Jupiterelektronen - Institut für Experimentelle und Angewandte ...

2.2. DAS KET-INSTRUMENT 13
gehoben und hinterlassen dabei ein Loch im Valenzband. Die so entstandenen
Ionen-Elektronen-Paare werden durch das elektrische Feld getrennt und deren
Ladung gemessen woraus sich der Energieverlust des einfallenden Teilchens bestimmt.
Szintillationszähler Szintillatoren verfügen über die Eigenschaft, das die freiwerdene
Energie bei der Rekombination eines durch ein ionisierendes Teilchen hervorgerufenes
Elektron-Loch-Paares in Form eines Lichtblitzes, d.h. einer Szintillation,
abgegeben werden kann. Als Szintillatormaterialen werden anorganische Verbindungen
wie NaJ oder ZnS oder organische Plastikmaterialien verwendet. Da ein
homogenes Material das durch Szintillation erzeugte Licht auch wieder absorbieren
kann ehe es gemessen wurde, verwendet man sogenannte Frequenzschieber,
die Licht in einem anderen Frequenzbreich emittieren. Die vom Szintillator
erzeugten Lichtimpulse können dann von einem Photomultiplier gemessen und
verstärkt werden.
Čerenkovzähler Bewegt sich ein energiereiches Teilchen in einem transparenten Medium
mit dem Brechungsindex n schneller als das Licht in diesem Medium (d.h.
v > cn), so beobachtet man eine als Čerenkov-Strahlung bezeichnete elekromagnetische
Strahlung deren Ursprung in der Polarisation des entlang der Teilchentrajektorie
liegenden dielektrischen Mediums liegt. Nimmt man die Atome des
Targetmaterials als kugelförmig an, ergibt sich infolge des Coulombfeldes des einfallenden
schnellen Teilchens eine inhomogene Ladungsverteilung, die wegen der
endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Feldes ein Dipolfeld ausbildet,
welches die Emission der Čerenkov-Strahlung zufolge hat. Diese Čerenkov-
Strahlung kann mit einem Photomultiplier gemessen und verstärkt werden.
2.2.2 Messprinzip des Instrumentes
Abbildung 2.3 zeigt eine schematische Darstellung des KET-Detektorteleskops. Es
besteht aus den beiden Halbleiterdetektoren D1 und D2, einem Aerogel-Čerenkov- Detektor C1 die das Eingangsteleskop bilden, sowie einem Bleifluorid-Kalorimeter C2.
Dem Kalorimeter folgt ein Szintillationszähler S2, um daraus austretende Teilchen zu
zählen. Zusätzlich ist das KET mit einem in Antikoinzidenz betriebenen Szintillationsdetektor
A umgeben um sicherzustellen, dass keine seitlich einfallenden Teilchen, also
solche, die nicht durch die Aperturfolie der Teleskopöffnung, eintreten gezählt werden.
Zur Auswertung der durch energetische Teilchen verursachten Čerenkov-Strahlung in
C1 dient der Photomultiplier PM1, der rechts an C1 anschließt. PM2 bis PM4 sind weitere
Photomultiplier. Der Čerenkov-Detektor C1 registriert Teilchen mit Geschwindigkeiten,
die über der Phasengeschwindigkeit des Lichts im verwendeten Medium liegen,
also v > cn. Die ermöglicht es, Elektronen und Protonen voneinander zu unterscheiden,
da Elektronen mit ihrer im Vergleich zu Protonen wesentlich geringeren Masse bei
gleicher Energie eine viel höhere Geschwindigkeit besitzen, und daher schon bei entsprechend
niedrigeren Energien Geschwindigkeiten v > cn erreichen. Dies ermöglicht