Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3572
Hofmann, Matthias Wilhelm
Test und Simulation von Detektorkomponenten des ASPIRIN-Detektors am Experiment ATRAP
91 S., 1998
Das ATRAP(engl.:Anti-Hydrogen TRAP - Antiwasserstoff Falle) -Experiment hat zum Ziel, das einfachste Element aus Anti-Materie, den Anti-Wasserstoff in einer Falle einzufangen, zu kühlen, nachzuweisen und optisch zu spektroskopieren.
Thema dieser Arbeit sind vorbereitende Untersuchungen zum Bau eines Echtzeit-Analyse-Detektors (ASPIRIN) am Experiment ATRAP, der Annihilationsereignisse von Antiwasserstoff mit gewöhnlicher Materie ortsaufgelöst nachweisen soll. Zu diesem Zweck wurden eingehende Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt, die zum Ziel hatten, Effizienz und Ortsauflösung des Detektors zu optimieren.
Herzstück des Detektors wird ein zylinderförmiges Faserhodoskop sein, das aus mehreren gegeneinander in einem bestimmten Winkel verkippten Lagen aus szintillierenden Fasern besteht. Die Eigenschaften der Fasern wurden studiert, Lichtausbeute und Abschwächungslänge der Fasern wurden ermittelt, und der Einfluß tiefer Temperaturen auf die Lichtausbeute wurde untersucht.
Zur Auslese der szintillierenden Fasern werden 16-Kanal-Photomultiplier zum Einsatz kommen, diese wurden extensiv auf ihre Eignung getestet. Insbesondere wurden Verstärkung, Übersprechen und Dunkelrate untersucht, sowie der Einfluß magnetischer Felder auf diese Kenngrößen ermittelt.
Als Ergebnis kann festgehalten werden, daß die Materialstärke zwischen Annihilationspunkt und Faserdetektor maximal 3 mm Kupfer betragen sollte, um eine ausreichende Ortsauflösung zu garantieren. Der Szintillationsprozeß friert bei tiefen Temperaturen bis 4,2 K nicht ein, szintillierende Fasern sind von daher für das Experiment geeignet; die Fasern sollten nicht über eine Strecke von mehr als 1,5 m geführt werden, da sich auf dieser Länge die Photonenzahl etwa halbiert.
Die Fasern sollten einen gewissen Biegeradius nicht unterschreiten.
Die Photomultiplier des Typs H6568 der Firma Hamamatsu sind zur Auslese der Fasern geeignet, müssen aber für das Experiment mit einer Magnetabschirmung versehen werden, die das Feld unter einen Wert von 10 Gauß bringt.
Neuerscheinungen
Schriften des Forschungszentrums Jülich
Ihre Ansprechperson
Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de