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Teilchendetektoren
- Drahtkammer
Man unterscheidet zwei Arten von Drahtkammern: Proportionalkammern und Driftkammern
Proportionalkammer
Die Proportionalkammer
ist eine Art verbesserte Ionisationskammer. Sehr viele abwechselnd positiv und negativ geladene Drähte ersetzten die bei
der Ionisationskammer verwendeten Kondensatorplatten.
Beim Druchgang durch die Kammer löst
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ein Teilchen eine Folge von Entladungen
zwischen benachbarten Drähten aus. Mit Hilfe des Computers kann man daraus die Bahn des Teilchen
oder Teilchenbündels rekonstruieren.
Im Folgenden wird dieser Vorgang genauer erklärt.
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Die Drähte der Proportionalitätskammer sind in mehreren Schichten
angeordnet, wobei die positiv geladenen
Anodendrähte im einfachsten Fall senkrecht zu den negativ geladenen Kathodendrähten verlaufen.
Die Drähte befinden sich in einer leicht zu ionisierenden Gasatmosphäre.
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In der Praxis werden die Drähte nicht immer senkrecht zueinander angeordnet.
Je nach Experiment stehen sie häufig unter verschiedenen Winkeln zueinander. Die Computerauswertung berücksichtigt dies bei der Berechnung der Flugbahn.
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Bild:
DESY, Hamburg
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Durchfliegt
ein Teilchen den Detektor, erzeugt es Ionen und Elektronen.
Diese Ladungsträger bewegen sich aufgrund des elektrischen Feldes zu den Drähten.
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In
den Drähten, die sich in der Nähe der Teilchenbahn befinden,
wird ein Signal erzeugt, das die Messelektronik registriert. Aus diesen Informationen kann die Flugbahn des Teilchens bestimmt
werden.
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Driftkammer
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Die Driftkammer
ist wie eine Proportionalitätskammer aufgebaut, doch wird die Struktur
des elektrischen Feldes so geändert, dass man ein konstantes elektrisches
Feld senkrecht zur Einflugrichtung erhält. Dies wird durch Einfügen von sogenannten
Feldformungsdrähten erreicht. Die durch Ionisation entstandenen
Elektronen driften daher mit konstanten und geringen Geschwindigkeiten (ca. 50 mm/ms).
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In der Nähe der Anodendrähte herrscht ein starkes
elektrisches Feld. Dort kommt es durch Sekundärionisation zu einer Vervielfachung des Signals.
Aus der bekannten Driftgeschwindigkeit kann der ungefähr gedriftete Weg bestimmt werden.
Die Driftkammern erreichen so eine höhere Ortsauflösung als Proportionalitätskammer.
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Drahtkammern werden in Großdetektoren häufig sowohl
als Detektorschicht für Kalorimeter
als auch als Einzeldetektoren eingesetzt.
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Videoanimation zur Drahtkammer
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Mausklick in
linke Abbildung
öffnet neues
Fenster mit
Videoanimation
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