Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1999
Programm und Abstracts der Sitzung T 308

Präzisionskammern für den ATLAS Muon Detektor

•S. Schael¹, U. Bratzler¹, H. Kroha¹, T. Lagouri¹, A. Manz¹, A. Ostapchuk¹, S. Chouridou², M. Deile², N. Hessey², O. Kortner², A. Staude², T. Trefzger², W. Mohr³ und U. Landgraf^3
1Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München
²Ludwig-Maximilian-Universität München, Sektion Physik, Am Coulombwall 1, D-85748 Garching
³Universität Freiburg, Hermann Herder Str. 3, D-79104 Freiburg

Die präzise Spurrekonstruktion und effiziente Identifizierung von Muonen stellt für die LHC Experimente eine große technologische Herausforderung dar. Fuer das ATLAS Experiment muß dabei eine Fläche von ca. 5500 m² mit etwa 1200 Kammern überdeckt werden. Die Anforderungen an die mechanische Präzision beim Aufbau der Kammern beträgt 50/1000 mm. Die entwickelten Technologien dürfen nicht nur den Bau einzelner Prototypen ermöglichen, sondern müssen sich auch in der Serienproduktion kostengünstig einsetzen lassen. Ein Prototyp einer solchen Kammern ist im Jahre 1998 am Max-Planck-Institut für Physik in Zusammenarbeit mit der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Universität Freiburg fertiggestellt worden. Sowohl über die mit einem Röntgentomographen am CERN verifizierte mechanische Präzision, als auch über erste Resultate von einer Datennahmeperiode mit einem Muon Test-Strahl am CERN, wird berichtet.

Entwicklung einer radialen Spurendriftkammer mit Padauslese für Au-Au-Kollisionen bei 100+100 AGeV im STAR-Experiment

•Holm Hümmler, Xaver Bittl, Volker Eckardt, Hermann Feßler, Rainer Marstaller, Janet Seyboth, Peter Seyboth und Andreas Schüttauf
Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, 80805 München

Das STAR-Experiment am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) untersucht ab Sommer 1999 Au-Au-Kollisionen bei 100+100 AGeV. Die beiden Vorwärts-Spurendriftkammern (FTPCs) erfassen dabei die Spuren geladener Hadronen im Rapiditätsbereich 2,5<|y|<4. Simulationen lassen eine Spurdichte von rund 2000 Spuren durch eine Querschnittsfläche von 0,25 Quadratmetern erwarten, was eine besonders gute Zweispurtrennung erfordert. Da die Spuren in einem kleinen Winkel zum Magnetfeld verlaufen, ist für eine befriedigende Impulsauflösung eine besonders genaue Ortsmessung notwendig. Die Kammern verwenden daher ein radiales Driftfeld mit außenliegender Padauslese. Die Gasverstärkung erfolgt an Drähten, die in kleinem Winkel zu den Pads gespannt sind. Messungen mit einer radial driftenden Testkammer lassen eine Ortsauflösung um 130mm und eine Zweispurtrennung im Bereich hoher Spurdichten besser als 1,5mm in azimutaler und 7mm in radialer Richtung erwarten.

Mikrostreifengasdetektoren zur Auslese einer zweiten Ortskoordinate im CMS Vorwärtsbereich

•C. Knöß, R. Ischebeck und O. Pooth
III. Physikalisches Institut B, RWTH Aachen, D-52056 Aachen

Mikrostreifengasdetektoren (MSGC) werden den äußeren Teil des inneren Spurdetektors im geplanten CMS-Experiment (Compact Muon Solenoid) am LHC (Large Hadron Collider) bilden. Auf jeder Seite des Spurdetektors sollen elf Räder mit einem Durchmesser von ca. 2.50 m lückenlos mit MSGCs belegt werden. Zu diesem Zweck ist ein Detektormodulkonzept entwickelt worden, bei dem vier Glassubstrate mit jeweils 512 Auslesestreifen (Anoden) und 513 Feldformungsstreifen (Kathoden) derart in ein bananenförmiges Gehäuse eingebaut werden, daß sich eine quasikontinuierliche Detektorfläche von ca. 50 cm Länge und 12 cm Breite (Streifenlänge) ergibt. Im Rahmen des Vortrags wird die Erweiterung des Modulkonzepts zur Auslese einer zweiten Ortskoordinate mit Hilfe von, im Stereowinkel gegeneinander verdrehten Modulen vorgestellt. Die Hälfte der insgesamt 1800 MSGC-Detektoren im CMS Vorwärtsbereich wird zur gleichzeitigen Bestimmung der Koordinaten r und f in dieser Bauart realisiert werden. Der in Aachen gebaute Prototyp dieses Detektors wird vorgestellt. Damit durchgeführte Messungen zur Ortsauflösung in einem Hodoskop sowie einem Teststrahlexperiment am CERN (Genf) werden erläutert.

Aufbau und Test eines geschlossenen Gassystems für den OTR von HERA-B

•Klaus Dehmelt, Mar Capeáns, Marcus Hohlmann und Thomas Hott für die HERA-B-Kollaboration
Outer-Tracker Gruppe, DESY

Das sich im Aufbau befindende Hochratenexperiment HERA-B am HERA-Speicherring (DESY-Hamburg) hat die Messung der CP-Verletzung im B-System zum Ziel. Eine wesentliche Komponente ist das äussere Spurkammersystem (Outer Tracker-OTR), bestehend aus „ Honeycomb-Drift-Chambers“. Es ist in den „ First-Level-Trigger“ eingebunden und muß somit eine sehr hohe Nachweiseffizienz haben. Eine Verminderung der Effizienz durch Detektoralterung muß daher vermieden werden. Dies stellt besondere Anforderungen an das Gassystem . Aufgrund des großen Volumens des OTR von ca. 25 m³ und des hohen Preises des Zählgases (eine Ar-CF₄-CO₂ 65-30-5 % Mischung) soll das Zählgas in einem geschlossenen Kreislauf wiederaufbereitet werden. Besonders kritisch für die Wiederaufbereitung sind dabei

1. eine jährliche Ladungsakkumulation von bis zu 300mC/cm und
2. mehrere tausend Quadratmeter Strukturmaterial, das mit dem Zählgas in Kontakt ist.

Mit einem skalierten Testsystem wurde dabei untersucht, ob ein geschlossenes Gassystem die Anforderungen des OTR an die Gasreinheit erfüllen kann. Dazu wurden verschiedene Gasreiniger an einem Hochratenmeßstand getestet und die Gasqualität kontinuierlich mit einem Gaschromatographen kontrolliert.

GEM-Detektoren mit zweidimensionaler Auslese

•Dirk Mörmann¹, Peter Blüm¹, Kurt Kärcher¹, Thomas Müller¹, Hans-Jürgen Simonis¹, S. Bachmann², L. Ropelevski² und F. Sauli^2
1Institut für Exp. Kernphysik, Universität Karlsruhe
²CERN, Genf

Seit der Einfuehrung des Gas Electron Multiplier (GEM) im Herbst 96 als zusaetzliche Verstaerkungsstufe fuer Mikrostreifen- Gaskammern (MSGC) wurde diese Technologie staendig weiterentwickelt. Mit einzelnen GEM-Folien koennen Verstaerkungen von bis zu 10⁴ erreicht werden. Dies ermoeglicht den Bau eines neuen Detektortyps, der nur aus GEM-Folien und Auslesestreifen besteht. Die Auslesestreifen koennen mit konventioneller PCB-Technologie in nahezu beliebiger Geometrie hergestellt werden. Diese Eigenschaft wurde ausgenutzt, um zweidimensional auslesbare Kammern zu bauen. Dabei wurde besonders darauf geachtet,ein Konzept zu entwickeln, das einen Einsatz eines solchen Detektors im Vorwaertsspurdetektor des CMS- Experimentes am LHC ermoeglichen kann. Erste Ergebnisse der Messungen mit diesen Detektoren werden hier praesentiert.

Entwicklung von Rillenkammern

•Ulrich Werthenbach
Universität Siegen, Fachbereich Physik, 57068 Siegen

Senkrecht zu einem Anodenstreifenmuster werden Isolatorwälle von jeweils 100 Mikrometern Breite und Höhe, in Abständen von ebenfalls 100 Mikrometern, mit leicht trapezförmigem Querschnitt erzeugt. Auf der Dachfläche der Isolatorwälle laufen Kathodenstreifen. Anlegen von einigen hundert Volt Spannung erzeugt in den Rillen der Struktur elektrische Felder, die beim Durchgang ionisierender Strahlung Gasverstärkungen erzeugen und zu Signalen auf den Anoden und Kathoden führen und somit gleichzeitig zwei Koordinaten liefern. Durch den gegenüber herkömmlichen GEMs um einen Faktor zwei erhöhten Feldbereich sollten sich Gasverstärkungen von 10e4 problemlos erreichen lassen. Die Verwendung fragiler MSGCs und das Spannen von GEMs wird vermieden. Methoden zur Realisierung dieses Konzepts, das wir erstmals auf der Wire Chamber Conference in Wien 1998 vorgestellt haben, werden erläutert und erste Messungen vorgestellt.

Entwicklung des Front-End-Controllers (FEC) fuer die CMS-Spurdetektorauslese

•Armin Sauer, Michael Ackermann, Sascha Junghans, Thomas Müller, Erwin Ruoff, Siegfried Weseler und C. Zheng-Yu
Institut fuer Exp. Kernphysik, Universität Karlsruhe

Die Signale der Mikrostreifendetektoren des CMS-Spurdetektors werden mit APV-Auslesechips verstaerkt, geformt und in einer Analogpipeline zwischengespeichert. Die APV werden von Kontrollmodulen synchronisiert, welche ihrerseits mit Trigger-, Taktsignalen und Kontrolldaten vom Front-End-Controller versorgt werden. Der Datentransfer zwischen FEC und Kontrollmodulen erfolgt seriell. Als Format des in Karlsruhe entwickelten Prototypen wurde das NRZI-Schema mit einer 8-Bit zu 10-Bit-Kodierung verwendet. Fuer die Tests des FEC-Prototypen wurden Konverterplatinen gebaut, die Signale und Daten im PECL-Format weiterleiten bzw empfangen koennen. Als besondere Eigenschaften des FEC-Prototypen werden die Moeglichkeit der Trigger- unterdrueckung bzw Erzeugung von Kalibrationssequenzen erwaehnt.

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Zuletzt geändert am 21.10.1999

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