Detektor

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Das derzeitige Detektordesign basiert auf einem Kunststoff-Szintillator, der in verschiedene Arten von Folien eingewickelt ist, und einem Silizium-Photomultiplier für die Sammlung des Szintillationslichts. In diesem Artikel wird der Aufbau eines Detektormoduls erläutert.

Wie der Detektor funktioniert

Einfaches Arbeitsprinzip auf der Basis des Szintillators und der SiPM-Seite, die in einen Zusammenhang mit unserem Projekt gebracht wird.

Wie man einen Myonendetektor baut

Materialliste

Unabhängig von der Größe und Form des Szintillators werden zum Bau eines Szintillator-Detektors die folgenden Materialien und Werkzeuge verwendet:

Vollständig verpackte Detektoren mit Etikett
  • Kapton-Schablone
  • Teflon Folie
  • Aluminium Folie
  • Reflektierende Folie
  • Schwarzes Tape
  • Pond liner (dicke schwarze Folie)
  • Optisches Fett
  • Szintillator
  • Silizium-Photomultiplier (SiPM) auf PCB-Chip
  • Vorverstärker
  • Skalpell
  • Schere
  • Pinzette

Montage-Schritte

  1. Schneiden des Szintillators: Im Fall für die MuonPi-Detektoren werden die Szintillatoren als Platten von 10x250x250 mm^3 geliefert. Abhängig von der gewünschten Geometrie werden die Szintillatoren mit einer Kreissäge auf das Design zugeschnitten. Anschließend werden alle Kanten poliert.
  2. Schneiden der Kapton-Schablone: Die Schablone wird als Schablone und Träger für das Schneiden der dünnen Teflon- und Aluminiumfolie verwendet. Sie wird normalerweise in der gleichen Grundform wie der Szintillator geschnitten, jedoch etwas größer, um die Kanten des Szintillators aufzunehmen. Die Schablone ist wiederverwendbar und muss nur einmal angefertigt werden.
  3. Schneiden und Einwickeln der Teflonfolie: Die dünne Lage Teflonfolie wird abgerollt und auf der Schablone ausgelegt, wobei alle Falten sorgfältig entfernt werden. Geführt von den Konturen der Schablone wird die Teflonfolie mit einem scharfen Skalpell geschnitten. Je nach gewünschter Dicke des Teflons auf dem Szintillator wird dieser Schritt mehrmals wiederholt. Zum Schluss wird der Szintillator mit der Oberseite mittig auf den Teflonausschnitt gelegt und das überschüssige Teflon vorsichtig nach oben gefaltet, um die Kanten des Szintillators zu bedecken. Nun kann der Szintillator umgedreht werden, so dass die Oberseite nach unten zeigt, und die Schablone wird vorsichtig entfernt. Um die andere Seite abzudecken, wird dieser Schritt wiederholt.
  4. Schneiden und Umwickeln der Aluminiumfolie: Die Aluminiumfolie wird unter Verwendung der Schablone vorbereitet und in ähnlicher Weise auf dem Szintillator befestigt. Die Folie wird mit reflektierendem Klebeband fixiert.
  5. Schneiden und Verkleben des Pond liner: Eine Schicht dicker Folie wird verwendet, um beide Seiten des Szintillators abzudecken. Dazu wird die Grundform des Szintillators zum Schneiden der Folie verwendet. Mit doppelseitigem Klebeband wird die Folie auf beide Flächen geklebt.
  6. Abkleben der Ränder: Mit schwarzem Klebeband werden alle noch nicht abgedeckten Stellen des Szintillators außer den Lichtsammelflächen abgedeckt. Nun ist der Szintillator bereit, mit dem Fotodetektor gekoppelt zu werden.
  7. Anbringen des SiPM: Das auf seinem PCB-Chip sitzende und mit einer Reflexionsmaske ausgestattete SiPM wird mit einer kleinen Menge optischen Fetts bedeckt und gegen die Lichtsammelfläche gedrückt. Unter Beibehaltung des Drucks wird der Chip mit schwarzem Klebeband auf dem Szintillator fixiert. Da der Vorverstärker und das SiPM modular aufgebaut sind, kann der Vorverstärkerchip auf den SiPM-Chip aufgesteckt werden.

Detektor-Spezifikationen

Our detectors come in many different geometries and configurations.

Geometrie des Detektors

Aus den von unserem Lieferanten gelieferten Rohszintillatorplatten des Typs EJ-248M können mehrere verschiedene Detektorgeometrien aufgebaut werden Eljen. Die ungeschnittenen Szintillatorplatten haben eine Abmessung von 10x250x250 mm^3 (??).

Das Original

File:Scintillator original geometry.jpg
Geometrie des ursprünglichen Detektortyps.

Die ursprüngliche Detektorgeometrie wurde gewählt, um die Lichtsammeleffizienz zu maximieren und gleichzeitig eine große Fläche für eine hohe Myonenzählrate zu haben. Diese Geometrie wurde sowohl experimentell bestimmt, [1] sowie theoretisch [2] um die beste Leistung für eine gegebene Detektoroberfläche zu erzielen.

Der kleine Kerl

Der übrig Gebliebene

Detektor Label

Label für den Detektor.

Referenzen

  1. L. Nies, Development of a SiPM-based readout-module for the characterization of various scintillation materials, (University of Giessen, Bachelor Thesis, August 2017), link
  2. S. Peter, Simulation of Cosmic Air Showers and Simulation Studies for the Geometry Optimization of a Scintillation Detector, (University of Giessen, Bachelor Thesis, September 2019), link