2 Theoretische Grundlagen - Institut für Kernphysik - Johannes ...

3.2 Die Pulslängenmessung
Da die Schirmmethode von M. Weis vermutlich an Aufstreueffekten des ZnS-Leuchtschirms
scheiterte, bietet es sich an, das grobkörnige Zinksulfid durch ein geeigneteres
Marterial zu ersetzen. Die besten Eigenschaften im Hinblick auf Dichte, Abklingzeit,
Photonenausbeute und Emissionswellenlänge haben cerium-dotierte YAG 2 -bzw.YAP 3 -
Szintillatoren. Außerordentlich lange Lieferzeiten und der hohe Preis machen ihren Einsatz
allerdings wieder unattraktiver. Zudem ist die Auflösung der Abbildungsoptik, wie
sie von M. Weis verwendet wurde nicht besser als 100 bis 200 μm. Es müsste also eine
neue, vergrößernde Optik wie z.B. ein Mikroskop ins Vakuum eingebaut werden, um den
Leuchtschirm von hinten zu beobachten. Das könnte wegen der begrenzten Platzverhältnisse
jedoch recht schwierig werden.
Deshalb erscheint es lohnender die Spaltmethode zu optimieren. An Position 21 hinter
dem Kondensator befindet sich ein Leuchtschirm der normalerweise zur Strahllagenkontrolle
bei Streuexperimenten verwendet wird und durch ein Sichtfenster mit einer CCD-
Kamera beobachtet werden kann. Man kann nun das Lumineszenzlicht des Leuchtschirms
mit einem, außerhalb des Strahlrohrs sitzenden, Photomultiplier 4 (PMT) verstärken. Eine
schematisch Darstellung des Versuchsaufbaus findet sich in Abbildung 3.7.
Abbildung 3.7: Schematische Darstellung des Aufbaus zur Messung mittels Leuchtschirm und
Photomultiplier
Aus einer Abschätzung, in die Photonenausbeute des ZnS-Schirms, Raumwinkel und
Quanteneffizienz des PMT eingehen hat sich gezeigt, dass pro einfallenden Elektrons auf
dem Leuchtschirm ungefähr ein Photon im Multiplier entsteht. Mit den typischen PMT-
2 Yttrium-Aluminium-Garnet
3 Yttrium-Aluminium-Perovskit
4 z.B.: Hamamatsu R 1355
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