Kalorimeter

Die primären Teilchen geben in dem Material des Kalorimeters ihre ganze Energie stufenweise in einem Schauer   von Teilchen mit immer kleinerer Energie ab. Ein Teil wird im Szintillator als sichtbares Licht abgegeben. Das Szintillatorlicht wird von angeflanschten Photovervielfachern aufgefangen. Die Lichtmenge ist proportional zur Energie des eingelaufenen Primärteilchens, d.h. es wird immer ein konstanter Bruchteil der Energie des einfallenden Teilchens in Szintillationslicht umgesetzt.

Schauerentstehung im schichtweise aufgebauten Kalorimeter
Ein eindringendes Teilchen löst in den Absorberschichten Schauer von Sekundärteilchen aus.

bleiglas.gif (80716 Byte) Im nebenstehenden Bild hält Mark bei der Besichtigung des Opal-Dektors einen der ca. 10 000 Bleiglasquader in Händen, die im elektromagnetische Kalorimeter von Opal sitzen. Er wiegt ca 20 kg, so dass allein das elektromagnetische Kalorimeter eine Masse von 200 Tonnen besitzt.
Ein Blick in den geöffneten Opal-Detektor zeigt rechts die vielen tausend eingebauten Bleiglasquader, in denen die Schauer der Sekundärteilchen und Photonen beobachtetet werden. opalof.gif (55264 Byte)
HERAB_calori.jpg (46439 Byte) Im linken Bild sieht man die Rückwand einer Kalorimeter-Detektorschicht mit der Vielzahl der in einer großen Matrix angeordneten Ausgänge zu den einzelnen Photovervielfachern.

 

 

   Elektronen, Positronen und Photonen verlieren ihre Energie durch Bremsstrahlung, Paarbildung und Ionisation.
        (elektromagnetische Wechselwirkungen)

   Hadronen verlieren ihre Energie hauptsächlich durch mehrfache Kernstöße.
        (Kernwechselwirkungen)

Die Dicke des Absorptionsmaterials ist auf die nachzuweisenden Teilchen abgestimmt. Hadronische Kalorimeter besitzen dickeres Absorptionsmaterial als elektromagnetische Kalorimeter, da wegen ihrer kurzen Reichweite die Starke Wechselwirkung der Hadronen mit dem Detektor nur auftritt, wenn diese genau auf einen der im Vergleich zum Atomdurchmesser winzigen Atomkerne treffen. Im Gegensatz dazu ist die Reichweite des elektrischen Feldes nicht begrenzt, so dass in elektromagnetischen Kalorimetern Wechselwirkung überall, und damit häufiger stattfindet.
Kalorimeter befinden sich in jedem Großdetektor und machen dort sowohl neutrale als auch geladene Teilchen erkennbar. Aufgrund der Struktur des Sekundärteilchenschauers identifiziert man die Art der Teilchen. Kalorimeter besitzen eine gute Orts- und Richtungsauflösung und können bei hohen Ereignisraten verwendet werden. 

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