GEORG-AUGUST-UNIVERSIT AT G OTTINGEN II. Physikalisches ...

3 Experimenteller Aufbau und Versuche
Dieses Kapitel stellt die verwendeten experimentellen Aufbauten und Versuche vor. Die
Grundlage bildet ein Baukastensystem der Universität Mainz, welcher ebenfalls im Rahmen
einer Staatsexamensarbeit entwickelt worden ist.
3.1 Die Hard- und Software
Das Mainzer Baukastensystem besteht aus einer Elektronikbox, zwei Photomultipliern
(PMT), zwei Thermoskannen mit Gummidichtung und einen Stofftuch. Nicht im Liefe-
rumfang enthalten sind die Hoch- und Niedervoltspannungsquellen für die PMT’s und die
Elektronik. Da das System als Schulversuch ausgelegt ist, können mit dem Baukasten die
Myonen der kosmischen Höhenstrahlung auch in der Schule nachgewiesen und untersucht
werden. Auf die zu untersuchenden Eigenschaften wird in den einzelnen Messungen einge-
gangen.
Im Folgenden werden die einzelnen Bauteile vorgestellt und ihre Funktionsweise erläutert.
3.1.1 Der Photomultiplier
Der Photomultiplier oder Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) wird zum Nachweis schwa-
cher Lichtsignale verwendet. Der PMT wandelt optische Signale in elektrische Signale um.
In Abbildung 3.1 wird der Aufbau eines PMT’s gezeigt. Der PMT besteht aus einer dün-
nen Kathodenschicht und einer Dynodenkette. An der Photokathode liegt eine negative
Hochspannung an, die über einen Spannungsteiler zur Anode hin aufgeteilt wird. Löst ein
Photon mittels des Photoeffekts Elektronen aus der Photokathode, so werden diese zur
ersten Dynode hin beschleunigt. An dieser und an jeder weiteren Dynode werden für jedes
einfallende Elektron 3-5 Sekundärelektronen aus dem Dynodenmaterial herausgelöst. Die
Beschleunigung der Sekundärelektronen von einer Dynode zur nächsten geschieht über eine
durch den Spannungsteiler entstandene Potenzialdifferenz zwischen den Dynoden. Die Po-
tenzialdifferenz zwischen zwei benachbarten Dynoden beträgt typischerweise 100 − 200 V.
Ein PMT besteht aus 6-10 Dynoden, sodass die an ihm anzulegende Hochspannung meh-
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