Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

5.1. DAS NAHE ERDUMFELD 235
Abbildung 5.8: Prinzipieller Aufbau eines
Halbleiterdetektors [5]
Abbildung 5.9:
Aufbau des Helios-
Teilchenteleskops E6
[140]
Teilchen in diese Raumladungszone, so werden Elektronen-Loch-Paare erzeugt. Die zur Erzeugung
eines Elektronen-Loch-Paares benötigte Energie beträgt in Silizium 3.23 eV (Germanium
2.84 eV), so dass ein einfallendes Teilchen sehr viele Elektronen-Loch-Paare erzeugt.
Durch das äußere Feld wandern Löcher und Elektronen in unterschiedliche Richtungen. Es
entsteht ein Strom, der über einem Widerstand als Spannungsimpuls abgegriffen wird. Dieser
ist proportional zur Restenergie dE des einfallenden Teilchens, falls dieses im Detektor stecken
bleibt, oder proportional zu seinem Energieverlust dE/dx falls es den Detektor durchsetzt.
§ 771 Der Cerenkov-Detektor wird im wesentlichen nur zum Nachweis von Teilchen verwendet.
Eine Bestimmung der Teilchenenergie aus der Schwellenwert-Geschwindigkeit und dem
Emissionswinkel der Strahlung ist jedoch auch möglich. Der Cerenkov-Effekt funktioniert
am besten für Materialien mit großem Brechungsindex n, z.B. Wasser, Glas, Plexiglas oder
organische Verbindungen.
Das Helios-Teilchenteleskop
§ 772 Für die Messung energiereicher geladener Teilchen im Weltraum verwendet man keine
Einzeldetektoren, sondern Kombinationen aus verschiedenen Detektoren. Ziel ist außer dem
Teilchennachweis die Bestimmung von Teilchenparametern wie Masse, Ladung (Teilchensorte)
und Energie. Abbildung 5.9 zeigt dazu den Aufbau des Helios-Teilchenteleskops [139].
Ziel dieses Instruments ist die Messung geladener energiereicher Teilchen der solaren und
galaktischen kosmischen Strahlung. Untersucht werden Elektronen oberhalb 0.3 MeV und
Nuleonen oberhalb 2 MeV/nucl (siehe auch Tab. 5.1).
§ 773 Der zentrale Teil des Instruments sind fünf Halbleiterdetektoren zunehmender Dicke.
Mit ihnen kann der Energieverlust der einfallenden Teilchen gemessen werden. Über
die Zahl der getroffenen Detektoren ist eine grobe Information über die Reichweite und damit
die Energie des Teilchens möglich. Dieser Satz von Halbleiterdetektoren ist von einem
Antikoinzidenz-Szintillator umgeben: Teilchen, die schräg von der Seite auf das Teleskop fallen,
können z.B. den dritten und vierten Detektor treffen und dort sinnvolle Energieverluste
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008