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$Hadron spectroscopy in diffractive and central ... - Compass - CERN$

3 Verbesserung der Zeitauflösung Abbildung 3.14: Aufbau des neuen Phasendetektorsystems Abbildung 3.15: Signaländeung des Phasendetektors und Temperaturänderung im Laserlabor 40
3.3 Die Polarisationsmessung Bei dem roten Signal erkennt man zum einen eine periodische Modulation mit einer Frequenz von ungefähr 40 Minuten, andererseits auch eine eher zufällige Variation mit kleinerer Amplitude. Erstere wird durch den Regelzyklus der Klimaanlage im nebengelegenen Quellenraum verursacht. Über Löcher in den Wänden zur Kabeldurchführung stehen beide Räume thermisch in Verbindung. Die überlagerte, eher zufällige Temperaturänderung kann verschiedenste Ursprünge haben: Die Anzahl der Personen im Laserlabor, die Außentemperatur und Luftverwirbelungen beim Öffnen der Labortür sind nur einige der möglichen Ursachen. In Blau ist das Signal der neu installierten Phasendetektoreinheit zu sehen, wobei man eine starke Korrelation zwischen Detektorsignal und Temperatur erkennen kann. Die dargestellten Phasenabweichungen folgen aus Gleichung 3.9. Nach ca. 12000 Sekunden wurde die neu installierte Phasenstabilisierung eingeschaltet und 3000 Sekunden später wieder abgestellt. Der Bereich, in dem die Stabilisierung aktiv ist, ist grün markiert. In dieser Zeit findet zwar immer noch eine Temperaturänderung statt, deren Einflüsse auf das Phasensignal sind jedoch um den Faktor 10 verringert. Die Spitzen in den Maxima der blauen Kurve werden durch das Einschalten der Klimaanlage verursacht und entsprechen keiner realen Phasenänderung. Wie zu Beginn dieses Kapitels beschrieben, ist die Temperaturabhängigkeit der Synchro-Lock-Einheit nur nur eine mögliche Ursache <strong>für</strong> die Verschlechterung der Zeitauflösung. Alles was hinter der Photodiode passiert, die das Signal abgreift, kann mit diesem Aufbau nicht detektiert und folglich nicht ausgeregelt werden (vgl. Abbildung 3.14). Um den Einfluss der übrigen Störquellen zu untersuchen, wurde im synchronisierten Pulsbetrieb ein Phasenpunkt mit dem CEM vermessen. Um eine möglichst große Signaländerung bei kleinen Phasenänderungen zu erhalten, wurde zur Messung ein Punkt auf der Profilflanke gewählt. Bei einer Messung im Maximum des Elektronenpulses wäre man außerdem nicht sensitiv auf die Driftrichtung der Phase, da das Signal bei beiden Driftrichtungen abfallen würde. Gäbe es keinerlei weitere Effekte, die zu Strahlbewegungen oder Phasensprüngen führen, würde man ein konstantes Signal erwarten, das lediglich das Rauschen des Detektors aufweist. Abbildung 3.16 zeigt die Änderungen von Phasensignal und Intensitätssignal des CEM 13 während der Messung mit und ohne Stabilisierung. Um auch wirklich nur die Änderung der Signale zu sehen, wurde vor dem Ersetllen der Graphik ein Offset von allen Messwerten abgezogen und außerdem bei beiden Datensätzen eine Glättung durchgeführt. In der linken Graphik erkennt man sehr deutlich eine Beziehung zwischen Phasendrift und der Signaländerung am Channeltron. Das lässt darauf schließen, dass der Synchro- Lock-Phasenjitter, wie vermutet, einen dominierenden Einfluss auf die Verschlechterung der Zeitauflösung hat. Rechts ist die Situation zu sehen, wie sie bei eingeschalteter Regelung vorliegt. Die Signaländerung des Phasendetektors ist deutlich kleiner und wird vermutlich einzig durch das Rauschen des Detektors verursacht. Die Variation des CEM- Signals hat zwar ebenfalls merklich abgenommen, es werden aber Schwankungen sichtbar, die aus anderen Quellen stammen müssen, da sie nicht mit dem Signal des Phasendetektors korrelliert sind. Durch bewusstes Verstellen des Phaseschiebers kann der Zusam- 13 Durch Einsatz des Vorverstärkers (vgl. Abbildung 3.10) ist das Channeltronsignal kein Strom mehr, sondern eine diesem proportionale Spannung. 41
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