Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

7. Messungen
Szintillator angeben. Zuletzt werden der dynamische Bereich der Kalorimeterzellen
und die optimale Verarmungsspannung der PIN-Dioden bestimmt.
7.2. Photonenausbeute
Die Photonenausbeute eines Szintillators ist die Anzahl der erzeugten Szintillationsphotonen
pro deponierter Energie. Sie variiert sehr stark für unterschiedliche
Materialien. BGO weist eine eher geringe Photonenausbeute auf, die etwa von [33] mit
8000 γ/MeV bis 10 000 γ/MeV angegeben wird. Die wahrscheinlichste Wellenlänge
dieser Photonen ist 480 nm [33]. Zum Vergleich: Thallium-dotiertes Cäsiumiodid
erreicht eine Photonenausbeute von 54 000 γ/MeV bei einer ähnlichen Wellenlänge
von 550 nm [34]. Die Photonenausbeute ist eine unveränderliche Materialkonstante,
zumindest im Rahmen dieser Arbeit. Sie kann mit den zur Verfügung stehenden
Mitteln nicht unabhängig gemessen werden. Eine höhere Photonenausbeute wäre
wünschenswert, da sie die Schwelle zur Detektion von Teilchen herabsenken und
den Beitrag des elektronischen Rauschens zur Gesamtauflösung herabsetzen würde.
Bei höheren Energien würde sie ebenfalls zu geringeren statistischen Fluktuationen
führen, siehe Abschnitt 2.4.3.
7.3. Messung mit einem elektrischen Testsignal
Die Ladungsverstärkung gibt an, wie hoch das Spannungsmaximum eines Ausgangspulses
bei einer gegebenen Eingangsladung ist. Sie lässt sich über zwei verschiedene
Methoden testen. Die erste Methode nutzt einen zusätzlichen Testeingang des
Verstärkers. Hier wird über einen kleinen Kondensator ein definierter Spannungssprung
auf den Verstärkereingang gegeben. Nach
Q test = C test · U test
wird die applizierte Ladung berechnet und anschließend die Ladungsverstärkung
A Q = U aus
Q test
bestimmt. Die Messung von U aus ist leicht möglich, allerdings lässt sich die Testkapazität
C test nur schwer messen 4 , weshalb diese Messung starken systematischen Fehlern
unterliegt. Nutzt man einen steckbaren Testeigang, der sich der Reihe nach mit allen
Verstärkern einsetzen lässt, eignet sie sich dennoch gut, um ohne Strahlungsquellen
die Verstärkungsfaktoren der Platinen untereinander zu vergleichen und einen schnellen
Funktionstest unabhängig von den Dioden zu erhalten. Diese Messung wird nicht
4 Die Skaleneinteilung des verwendeten Messgeräts ist 1 pF, die verwendeten Kondensatoren haben
nominell je 1 pF.
62