der
Zeitpunkt eines Zerfalls nicht unabhängig bestimmt werden kann, wird stattdessen
ein FADC verwendet, sodass nach der Messung jedes Pulses nach dessen Maximum
gesucht werden kann, siehe Abschnitt 3.2.
5.5.4. Zentralzelle
Im Zentrum des Kalorimeters wird während der Strahlzeit der höchste Teilchenfluss
erwartet, sodass dort eine BGO-Kalorimeterzelle durch die Strahlung schnell an
Transparenz verlieren würde. Darüber hinaus müsste die Auslegung des Verstärkers
dieser Zelle sich stark von der der restlichen unterscheiden, um bei der erwarteten Rate
nicht in Sättigung zu gehen. Da zu erwarten ist, dass Teilchen, die das Kalorimeter an
dieser Stelle treffen, nicht aus Kernwechselwirkungen stammen, ist die Information
über deren Gesamtenergie verzichtbar. Es genügt die Information, dass und zu
welchem Zeitpunkt dort ein Teilchen die Apparatur durchfliegt. Daher wird hier statt
einer Kalorimeterzelle ein Szintillationszähler in gleicher Form verbaut, der nur den
Zeitpunkt und den Energieverlust misst. Dieser besteht aus einem Plastikszintillator,
der auf der Rückseite von vier SiPM ausgelesen wird und ist somit besser an den
erwarteten Teilchenfluss angepasst. Sollte das Szintillatormaterial durch die Strahlung
zu stark beschädigt werden, kann es vergleichsweise günstig ausgetauscht werden.
Messungen zur Kalibration der Zentralzelle finden sich in [15]. Die Lichtauslese der
Zentralzelle aus der genannten Arbeit musste angepasst werden, um den mechanischen
Anforderungen in der Detektorkammer gerecht zu werden. Da die Messverstärker
der SiPM breiter sind als die Rückseite des Szintillators, mussten die Verstärker
um 5 cm zurück versetzt werden, damit sie nicht mit den Dioden und Verstärkern
der Kalorimeterzellen kollidieren. Daraus resultierte, dass die Leitungen für die vier
SiPM und die zwei PT100-Fühler ebenfalls etwa 4 cm länger wurden. Um die starke
Neigung zum Übersprechen zwischen diesen Leitungen zu verringern, wurden die
Leitungen zu jeweils zwei SiPM eines Verstärkers in eine zusätzliche Abschirmung
aus Kupferband verpackt, sodass die PT100-Messleitungen außen liegen. Die vier
SiPM wurden mittels optischen Gels [13] an die Rückseite des Szintillators gekoppelt.
6 Genaue Werte werden im Verlauf der Arbeit ermittelt, siehe z.B. Abschnitt 6.1.1
48