pdf - Institut für Experimentelle Kernphysik

4.2. TESTS VON MF2-PROTOTYPEN MIT PIONEN UND PROTONEN AM PSI 53
4.2 Tests von MF2-Prototypen mit Pionen und Protonen am PSI
4.2.1 Ziele
Am Beschleuniger im Paul-Scherrer-Institut (PSI; Schweiz) wurden im April 1999 das Verhalten des
ersten in Karlsruhe gebauten Prototyps und im November 1999 weiterer 4 Prototypen (MF2) unter
hoher Strahlenbelastung, wie sie später auch am LHC herrschen wird, untersucht. Dabei sollte
herausgefunden werden, wieviele Streifen während dieser Zeit Schaden nahmen, und wie stabil die
Signalverteilungen in Breite und Lage ihres Maximums waren. Einen Anhaltspunkt für die Gefahren
beim Betrieb bei hohen Strahlintensitäten gibt auch die Anzahl der elektrischen Überschläge. Ihr zeitlicher
Verlauf wurde ebenfalls untersucht.
Alle nun folgenden Untersuchungen beziehen sich, so weit nicht anders angegeben, auf den im April
getesteten Prototypen.
4.2.2 Aufbau
Pionen durchlaufen einen Moderator und schlagen dabei Protonen heraus. Der Proton-Pionen-Strahl
durchläuft dann eine Magnetoptik, die als Impulsfilter wirkt. Somit haben Protonen und Pionen danach
denselben Gesamtimpuls. Für unsere Zwecke sind die Protonen erwünscht, da sie in unserem
Fall, im Gegensatz zu den Pionen, hochionisierend sind. Sie stellen daher eine extreme Belastung für
die zu testenden Detektoren dar.
Mit einer Blende kann man die hohe Strahlintensität von ca. 5000 Teilchen pro mm 2 und sec um mehrere
Größenordnungen auf ca. 1 bis 100 Teilchen pro mm 2 und sec verringern [30], um Alterungserscheinungen
zu überwachen. Die zu testenden Detektoren werden auf einer Halterung hintereinander
montiert, so daß der Strahl alle Detektoren durchlaufen kann.
4.2.3 Vorbereitende Messungen
Bevor erste Testmessungen begonnen werden können, muß die Ausleseverzögerung (Delay) bestimmt
werden. Nachdem ein Trigger ausgelöst wird, muß diese Zeit bis zum Weitergeben des Hold-Signals
zum Behalten der Daten in den PreMux-Kondensatoren abgewartet werden, da sich das Signal nicht
sofort aufbaut (Vgl. mit Kap. 3.2.3). Zur Bestimmung des Delays, welches in der Größenordnung von
10 bis 100ns liegt, werden geeignet lange Kabel mit bekannter Verzögerung verwendet. Das Delay,
bei welchem die größten Signale gemessen werden, wird dauerhaft eingestellt. In diesem Fall waren
es 80ns.
4.2.4 Stabilität der Detektoreigenschaften
Bei der Auswertung der Daten wurde das Offline-Analyse-Programm ’tbeam’ [24] verwendet. Es liest
die von der Datennahme weggeschriebenen ZEBRA 1 -Dateien und sucht in den Rohdaten nach allen
Clustern. Alle relevanten Informationen über diese Cluster werden als spaltenweise n-Tuppel gespeichert
und können mit dem Datenanalyseprogramm PAW 2 [32] sehr flexibel weiterverarbeitet werden.
PAW beherrscht eine Fortran-ähnliche Makrosprache, die dies erleichtert.
Als Schwellen für die Clustersuche wurde 3σ für alle Streifen im Cluster und 5σ für das Cluster-S/R
(Lyon-Definition) eingestellt. (In ’tbeam’ ist für die Clustersuche nur die Lyon-Definition implementiert.)
1 Rohdatenformat, das am CERN entwickelt wurde
2 Physics Analysis Workstation