Betrieb der MSGC im $\vec{B}$ -Feld

Durchfliegt ein geladenes Teilchen das Zählgas der MSGC, so erzeugt es längs seiner Flugbahn durch Ionisation Elektronen. Aufgrund des angelegten elektrischen Driftfeldes $\vec{E}$ driften die Elektronen in Richtung des MSGC-Substrats. Die Driftgeschwindigkeit $v$ ist dabei abhängig von der Zählgasmischung und der elektrischen Feldstärke.

Abbildung 4.9 zeigt den senkrechten Durchgang eines Teilchens und die erzeugten Elektronen längs der Flugbahn. Der Bereich des Substrats, auf den die Elektronen treffen, ist die Projektion der Spur des ursprünglichen Teilchendurchgangs, die nur durch Diffusion der Elektronen während des Driftens verbreitert ist.

Wird die MSGC in einem Magnetfeld betrieben, das senkrecht zum elektrischen Driftfeld verläuft, so wirkt auf die driftenden Elektronen die Lorentzkraft, die senkrecht zur Driftbewegung angreift und die driftenden Elektronen um den Lorentzwinkel $\alpha_L$ gegenüber der Richtung des elektrischen Feldes ablenkt.

Wie in der linken Zeichnung von Abbildung 4.10 zu sehen ist, driften die Elektronen nicht senkrecht auf das MSGC-Substrat zu, sondern unter dem Winkel $\alpha_L$. Dadurch wird der Bereich vergrößert, in dem Elektronen auf dem Substrat ankommen. Es werden also mehr Anodenstreifen ein Signal registrieren, und die Streifenmultiplizität wird sich erhöhen. Unter der Streifenmultiplizität versteht man die Anzahl nebeneinanderliegender Anodenstreifen, die bei einem Ereignis ein Signal registrieren.

Dreht man aber den Detektor insgesamt um den Winkel $\alpha_L$, wie dies in der rechten Zeichnung in Abbildung 4.10 dargestellt ist, so läßt sich diese Verbreiterung komplett kompensieren, da dann wieder die Driftrichtung parallel zur Flugbahn des durch den Detektor fliegenden Teilchens ist. Auf diesem Prinzip basiert die Messung des Lorentzwinkels im Magnetfeld, die bei den Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden. Die GEM-MSGC wird gegenüber dem Teilchenstrahl solange gedreht, bis beim Drehwinkel $\alpha_L$ die Streifenmultiplizität minimal ist. Bei den Messungen konnte dadurch nahezu wieder die Streifenmultiplizität erreicht werden, die bei einem Betrieb ohne Magnetfeld gemessen wurde.

Abbildung: Betrieb einer MSGC ohne zusätzliches Magnetfeld. Die längs der Flugbahn eines ionisierenden Teilchens entstandenen Elektronen driften aufgrund des angelegten Driftfeldes senkrecht in Richtung des MSGC-Substrats (Zeichnung M. Ziegler).

Abbildung 4.10: Betrieb einer MSGC im Magnetfeld. Das linke Bild zeigt die Ablenkung der driftenden Elektronen durch die Lorentzkraft. Dies führt zu einem breiteren Bereich, in dem die Elektronen auf das MSGC-Substrat auftreffen. Wird der Detektor um den Lorentzwinkel $\alpha_L$ gedreht (rechtes Bild), so wird die Verbreiterung kompensiert, da die Driftrichtung dann parallel zur Flugbahn des ionisierenden Teilchens ist (Zeichnung M. Ziegler).