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Zählerteleskop

Allgemeines:

Als Zählerteleskop wird eine Anordnung von mindestens zwei Zählern für ionisierende Teilchen bezeichnet. Die Ausgänge der beiden Zähler werden mit einer Koinzidenzschaltung ausgewertet. Die Koinzidenzschaltung gibt nur dann einen Ausgangspuls wenn gleichzeitig in beiden Zähler ein Ereigniss registiert wurde. Auf dem rechten Schema ist der Aufbau skizziert. Nur, die durch eine grüne Bahnspur gekennzeichneten Teilchen erzeugen einen Ausgangsimpuls da sie in beiden Zählern ein Signal hervorrufen. Die Teilchen der roten Spuren werden nicht registiert. Je nach Größe der Zähler und deren Abstand wird so ein Bereich (grau hinterlegt) festgelegt in dem die Bahnen der Teilchen liegen müssen um registiert zu werden. Somit kann die Flugbahn eines Teilchens bestimmt werden.
Eine Anwendung ist die Bestimmung der Richtung aus der >Mesonen der Höhenstrahlung< auf die Erde treffen.
Ein Zählerteleskop kann aber auch zum >Triggern von Funkenkammern< und zum Testen anderer >Detektoren< verwendet werden.

Aufbau:
Als Zähler werden hier Szintillatoren verwendet. Die Sintillatorplatten (BC 408, Bicron) haben eine Abmessung von 150 x 150 cm und 11 mm Dick und wurden aus einem größeren Block, der bei Ebay erstandenen wurde, geschnitten. Alle gesägten Flächen wurden mit feinem Sandpapier geschliffen und dann mit Plexiglas-Polierpaste auf Hochglanz poliert.
Die Fotomultiplierer sind vom Typ XP1110, deren Empfindlichkeitsmaximum bei 420 nm gut zu der Emission des Szintillators bei 425 nm passt. Die Multiplier sind auf eine abgeflachte Ecke der Platten geklebt. Dazu wurde der klare "UHU-Plus schnellfest" verwendet. Ein Alurohr wird zum Schutz der Klebestelle über die Multiplierer geschoben und fest geklebt. Anschließend wird der Szintillator mit Alufolie umwickelt und mit schwarzem Kunstoff und schwarzem Klebeband lichtdicht eingepackt. Auch die Anschlußboxen in denen die Röhrensockel und der Spannungsteiler zur Versorgung der Dynoden untergebracht sind müssen absolut lichtdicht sein. Am Besten überprüft man das mit einem regelbarem Netzgerät. Wird die Spannung langsam erhöht darf kein Ausgangsstrom an der Anode messbar sein. Auch ein auch nur schwacher Lichteinfall äußert sich durch stark erhöhtes Ausgangsrauschen und eventuell durch eine 100 Hertz Modulation durch die Raumbeleuchtung. Starker Lichteinfall bei angelegter Betriebsspannung kann den Multiplier zerstören. Durch vorsichtiges Anleuchten des Paddles mit einer Taschenlampe können undichte Stellen schnell gefunden werden.
Triggerschaltung:
Die Impulse der Multiplier-Röhren werden verstärkt und mit zwei Komperatoren digitalisiert. Aus beiden Signalen wird mit einem NAND-Gatter der Koinzidenzpuls erzeugt. Die Durchlaufverzögerung der Schaltung beträgt weniger als 2 µs. Die Schaltung erzeugt auch noch einen 400V Triggerimpuls zum Zünden von Funkenkammern
Zum Test wurden die beiden Szintillatoren in einen Rahmen eingebaut und die Impulsrate für verschiedene Abstände gemessen. Für alle Messungen wurde eine Messzeit von einer Stunde gewählt.
Zur Nullmessung wurden beide Platten nebeneinander gelegt. Die Impulse der Nullmessung werden durch zufällige Koinzidenzen des Rauschens, durch Teilchenschauer und durch quer durch beide Platten fliegende Teilchen erzeugt. Bei einem lateralen Abstand der Platten von 50 cm betrug die Nullmessung 17 Impulse pro Stunde.
Abstand zwischen Platten Pulse / Stunde  
7 cm 2776  
12,5 cm 1306  
12,5 1083 mit 1cm Blei dazwischen
19,5 cm 644  
26 cm 389  
33 cm 272  
Nullmessung 17  
Zum Test der Anordnung wurde eine einfache Funkenkammer aufgebaut. Die Kammer besteht aus vier Sektionen und wird mit Helium betrieben. Der durch die Koinzidenzschaltung getriggerte Funkenstreckenpulser liefert Hochspannungsimpulse mit 15 kV Amplitude.
Die Kammer funktioniert auf Anhieb und zeigt die Bahnen der Mesonen
 
 
Schaltplan PDF Datei