erste Messergebnisse und weitere Entwicklung
Pulshöhenspektrum
Die Kaskade
Hochratentauglichkeit
Nachweis-Effizienz
Ortsauflösung
Aktueller Prototyp
Für die Planung der festen Konverterschichten wurden ausführliche Berechnungen bezüglich der erreichbaren Nachweiseffizienz und Ortsauflösung sowie des erwarteten Verlaufs des Pulshöhenspektrums durchgeführt. Ebenso wurden verschiedene Verfahren untersucht, mit deren Hilfe die GEM-Folien mit einer entsprechenden Konverterschicht beschichtet werden können.
Pulshöhenspektrum
Mit Hilfe einzelner fester Borschichten konnten die theoretischen Überlegungen zum erwarteten Verlauf des Pulshöhenspektrums überprüft werden.
 Gemessenes Pulshöhenspektrum einer ca. 400 nm dicken Borschicht |
 Gemessenes Pulshöhenspektrum einer ca. 2.3 mm dicken Borschicht bei relativ hoher Diskriminatorschwelle |
Die Kaskade
Mit Hilfe der ersten funktionstüchtigen beschichteten GEM-Folien (sensitive Fläche: 4 cm x 4 cm) wurde gezeigt, daß die GEM-Folien kaskadiert und als ladungstransparenter Träger der Borschicht eingesetzt werden können. Das räumliche Auflösungsvermögen beträgt mindestens 3-5 mm und die Ortsinformation konnte ohne Verzerrung durch die gesamte Kaskade der Borschichten auf eine MSGC abgebildet werden. Der Detektor wird bei Normaldruck betrieben und ist unempfindlich gegenüber Gammastrahlung.
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Gemessenes Ortsspektrum eines mit vier beschichteten GEM-Folien ausgestatteten Detektors. Nach und nach wurden die einzelnen GEM-Folien für Ladung transparent geschaltet. Die einzelnen Meßkurven enthalten die Intensität der sukzessiv erweiterten Kaskade. Schließlich wurden bei Transparenz auch der letzten GEM zusätzlich die Neutronen sichtbar, die von der mit Bor beschichteten Driftelektrode konvertiert wurden. Jede beschichtete GEM-Folie steigert sichtbar die Nachweiseffizienz. |
Hochratentauglichkeit
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Dieses Flugzeitspektrum wurde im direkten Strahl von PF1a am ILL/Grenoble mit einem 100mm x 100mm großen
Detektor gemessen. Instantane Zählraten bis zu 2.7 MHz konnten auf einem einzelenen Auslesekanal gemessen
werden ohne Anzeichen
von Sättigungseffekten des Detektors. Der Untergrund rührt zum einen von dem Neutronengas, das durch Luftstreuung in der Kasematte von PF1a entsteht, und zum anderen von der verwendeten Chopperscheibe. Deren absorbierende Beschichtung ist inhomogen und läßt noch Neutronen in der Größenordnung von 5x10-5 hindurch (Die Position des kleinen Peaks bei 50 Angström hängt von der Chopperfrequenz ab.). Ein linearer Plot des TOF-Spektrums ist hier zu finden. |
Nachweis-Effizienz
 Die Abbildung zeigt die theoretisch erreichbare Nachweiseffizienz für thermische Neutronen (1.8Angström) in Abhängigkeit von der Dicke der 10Bor-Schicht auf den GEM-Folien. Der Parameter entspricht der Anzahl der beidseitig mit 10Bor beschichteten Folien. |
 Nachweiseffizienz gemessen am PSI für 3 Schichten aus 10Bor, gemessen am ILL für 8 Schichten aus 10Bor und theoretische Erwartung. |
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Theoretische Nachweiseffizienz für 20 kaskadierte 10Bor-Schichten. Durch geeignete Variation der Beschichtungsstärke wird die Effizienz in einemwählbaren Bereich unabhängig von der Wellenlänge. Der Detektor kann in einem solchen Bereich dann als "schwarzer" Detektor bezeichnet werden. |
Ortsauflösung
Obige Abbildung zeigt die Rohdaten aufgenommen am Strahlplatz EKN des Forschungszentrums Jülich
mit einem kollimierten Neutronenstrahl von 0.57mm Durchmesser. Der Pitch der 2D-Auslese-Struktur
beträgt 1.57mm. Der CASCADE Detektor mit einer sensitiven Fläche von 200mm x 200mm wurde mit
einer Zählgasmischung Ar/CO2 = 90/10 betrieben.
Der genaue Wert der Ortsauflösung ist letztlich immer von der Stopping Power und damit
von der Art des Zählgases abhängig. Bei einem Betrieb des
Detektors unter Atmosphärendruck beträgt die Ortsauflösung rund 2.6mm. Für spezielle
Anwendungen (einige Bar Überdruck) ist aber auch ein Wert von bis zu 1 mm möglich.
Aktueller Prototyp
CASCADE Prototyp mit einer sensitiven Fläche von 200mm x 200mm.
