Anforderungen an das Innere Spurkammersystem

Aus der physikalischen Fragestellung und dem Aufbau des HERA-B-Detektors ergeben sich folgende Anforderungen an das Innere Spurkammersystem und die dafür verwendeten Detektoren:

• Das Innere Spurkammersystem muß radiale Abstände zwischen 6 cm $\le$ R $\le$ 30 cm vom Strahl abdecken. Je nach Abstand vom Wechselwirkungspunkt entspricht dies einem Winkelbereich von 10 mrad bis maximal etwa 100 mrad.
• In diesem Bereich werden Teilchenflußdichten von bis zu $2\cdot10^4/{\rm mm^2s}$ erwartet, die vom Detektor verarbeitet werden müssen.
• Durch die hohen integrierten Raten sind die Detektoren einer Strahlenbelastung von bis zu 1 Mrad/a (10 kGy/a) ausgesetzt. Bei einer geplanten Betriebszeit von 3 bis 5 Jahren müssen die Detektoren also extrem beständig gegen Strahlenschäden und Alterung sein.
• Die geforderte räumliche Auflösung beträgt in horizontaler (x-) Richtung (= Biegeebene des Magneten) $\leq$ 100 ${\mu}$m, in vertikaler (y-) Richtung $\leq$ 1 mm und in Richtung des Strahlrohres (z-Richtung) $\leq$ 3 mm.
• Der Detektor muß schnelle Signale liefern. Die Notwendigkeit einer schnellen Auslese ergibt sich aus der Bunch-Crossing-Frequenz bei HERA von 10 MHz und der Tatsache, daß das Innere Spurkammersystem auch Signale für den Trigger liefern soll.
• Um nicht mehr als 10 % der Level-1-Triggerrate zu verlieren, ist eine Effizienz einer Detektorlage von mindestens 96 % notwendig.
• Die Occupancy des Detektors soll bei 40 MHz Wechselwirkungsrate $10\%$ nicht überschreiten. Dies erfordert bei einer mittleren Streifenlänge von 25 cm eine Granularität von $\leq 350~$${\mu}$m.
• Für eine effiziente Spurrekonstruktion der gesuchten Zerfallskanäle werden die Detektoren auf insgesamt 10 Stationen zwischen Vertex-Detektor und Myon-System verteilt sein. Je nach Station gibt es eine unterschiedliche Anzahl von Detektorebenen in den Winkelorientierungen $0^\circ$, $+5^\circ$ und $-5^\circ$.
• Ein Teil der Detektoren des Inneren Spurkammersystems wird in einem Magnetfeld von 0,85 T betrieben. Es darf dabei zu keiner Einschränkung der physikalischen Funktionalität kommen. Beim Bau der Detektoren ist darauf zu achten, daß keine magnetischen Komponenten verwendet werden.
• Um die Impulsauflösung und Spurrekonstruktion möglichst wenig zu beeinträchtigen und $\gamma$-Konversion zu minimieren, muß die Materialdicke in Einheiten der Strahlungslänge gering sein. Dies gilt sowohl für den Detektor als auch für die Trage- und Befestigungsstrukturen.
• Da insgesamt 184 Detektoren für das Innere Spurkammersystem bei HERA-B benötigt werden, muß die Detektortechnologie eine ``Massenproduktion'' von rund 200 Detektoren innerhalb eines überschaubaren und realistischen Zeitrahmens und Personaleinsatzes erlauben.