Download Versuch MCP-Detektoren

32
Versuch MCP-Detektoren
Eine genauere Näherungsformel lässt sich herleiten, wenn man in Gleichung (2.22) die Exponentialfunktion in eine Reihe entwickelt. Berücksichtigt man in dieser Reihenentwicklung die Summanden bis zum
quadratischen Term und löst die Gleichung nach n0 auf, so erhält man nach längerer Rechnung:
1
x0 ≈  2 + 3 x'+ x'2 +8 + 3 x'− x'2 +8 
3

(2.25)
Hierbei ist x’ = (27x-10) und x und x0 sind normierte Zählraten: x = n τ und x0 = n0 τ. Diese Korrektur
liefert für n0 < 0,33/τ (n < 0,24/τ) einen Fehler von <1% und für n0 < 0,62/τ (n < 0,33/τ) einen Fehler von
<10%. Bei beiden Formeln ist der berechnete Wert für n0 übrigens kleiner als der tatsächliche Wert.
Der Vollständigkeit halber sei hier noch erwähnt, dass es auch Elektroniken mit einem anderen Totzeitverhalten gibt, bei denen die in der Totzeit eintreffenden Impulse die Totzeit nicht nachtriggern. Solche
Elektroniken können unmittelbar nach Ablauf der Totzeit einen neuen Impuls verarbeiten, unabhängig
davon, wie viele Impulse während der Totzeit eintrafen. Ein Beispiel dafür wäre ein Detektorsystem, bei
dem die Dauer der Analogimpulse gegenüber der Dauer der Analog-Digital-Wandlung zu vernachlässigen ist. Impulse, die während der Dauer der Analog-Digital-Wandlung einträfen, würden diese nicht stören (in der Regel wird die Analogspannung in Abtast-Halte-Gliedern zwischengespeichert). Die in dem
Zeitraum der AD-Wandlung eintreffenden Impulse würden ignoriert, aber nach Beendigung der ADWandlung könnten neue Impulse wieder verarbeitet werden. Bei diesem Totzeitverhalten geht die maximal erreichbare Ausgangsrate gegen einen konstanten Wert nmax = 1/ τ.
Bei dem ORFEUS-Detektor aber sind die Analog-Impulse das langsamste Glied der Signalverarbeitungskette. Daher muss eine Optimierung der Elektronik für zukünftige Projekte darauf abzielen, die Ladungsverstärker mit einer schnelleren Elektronik zu versehen.
30.000
120
25.000
100
20.000
80
15.000
60
10.000
40
5.000
20
0
0
25.000
50.000
0
75.000 100.000 125.000 150.000 175.000 200.000 225.000 250.000
Eingangsrate N0 [s-1]
Ausgangsrate N
Effizienz
Abb. 2.29
Ausgangsrate und Effizienz für eine Totzeit von τ = 13 µs in Abhängigkeit von Eingangsrate
Effizienz [%]
Ausgangsrate N [s-1]
Zähl-Effizienz für eine Totzeit von 13 µs