Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

236 KAPITEL 5. DIE ERWEITERTE PERSPEKTIVE: CAWSES
Tabelle 5.1:
Energiekanäle des
Helios-Teilchenteleskops
E6
machen. Allerdings wäre diese Information verfälscht, da man aufgrund des fehlenden Signals
der beiden oberen Detektoren davon ausgehen würde, dass die Teilchen dort nur einen
geringen Energieverlust erlitten haben und die Teilchen falsch klassifizieren würde. Der Antikoinzidenz-Szintillator
hat die Aufgabe, diese Irrläufer zu markieren: wenn gleichzeitig mit
den Signalen in den Detektoren auch ein Signal der Antikoinzidenz vorliegt, wird das Teilchen
als ungültig verworfen. Der untere Abschluss des Detektorsystems wird durch einen Cerenkov-
Zähler gebildet: In ihm werden alle Teilchen mit hoher Energie, die die fünf darüberliegenden
Detektoren durchsetzt haben, registriert. Wie beim Szintillator steht hier die Registrierung
der Teilchen im Vordergrund. Allerdings ist in jedem Falle die Minimalenergie dieser Teilchen
bekannt.
§ 774 Als physikalische Information erhalten wir damit von den fünf Halbleiterdetektoren
jeweils die Restenergie dE (steckengebliebene) oder die Energieverluste dE/dx (durchgehende
Teilchen) und vom Szintillator und Cerenkov-Detektor jeweils die Information über den
Einfall eines Teilchens. Es gibt jetzt zwei Möglichkeiten, diese Information zu verwerten: (1)
die Einteilung der Teilchen in Zählkanäle in Abhängigkeit von der Teilchensorte und -energie
oder (2) die Pulshöhenanalyse, die eine genauere Beschreibung der einzelnen Teilchen erlaubt.
§ 775 Bei der Einteilung in Zählkanäle wird von den Detektoren nur die Information verwendet,
ob sie angesprochen haben oder nicht. Betrachten wir dazu ein einfallendes Proton.
Je nach Energie des Protons bleibt es gleich im ersten Detektor stecken oder fliegt weiter.
Bleibt das Teilchen im ersten Detektor stecken, dann hat es eine Energie zwischen 1.7 MeV
und 3.7 MeV: Bei geringerer Energie würde das Signal im ersten Detektor zu klein sein,
um eine willkürlich gesetzte Schwelle zu überschreiten (s.u.), bei höherer Energie würde das
Teilchen den Detektor durchsetzen und auch in Detektor 2 ein Signal erzeugen. Am Detektor
2 vorbei fliegen kann das Teilchen nicht, da die geometrische Anordnung so gewählt ist, dass
Teilchen, die in den ersten aber nicht in den zweiten Detektor fallen können, automatisch in
den Antikoinzidenzszintillator fallen und somit verworfen werden. Die Bedingung für dieses
oben definierte Energieintervall ist also gegeben durch: Detektor 1 spricht an, Detektor 2 und
alle folgenden sprechen ebenso wie die Antikoinzidenz A nicht an. Formal lässt sich das auch
schreiben als 12A (siehe auch Tab. 5.1). Diese Bedingung, die das Teilchen in Abhängigkeit
von den durchsetzten Detektoren einem Zählkanal zuordnet, wird als Koinzidenzbedingung
bezeichnet. Je nach der Zahl der durchsetzten Detektoren ergeben sich dann die in Tab. 5.1
angegebenen Energieintervalle und Koinzidenzbedingungen.
§ 776 Was passiert nun, wenn die Teilchenpopulation nicht nur aus Protonen, sondern aus
Elektronen, Protonen, Helium und, in geringer Menge, auch schwereren Kernen besteht? Für
alle diese Teilchen können wir die Reichweite nach der Zahl der durchsetzten Detektoren
bestimmen, aber die Energieverluste dieser Teilchen in den einzelnen Detektoren sind aufgrund
der unterschiedlichen Ladungszahlen verschieden, d.h. ein Heliumkern gibt bei gleicher
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode