IEKP-KA/2013-8 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

4.3. Gassystem und Betrieb auf der ISS 31
3
×10
500
400
300
200
100
Energiespektrum in Lage 6 bei 25 GeV
Entries
1.129837e+07
Mean 104.7
RMS 89.19
Constant
6.553e+07
MPV 54.52
Sigma 21.35
0
0 100 200 300 400 500 600
Energieabgabe/ADC
Abbildung 4.5.: Energieabgabe aller Teilchen im Energiebereich um 25 GeV in Lage 6 mit
angepasster Landau-Verteilung im Ionisationsbereich (rot).
stoffdioxid wirkt dabei als Löschgas, das ab einer bestimmten Schwelle durch inelastische
Stöße mit Elektronen zu eigenen Schwingungszuständen angeregt wird und diesen damit
Energie entzieht. Damit wird weitere Lawinenbildung unterbunden. Die Herausforderung
im Betrieb eines Gasdetektors im Vakuum des Weltraums liegt dabei darin, Gasverlust
durch Diffusion und undichte Stellen möglichst gering zu halten. Um eventuell vorhandene
Gasverluste dennoch ausgleichen zu können, führt der Detektor Gasreserven von 49, 5
kg Xenon und 4, 5 kg Kohlenstoffdioxid in einem eigenen Gassystem mit sich, die für die
Restlaufzeit des Experimentes ausreichen. Eine schematische Darstellung dieses Gassystems
ist in Abbildung 4.6 zu sehen. Dieses besteht demnach aus der sogenannten Box-S 1 ,
in der die Gasreserven aufbewahrt und bei Bedarf im 1 Liter fassenden Mischbehälter
im richtigen Verhältnis gemischt und an die Box-C 2 weitergegeben werden, von wo aus
das Gas mit Pumpen kontrolliert in das Gassystem des Hauptdetektors transferiert wird.
Jede Gaszuleitung und jedes Ventil in Box-S und Box-C ist dabei unabhängig zweifach
vorhanden um mögliche Defekte kompensieren zu können. Außerdem werden Temperatur
und Druck im Gassystem an verschiedenen Stellen gemessen um einen einwandfreien Betrieb
zu gewährleisten. Kontrolliert wird dies, sowie alle anderen wichtigen Funktionen des
AMS-02 Detektors, im Schichtbetrieb in einem eigens dafür eingerichteten Kontrollzentrum
(POCC 3 ) in Genf auf dem Gelände des CERN und eines vollständig ausgerüsteten zweiten
Kontrollzentrums in Taiwan. Eine Foto des Kontrollraums mit Beschreibung der einzelnen
Schichtpositionen ist in Abbildung 4.7 zu sehen. Von dort werden auch TRD-Operationen
wie das Nachfüllen des Gases (gas refill) und die Anpassung der Spannung in den Proportionaldrahtkammern
(high voltage adjustment) durchgeführt. Um trotz Gasverlusten
eine stabile Gasverstärkung zu gewährleisten wird diese Spannungsanpassung täglich vom
zuständigen TRD-Experten durchgeführt. Dabei wird eine in der Detektorelektronik gespeicherte
Konfigurationsdatei mit neuen Parametern für die Hochspannungswerte der
einzelnen Kanäle gelöscht und neu geschrieben. Ziel ist es den wahrscheinlichsten Wert
1 engl.: Storage
2 engl.: Circulate
3 engl.: Payload Operation Control Center
31