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Messung kosmischer Myonen

Messung kosmischer Myonen. Maximilian Ries. Inhaltsübersicht. Myonen und ihre Entstehung Szintillatoren Photomultiplier VMEbus Mein Praktikum Quellen. Myonen und ihre Entstehung. Gleiche Ladung wie Elektronen Deutlich h öhere Masse Lebensdauer : ca 1,5 µs Enstehung :

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Messung kosmischer Myonen

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Presentation Transcript

  1. MessungkosmischerMyonen Maximilian Ries Maximilian Ries

  2. Inhaltsübersicht • Myonen und ihreEntstehung • Szintillatoren • Photomultiplier • VMEbus • Mein Praktikum • Quellen Maximilian Ries

  3. Myonen und ihreEntstehung • GleicheLadungwieElektronen • Deutlich höhere Masse • Lebensdauer: ca 1,5 µs • Enstehung: • Kosmische Strahlung interagiert mit Teilchen der Atmosphäre • In 10 – 30 km Höhe (Reichweite rechnerisch nur 450 m  Zeitdilatation) Maximilian Ries

  4. Szintillatoren • EmmitierenPhotonenbeiBestrahlungmitgeladenenTeilchen • LightGuidesleitenPhotonenzum Photomultiplier (PM) • Außenseite vor Licht (und anderer Störstrahlung) abgeschirmt • Innen verspiegelt Maximilian Ries

  5. Photomultiplier • Auftreffendes Photon löst Photoeffekt aus • DurchDynodenkaskadenimmt die Anzahl der Elektronennäherungsweiseexponetiellzu • HochspannungzumBetriebnotwendig (ca 2kV) Maximilian Ries

  6. VMEbus • Bus-System aus den 80ern • Wird noch immer in (fast) allen Experimenten verwendet • Datenraten von bis zu 80 MB/s • Plattform für Elektronik die speziell für die Experimente entwickelt wird • Kommerzieller Prozessor (SBC) liest die I/O-Karten aus und gibt die Daten über das Netzwerk weiter Maximilian Ries

  7. VMEbus • Vorteil gegenüber neueren Systemen: • Hohe Flexibilität • Einfach zu implementieren (z.B. in FPGA) • Viele Module und Experten vorhanden (Industrie, CERN) • Wird über langen Zeitraum hinweg unterstützt (Kostenvorteil) • Einfache Analyse, da Bus-System • Moderne Systeme haben Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Maximilian Ries

  8. Mein Praktikum • Messung von Myonenratemithilfeunterschiedlicher NIM-Module: • Discriminator: (1 bit) Analog-Digital-Wandler • Coincidence-Unit: output, wenn an beiden inputs ein Signal eingeht (noisecancelling) • Counter: zähltEingänge auf dreiKanä-len • Ergebnis: • Zwischen 300 und 330 Myonen proMinute (Erwartungswert: 360/Minute) Maximilian Ries

  9. Mein Praktikum • Bestimmung der Anzahl der ausgelösten Photonen pro Myon • Spannungsmessung mit Oszilloskop • Rückrechnung auf Anzahl der Photonen • Ergebnis: • Eswerden ca 25.000 Photonen von einemMyonausgelöst Maximilian Ries

  10. Mein Praktikum • Messung der Zeitzwischen den Myonen-durchgängendurch die Szintillatoren (VME) • Fehlerbei der Zeitmessung (konstant) • Ergebnis: ca 0,2 ns ==> v≈ 0,95 c Maximilian Ries

  11. Quellen • http://www.carvilleplastics.com/wp-content/uploads/2011/07/Acrylic-Light-Guide.jpg • http://www.hofstragroup.com/media/product_images/productimage-picture-ascop-emr-541e-ruggedized-venetian-blind-photomultiplier-tube-970.jpg • http://www.olympusmicro.com/primer/digitalimaging/concepts/images/photomultiplier.jpg • https://indico.cern.ch/event/230300/session/10/contribution/30/material/slides/ • https://de.wikipedia.org/wiki/Myon • https://de.wikipedia.org/wiki/Szintillator • Markus Joos • Eigene Bilder Maximilian Ries

  12. Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit Maximilian Ries

  13. Anwendung: Vulkan-Tomografie Maximilian Ries

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