Transcript of Steffen Litzinger 1. Myonen Scintillatoren & Photomultiplier Detektion von Myonen – NIM Elektronik...
- Folie 1
- Steffen Litzinger 1
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- Myonen Scintillatoren & Photomultiplier Detektion von
Myonen NIM Elektronik Random Coincidence VMEbus
Standard/Datentransfer VMEbus Programming Komplettes DAQ System
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- Elementarteilchen des Standardmodells Klassifiziert als Lepton
schweres Elektron Wer hat das bestellt? - I. Rabi 1936 3
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- Bestandteil sekundrer kosmischer Strahlung Entstehung in der
oberen Erdatmosphre Wegen der sehr kurzen Lebenszeit (2 s) ist eine
Detektion nur dank Zeitdilatation mglich Praktischer Beweis der
Relativittstheorie 4
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- lat. scintillare = funkeln, flackern Material, das bei Anregung
durch energiereiche Teilchen Licht emittiert Anorganisch und
Organisch Durchlssigkeit fr eigenerzeugtes Licht ist wichtig 5
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- Multiplier = Verstrker Wandelt das Photonensignal des
Szintillators in eine elektrische Ladung um und verstrkt es 6
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- Funktionsweise: 7
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- Szintillatoren und Photomultiplier: Detektorflche ca. 1/16 m
=> erwarteter Myonenfluss ca. 6Hz 8
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- Detektion der Myonen mithilfe solcher NIM Elektronikmodule:
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- Module: Discriminator: Analog/Digital Wandler, einstellbare
Grenzspannung (Treshold) Coincidence: AND Einheit, sendet logische
1 wenn alle Eingnge 1 eingeben Zhler: digitaler Signalzhler
Spannungsversorgung: legt Hochspannung (2kV) an die Photomultiplier
an 10
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- Zugehriges Schaltbild: #1 #2 1234 Zhler Coincidence
Discriminator Detektorkanle 11
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- Wenn ein Signal gleichzeitig von beiden Kanlen gemessen wird:
Myonenkandidat Coincidence stellt die notwendige UND - Verknuepfung
dar Herausfilterung der Myonen aus allen Signalen Aufbau ermglicht
die Bestimmung der Myonenrate per Zhler 12
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- Random Coincidence = Zufllige Gleichzeitigkeit zweier
Strsignale(Rauschen) Schein-Myon Verflschung des Messergebnisses?
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- Detektorkanle: Mithilfe stochastischer Berechnungen, ergibt
sich eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit fr eine Random
Coincidence (>1mal pro Tag) = kein wichtiger Strfaktor in diesem
Experiment 14 #1 #2 MyonRandom Coincidence
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- Bus-Standard, viele Varianten, 1982 etabliert Verwendet in
diversen Experimenten am CERN Auslese, Weiterleitung, Bearbeitung
von Daten 15
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- Basiert auf einzelnen Steck-Modulen, die unabhngig agieren
Verbindung ber sog. Backplane Master & Slave in der
Datenbertragung 16
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- bersicht ber die Vorgnge bei einem einzelnen Datentransfer: 17
undefineddefined undefined definedundefined 1 5 3 4 2 6 Address/AM
Data DS DTACK AS
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- bersicht ber die Vorgnge bei einem Blocktransfer: 18 Address/AM
Data DS DTACK AS undefined defined undefined defined undefined
defined
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- Programmieruebungen mit den verschiedenen Arten des
Datentransfers Vergleich der Geschwindigkeiten ergibt: Single Cycle
ist im Vergleich zum Blocktransfer langsam groer Softwareanteil
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- hhh 20
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- SBC Single Board Computer Eigentliche CPU, Master des Systems,
mit dem Server ueber Ethernet verbunden Ladungs-Digital-Converter
(QDC) Misst die von den Photomultipliern ankommende Ladung Time
Digital-Converter (TDC) Misst die Zeitdifferenz der beiden
einkommenden Signale Trigger Modul Coincidence Signal gibt den
Start der Messungen an 22
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- 23 Datenerfassungssoftware des Atlasexperiments Auf beliebig
kleine Systeme anwendbar
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- Durchschnitt ca. 200mV Rueckrechnung: ca. 1300 Photonen pro
Signal Anzahl Elektronen, Verstrkung der PM, Quanteneffizienz
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- Erwarteter Wert: ca. 1 ns fuer 30 cm Wert bei kleinem Anstand
der Szintillatoren: 1,484 ns Wert bei 30 cm grerem Abstand: 2,394
ns Da der systematische Fehler (Kabellngen usw) gleich bleibt,
erhaelt man durch Bildung der Differenz der Werte in etwa den
gesuchten Wert 25
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- Vielen Dank fuer eure Aufmerksamkeit http://www.lhc-facts.ch
http://de.wikipedia.org Techniques for nuclear and particle Phyics
Experiments, W.R.Leo Steffen Litzinger 04/2012 26