Qualitätssicherung / Dunkelpulsrate
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Dunkelpulse

Ziel dieses Kapitels ist, zu zeigen, dass CEMs unter normalen Umständen keine Dunkelpulse erzeugen. In der Praxis kann dennoch eine erhebliche Zahl von Dunkelpulsen auftreten, deren Quelle nicht einfach zu finden ist.

Die Messung der Dunkelpulsrate betrifft immer das gesamte System CEM - Vorverstärker/Diskriminator - HV Versorgung - Zähler, einschließlich aller Kabel und elektrischen Verbindungen und manchmal, wenn sich die Diskriminatorschwelle auf sehr niedrigem Niveau befindet, der gesamten Umgebung. In diesem Fall kann die Bewegung einer Person in der Nähe des Vorverstärkers Pulse im elektrischen Schaltkreis auslösen.

 

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Es gibt viele mögliche Quellen für Dunkelpulse. Ein fehlerloses System hat eine Dunkelpulsrate von weniger als 2 Pulsen/Minute

 

Vor der Einbrennphase messen wir zunächst die Dunkelpulsrate für alle CEMs, indem wir 2.300 V für Standard-CEMs beziehungsweise 3.000 V für EDR-CEMs anlegen. Eine signifikante Dunkelpulsrate würde zeigen, dass der Detektor selbst oder eine der oben erwähnten Komponenten fehlerhaft ist.

Die Dunkelpulsrate als Funktion der CEM Öffnung


Die Messung der Dunkelpulsraten von CEMs mit unterschiedlichen Größen des Eingangstrichters zeigen, dass die "normale" Dunkelpulsrate von der Größe der CEM-Öffnung abhängt. Die Ursache liegt darin, dass diese Dunkelpulse durch kosmische Strahlung (Myonen) ausgelöst werden. Je größer die Oberfläche des CEMs ist, desto mehr Myonen werden detektiert. Dieser Hintergrund kann durch Bleiabschirmungen reduziert werden. Die Abb. 4 und 5 zeigen die Dunkelpulsraten von Standard-CEMs KBL5RS (Öffnung 5mm rund) und KBL25RS (Öffnung 25 mm rund), die innerhalb von 10 Minuten aufgenommen wurden.

 

 

       
 
 
       
 
Abb. 4 Dunkelpulsrate eines KBL5RS
 
Abb. 5 Dunkelpulsrate eines KBL25RS
       
       

 

 

 

 

 

 

 

 

Dunkelpulse durch falsch eingestellte Totzeit und Diskrimi-natorschwelle

Eine mögliche Ursache für Dunkelpulse kann eine falsch eingestellte Diskriminatorschwelle des Vorverstärker sein. Ein Beispiel ist in den Messungen der Betriebsspannung gegen die Zählrate (Abb. 2 und 3) dargestellt, die mit positiver Hochspannung und dem Messsystem MEASARplus gewonnen wurden. Die Diskriminatorschwelle lag in Abb. 3 bei - 3 mV, so dass elektronisches Rauschen des Systems gemessen wurde. Beachten sie auch die unterschiedlichen absoluten Zählraten von Abb. 2 und 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         
  Anwenderbericht  
Mit frdl. Genehmigung von Paul Scheier
 
Univ. Innsbruck
         
  Nachweis extrem niedriger Zählraten  
         
 
Superfluide He Tropfen werden durch Expansion von He unter 23 bar Druck bei 12K durch eine 5 µm Düse im Vakuum erzeugt. Ein durchschnittlicher Tropfen enthält einige 10.000 Atome und hat eine Temperatur von 0.37K. Kohlendioxid wird in eine differentiell gepumpte Kammer unter einem Druck von 2,5 mPa eingelassen und von dem überschall-schnellen Strahl von He-Tropfen aufgenommen. In der folgenden differentiell gepumpten Kammer werden den dotierten He-Tropfen mit einem freien Elektronenstrahl Elektronen mit einer Energie von 13eV zugeführt. Die Masse der daraus entstehenden Ionen wird mit zwei Sektorfeld-Massenspektrometern
 
analysiert. Der Detektor, ein CEM Modell KBL510, wird im Zählmodus betrieben, er folgt auf eine Cu-Be-Dynode auf Massepotential. Der Ausgang des CEMs liegt auf 3.6kV, die Pulse werden kapazitiv ausgekoppelt und mit einem selbstentwickelten Vorverstärker gezählt. Jeder Punkt des Massenspektrums wurde 30 sec gemessen und der Abstand der Punkte betrug 0.01 Thomson. Die Rohdaten sind in rot dargestellt, nach der Filterung (23 Punkte Savitzky-Golay) erhält man die blaue Kurve. Das Rauschen liegt unter 0,05 cps und stammt hauptsächlich aus kosmischer Strahlung.
 
         
 
 
         
 
Zwei Sektorfeld-Massenspektrometer zum Nachweis von superfluiden He-Anionen
 
         

 

 

 

 

 

 
Abb. 1 Schema für die Messung der Dunkelpulsrate
 
 
Abb. 2 Diskriminatorschwelle - 5 mV
 
Abb. 3 Diskriminatorschwelle - 3 mV
 
Rohdaten des Massenspektrums (P.Scheier)
 
Massenspektrum nach der Filterung (P.Scheier)
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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