next up previous
Next: Der Magnetismus der Seltenen Up: Experimenteller Aufbau Previous: Elektromagnet und Kompensationsspulen

Standard-tex2html_wrap_inline5291SR-Meßelektronik

Zeitdifferentielle tex2html_wrap_inline5291SR-Spektren bestehen in der Aufzeichnung der zeitlichen Myonen-Zerfallsrate in einer oder mehreren Raumrichtungen (Detektorpositionen) bzw. der zeitlichen Entwicklung der Myonenspinorientierung. Die Standard-tex2html_wrap_inline5291SR-Meßelektronik mißt also letztlich den Zeitunterschied zwischen dem Eintreffen des Myons in der Probe und dem zugehörigen Zerfallspositron. Um eine eindeutige Korrelation sicherzustellen, darf sich bei einem kontinuierlichen Myonenstrahl gif infolgedessen nur ein einzelnes Myon während des untersuchten Zeitintervalls (einige Myonenlebensdauern, d.h. tex2html_wrap_inline6281s) in der Probe befinden.

Abbildung gif zeigt die Standard-tex2html_wrap_inline5291SR-Meßelekronik.

Die Kennzeichnung der verschiedenen Detektoren leitet sich aus deren Bezeichnung ab:

Myonen-, Sample-, Backward-, Forward-Counter, und entsprechend inner und outer.
Die Funktion der einzelnen Komponenten soll anhand der Abbildung erläutert werden.

.

  
Figure: Standard-tex2html_wrap_inline5291SR-Meßelekronik für zeitdifferentielle Meßmethode

Delays
dienen dem, für Koinzidenzschaltungen nötigen Ausgleich verschieden langer Laufzeiten der Zählerpulse. Sie bestehen aus unterschiedlich langen Kabeln (Laufzeiten im ns-Bereich), die die Eintreffzeiten der Pulse entsprechend verzögern.

Constant-Fraction-Diskriminatoren
dienen der Abgrenzung der Zählpulse gegenüber der Rauschspannung der Detektoren (einstellbare Schwellenspannung) und erzeugen zudem einheitliche Rechteckpulse, die unabhängig von der ursprünglichen Form des Zählerpulses sind.

(Mtex2html_wrap_inline6287S) Koinzidenz:
Sie signalisiert das Eintreffen eines Myons in der Probe und startet das Pile-up-Gate.

Pile-up-Gate:
Es ist das zentrale, logische Element zur Unterscheidung guter Ereignisse (eindeutige Zuordnung des Zerfallspositrons zum gestoppten Myon) von Pile-up' s (Eintreffen eines weiteren Myons innerhalb der Meßzeit) und durchläuft folgende Schaltzustände: tex2html_wrap_inline6289.
Jedes eintreffende Myon (tex2html_wrap_inline6291) hat eine Änderung des momentanen Schaltzustandes zur Folge. Tritt innerhalb einer frei wählbaren Zeitspanne (siehe Timing) kein Pile-up auf, so geht das Pile-up-Gate wieder in den Grundzustand tex2html_wrap_inline6293 über.

Start-Koinzidenz:
tex2html_wrap_inline6295
Das erste (tex2html_wrap_inline6293), in der Probe eintreffende (tex2html_wrap_inline6299) und gestoppte (tex2html_wrap_inline6301) Myon erzeugt über diese Koinzidenz ein Start-Signal und leitet es an TDC und Data-OK-Gate weiter.

Data-OK-Gate:
Das Data-OK-Gate wird durch die Start-Koinzidenz gestartet und liefert daraufhin während einer wählbaren Zeitspanne (siehe Timing) einen positiven Signalpuls. Danach geht es wieder in den Ausgangszustand über.

DOK(Data-OK)-Koinzidenz:
Solange während der Meßzeit kein Pile-up auftritt, d.h. solange sich nur ein einzelnes Myon in der Probe befindet, liefert diese Koinzidenz ein positives "`Data-OK"'-Signal über den Fan-Out-Signalvervielfacher an beide Stop-Koinzidenzen weiter.

Junk-Gate:
Trifft während der Meßzeit ein weiteres Myon in der Probe ein (Pile-up), so wird der entsprechende Kanal des TDC- Histograms (Junk) um Eins erhöht und der TDC für eine gewisse Zeitspanne angehalten (Stop), um zu gewährleisten, daß der Zerfall der beiden Myonen nicht in die nächste Meßzeit fällt. Der
Level-Converter gewährleistet, daß diese Zerfallsereignisse verworfen werden.

(Btex2html_wrap_inline6303 Btex2html_wrap_inline6305) bzw. (Ftex2html_wrap_inline6303 Ftex2html_wrap_inline6305) Antikoinzidenzen
stellen sicher, daß es sich bei dem registrierten Ereignis um ein Zerfallspositron in Rückwärts- (Btex2html_wrap_inline6303 Btex2html_wrap_inline6313) bzw. Vorwärts- (Ftex2html_wrap_inline6303 Ftex2html_wrap_inline6313) Richtung handelt, und nicht um ein eintreffendes (Btex2html_wrap_inline6303 Btex2html_wrap_inline6321M) oder durchgehendes (Ftex2html_wrap_inline6303 Ftex2html_wrap_inline6321M) Myon.

Stop-B- bzw. Stop-F-Koinzidenzen
stellen gute Ereignisse (DOK) dar, stoppen den TDC (Stop) und werden zum entsprechenden Histogramm hinzuaddiert.

Long-Delays
verschieben des Zeitnullpunkt um ca. 200 ns. Dies hat den Vorteil, daß zum einen der Nulldurchgang relativ genau aus dem Histogram bestimmt werden kann und zum anderen in diesen ersten 200 ns der Anteil zufälliger Koinzidenzen (Background) aufgezeichnet und somit leicht ermittelt werden kann.

TDC (Time-to-Digital-Converter):
Der TDC ist das zentrale Element der Datenaufzeichnung. Er mißt die zwischen Start- und Stopsignal verstrichene Zeit und erhöht den entsprechenden Kanal des Histogramm-Memory (nicht eingezeichnet). Die zu bestimmende Frequenz des tex2html_wrap_inline5291SR otationssignals legt die zu wählende TDC-Auflösung fest, die tex2html_wrap_inline5291SR elaxationsrate das Zeitfenster und damit die notwendige Kanalanzahl . Wird innerhalb des gewählten Zeitfensters kein Stop-Signal registriert, geht der TDC wieder in den Ausgangszustand zurück.

Timing:
Die Wahl von TDC-Zeitfenster und -Auflösung hängt, wie schon erwähnt, von tex2html_wrap_inline5291SR elaxationsrate und tex2html_wrap_inline5291SR otationsfrequenz ab. Für die Größe des Zeitfensters von Data-OK-Gate bzw. Pile-up-Gate wählt man entsprechend:
eqnarray1393

.


next up previous
Next: Der Magnetismus der Seltenen Up: Experimenteller Aufbau Previous: Elektromagnet und Kompensationsspulen

ernst schreier
Fri Mar 14 11:46:58 MET 1997