Dresden 2013 – wissenschaftliches Programm

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HK: Fachverband Physik der Hadronen und Kerne

HK 22: Instrumentation

HK 22.3: Vortrag

Montag, 4. März 2013, 17:30–17:45, HSZ-405

Modellierung des CIMBI-Detektors — •Mario Cappellazzo — Institut für Kernphysik der Universität zu Köln, Köln, Deutschland

Das elektrostatische Abbildungssystem des Cologne Ion Monitor for Beam Imaging (CIMBI) wurde in ein Computermodell übersetzt, um daran Untersuchungen zum räumlichen und zeitlichen Auflösungsvermögen durchzuführen. Der CIMBI ist ein "beam tracking detector", welcher als Hilfsdetektor für HISPEC/DESPEC am FAIR entwickelt wird. In einer dünnen Konversionsfolie lösen passierende Ionen Sekundärelektronen aus, welche durch das elektrostatische Abbildungssystem auf einen ortssensitiven Messaufbau, bestehend aus einer Micro Channel Plate und Dual Delay Lines, außerhalb der Ionenflugbahnen abgebildet werden.

Zur Modellierung des Detektors musste die Laplace-Gleichung mit inneren Randbedingungen gelöst werden. Die inneren Randbedingungen ergaben sich, da die Kapazitäten der Komponenten des Abbildungsystems unbekannt waren. Diese wurde nach der Methode der finiten Differenzen diskretisiert und das daraus entstehende lineare Gleichungssystem mit numerischen Methoden gelöst. Es war notwendig, feine Details in der Größenordnung von 0,1mm zu diskretisieren. Durch die Detektorausmaße in der Größenordnung von 0,1m musste ein Gleichungssystem mit rund 1 Milliarde Unbekannten gelöst werden. Dazu wurde das Successive-Over-Relaxation-Verfahren und ein für diesen Zweck modifiziertes Mehrgitterverfahren verwendet.

Mit dem berechneten Potentialverlauf ließen sich Elektronenflugbahnen vorhersagen und Messungen mit verschiedenen Masken simulieren.