"Weiterentwicklung eines Glaskapillarendetektors und Anbindung eines Prototypen an den CHORUS-Detektor"

Diplomarbeit von Kirsten Holtz, April 1998


Teilchendetektoren haben in den modernen Naturwissenschaften vielfältigen Einsatz gefunden, dazu ist es in den meisten Bereichen nötig, Detektoren mit immer besserer Orts-, Zeit-, Energie- und Impulsauflösung zu entwickeln und einzusetzen.

Insbesondere in der Teilchenphysik werden Detektoren mit hoher Ortsauflösung benötigt, da sehr kurzlebige Teilchen durch ihre Zerfallstopologien nachgewiesen werden sollen. Sehr gute Auflösungen im Mikrometerbereich sind schon seit längerer Zeit mit Kernspuremulsionen möglich. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht direkt elektronisch auszulesen sind. Vielmehr werden sie zunächst längere Zeit bestrahlt, bevor sie entwickelt werden können, um dann erst mit der recht aufwendigen Auswertung zu beginnen.

Eine Alternative, allerdings mit deutlich schlechterer Ortsauflösung, bieten Spurerkennungsdetektoren auf der Grundlage von szintillierenden Fasern. Ihr zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit der simultanen Energiemessung. Solche Fasern werden schon seit einiger Zeit erfolgreich eingesetzt. Ein neuer Ansatz ist der Einsatz von Glaskapillaren, die mit einem Flüssigszintillator gefüllt werden. Diese Detektoren eignen sich aufgrund ihrer guten Auflösung zur Untersuchung von Vertex-Topologien, aber auch zur Detektion sehr kurzlebiger Teilchen (Tau, Charm, Beauty).

Einen solchen Glaskapillarendetektor, kurz "Kapillartarget" genannt, hat die RD46-Kollaboration am CERN entwickelt. Insbesondere beschäftigt sich die Kollaboration mit der Entwicklung eines optoelektronischen Auslesesystems für diesen Detektor. Zur Zeit sind zwei Prototypen mit unterschiedlichen Ausleseketten im Einsatz. Der ältere der beiden ist mit einer herkömmlichen Bildverstärkerkette ausgestattet, die durch einen Megapixel CCD ( Charged Coupled Device ) ausgelesen wird. Der neuere Prototyp wird mit einem Electron Bombarded CCD (EBCCD) ausgelesen. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß weniger herkömmliche Bildverstärker in der Auslesekette notwendig sind und somit die Auflösung sowie das Signal/Rausch-Verhältnis deutlich verbessert werden.

In der vorliegenden Arbeit sollen Fortschritte in der Entwicklung dieser Kapillardetektoren und derer Auslesesysteme vorgestellt werden. Außerdem werden die Ergebnisse der Anbindung eines Prototypen an das CHORUS-Experiment und die Auswertung der sich daraus ergebenden Daten dargestellt.

Postscript File der Diplomarbeit (komprimiert mit GZIP, ca. 3.4 MB)
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