Bau von Testdetektoren

Für die Labortests wird als ``Quelle'' der minimalionisierenden Teilchen eine Strontium-Quelle verwendet, die Elektronen mit einer Energie von bis zu 2,3 MeV emittiert. Mit einem mittleren $\gamma$ von $\frac{\overline{E}}{m_0} \approx \frac{1~MeV}{0,5~MeV} = 2$ ist die Bedingung für ein miminalionisierendes Teilchen ( $\gamma \approx$ 3) ausreichend erfüllt. Bei einem mittleren Energieverlust von $\frac{dE}{dx}\approx 1,8 \frac{MeV}{cm}$ in Plastik [PDG98] darf die Materialdicke der Testdetektoren nicht zu dick sein, damit die Elektronen nicht im Szintillatormaterial abgestoppt werden. Der Energieverlust beim Abstoppen am Ende der Flugbahn (Bragg-Peak) ist deutlich höher, und so würde eine unrealistisch hohe Lichtausbeute vorgetäuscht. Zudem muß für die Ableitung des Triggersignals das Elektron den Testdetektor durchfliegen, um dann in einem Triggerszintillator noch ein Signal zu erzeugen (siehe Abschnitt 3.6.2).

Aus diesen Gründen bestehen die Testdetektoren nur aus sechs Faserlagen, bei denen jeweils die drei übereinanderliegenden Fasern zu einer Straße zusammengefaßt werden (siehe Abbildung 3.7).

Abbildung: Querschnitt eines Faser-Testdetektors mit 3er-Straßen, aus [Zie98]. Der Detektor besteht aus sechs Faserlagen, wobei jeweils drei Fasern zu einer Straße zusammengefaßt sind. Um diese Faseranordnung beim Kleben zu erreichen, wird die unterste Lage in eine Aluminiumvorrichtung gelegt, in die Rillen mit einem Abstand von 740 ${\mu}$m gefräst sind.

Um eine gleichmäßige Anordnung der Fasern und einen reproduzierbaren Abstand der Straßen zu erreichen, wird der Faserdetektor schichtweise von unten beginnend aufgebaut und geklebt. Die unterste Lage wurde dabei auf einer Aluminiumplatte fixiert, in die kleine Rillen im Abstand von 740 ${\mu}$m gefräst sind. Diese Lage wurde mit Kleber bestrichen und dann die Fasern der nächsten Lage in die neu entstandenen Faserzwischenräume eingelegt (Abbildung 3.7).

Bei den Klebungen wurden zwei unterschiedliche Methoden durchgeführt. Um den Einfluß von Sauerstoff auf Strahlenschäden und Erholung zu untersuchen, wurden bei einigen Testdetektoren die Fasern komplett mit Klebstoff eingestrichen (``vollverklebt''), um so die Luftzufuhr an die Fasern vollständig zu unterbinden. Um dagegen eine mögliche Begasung der Detektoren zu erlauben, werden bei anderen Testdetektoren beim Kleben nur schmale Streifen im Abstand von mehreren Zentimetern benetzt (``in Stegen verklebt'').

Zum Kleben der Detektoren wurde ein Acryl-Klarlack der Firma BAHAG [BAH] verwendet. Das wesentliche Kriterium für den verwendeten Kleber ist - neben einer geeigneten Handhabung - die Forderung daß er das Cladding der Faser nicht anlöst. Diese mechanischen Beschädigungen führen zu Lichtverlusten.

Die Fasern waren rund 35 cm lang, jedoch wurden sie nur auf den ersten 20 cm verklebt. Die verbleibenden 15 cm wurden benötigt, um die szintillierenden Fasern flexibel an die klaren zu koppeln. Das Sortieren der zu einer 3er-Straße jeweils gehörenden Fasern erfolgte während des Auflegens der einzelnen Faserlagen, indem die ``freien'' Enden der Fasern gleich in das richtige Fach eines Kamms eingelegt wurden. Die drei Fasern eines Faches wurden dann in eine Messinghülse geklebt, die die spätere Kopplung an die klare Faser ermöglichte (siehe Abschnitt 3.4.1).

Das andere Ende der Fasern wurde beim Bau zunächst auch nicht verklebt. Erst nach dem Aushärten der sechs Lagen wurden die Zwischenräume am Ende mit dem Plexiglaskleber Agovit der Firma Degussa [Ago] ausgefüllt und gleichzeitig oben und unten ein kleines Plexiglasplättchen angeklebt. Dieses zusätzliche Einkleben gewährleistet die notwendige mechanische Stabilität für das Fräsen und Polieren dieses Endes des Detektors, ohne daß dabei Beschädigungen am Cladding auftreten.

Das Fräsen des Detektorendes erfolgt mit einem Diamantfräser bei geringst möglichem Vorschub der Maschine. Beim anschließenden Polieren wurden die besten Ergebnisse mit einem Poliertuch und Polierpaste für organische Gläser oder einer Polierscheibe und sogenannter ``Schwabbelpaste'' erzielt. Durch die unterschiedlichen Härten von Kern und Cladding der Fasern kann es dabei leicht zu ungleichmäßigem Abtragen und damit zu strukturierten Oberflächen kommen. Für eine spätere Verspiegelung dieses Detektorendes (siehe Abschnitt 3.8.3) ist jedoch eine glatte Oberfläche notwendig.