Muondetector wordt ook wel met een duur woord een Scintillator genoemd. Scintillator (ook wel Scintillator-detector) is een meetinstrument waarmee ioniserende,- kosmische straling gedetecteerd en gemeten kan worden. Deze ioniserende straling kunnen zijn γ- straling (gammastraling) en β- straling (bèta- straling). Er zijn nog meer soorten straling en deeltjes. De deeltjes noemen wij muonen.

* Voor uitleg over muonen en kosmische straling ga naar Muonen.

De Scintillator vangt, door de perspexglas waar uit is gemaakt, muonen op. De muonen die door het perspex gaan hebben een hoeveelheid energie bij zich. Deze energie wordt omgezet in fotonen (licht) en dit licht wordt dankzij het perspex naar de PMT (fotobuis) gebracht. De PMT zet de lichtgolven om in elektrische energie (elektronen; mV) en die worden door de kabels die aan de PMT vast zitten geleid naar de HiSPARC II Master apparaat (rode kastje). De HiSPARC II Master geleid dit weer door naar de computer, op zo een manier dat de computer het snapt (afbeelding 1).

Via deze detector zou men kunnen meten en berekenen hoeveel muonen er door ons mensen heen gaan. Dit is heel belangrijk voor een verdere onderzoek naar de kosmische straling in ons zonnestelsel.

In het heelal botsen deeltjes op elkaar. Hierdoor ontstaan er nieuwe deeltjes (straling, elementen). Deze deeltjes vallen naar beneden door de zwaartekracht waardoor er Kinetische Energie speelt op deze deeltjes. Als een deeltje door de Scintillator komt detecteert het apparaat dit deeltje. Omdat het deeltje wordt op gevangen ontstaat er een lichtflits. Hierdoor veranderd de energie van het deeltje naar lichtenergie (kinetische energie –> licht energie). Deze licht energie gaat via een golf door het perspex heen richting de PMT. In de PMT wordt de prikkel versterkt waardoor er een grotere impuls ontstaat. Deze impuls word gezien als een piek in elektrische energie. Deze piek zie je in het grafiek op het scherm. Het energie van het deeltje veranderd dus van kinetische energie naar lichtenergie naar elektrische energie (Ekin → Elicht → Eelekt)

afbeelding 1.2

- Leg geen spullen op de detector.

- Raak het niet aan!

- Doe bijna alles (wat nieuw is of gek) met toezicht van een begeleider.

Een PMT (Photo Multiplier Tube), ook wel een fotoversterkbuis genoemd, bestaat uit een buis met een kathode (+pool), een anode (-pool) en tussenliggende dynoden. Een dynode versnelt en versterkt de elektronen.

Als er een lichtflits ontstaat, doordat er een muon in de scintillator komt, wordt deze 'lichtgolf' geleid naar de PMT. Waarin deze lichtgolf eerst door de kathode gaat en dan tegen de dynodes aanstoot. Hierdoor ontstaan er meer en snellere elektronen (dit proces heet secundaire emissie). Deze elektronen stoten door de hele buis heen tegen de dynodes waarbij ze uiteindelijk een anode tegenkomen. Vanuit deze anode gaan er elektronen naar “USB-draden” die vervolgens in de HiSPARC II Master zijn geplugd. Via de HiSPARC II Master gaan er USB draden naar de computer, waarna er een piek te zien is op de computer scherm. Dus de muonen, die als licht op het perspex glas valt en worden getransporteerd naar de PMT, worden in de PMT omgezet in elektronen en die elektronen worden gestuurd naar de HiSPARC II Master die de hoeveelheid elektronen kan meten.

Er zijn twee draadjes aangesloten aan de PMT. Het eerste draadje, die naar het HiSPARC II Master kastje gaat, vangt de (licht)signalen op die door het perspex glas worden opgevangen. Het tweede draadje gaat van het HiSPARC II Master kastje naar de PMT en die zorgt voor de hoogspanning(hV).

De hoofdfunctie van de PMT is het omzetten van lichtenergie naar elektrisch energie door middel van dynodes die de elektronen laten versnellen en versterken. Waardoor er een puls ontstaat van heel veel elektronen die je uiteindelijk naar de HiSPARC II elektronica gaat. Waarna deze puls van elektronen te zien is in het grafiek als een dalende piek.

Afbeelding 3.1

De HiSPARC II Master kastje ziet er zo uit:

Afbeelding 3.1

Voorkant van links naar rechts: Helemaal links is er een groen lampje (ledlampje) dat aangeeft of er spanning wordt gegeven aan de PMT. Als het op groen is dat het geval, logisch. Daarnaast is een geel lampje en die geeft aan of er signalen binnenkomen. Als dit het geval is, gaat hij knipperen. Het knipperen van PMT-1 gaat niet hetzelfde al die van PMT-2. Dan, als je weer naar rechts gaat, zie je een gaatje met INPUT erboven; dat zorgt ervoor dat de signalen, die de detectoren opvangen, ook daadwerkelijk binnenkomen. Daarnaast zie een ingang met CONTROL, hier moet een draad in dat zorgt voor de spanning/elektriciteit voor de PMT. In het midden is een soort van raster dat zorgt voor de koeling. Aan de andere (rechter)kant is alles hetzelfde maar dan andersom gezet. En er is geen powerledlampje.

Afbeelding 3.2

Achterkant van links naar rechts: Helemaal links is er een USB aansluiting. Deze aansluiting is voor het versturen van meetgegevens naar de computer. Daarnaast is er een TTL aansluiting, dit is voor een externe trigger (deze heeft u alleen nodig voor speciale meetgegevens). Dan komen er twee UTP verbindingen (die zijn voor nu niet van toepassing). In het midden hebben we dan de uitgang van de luchtkoeling. Deze wordt gevolgd door de aansluiting van de voedingskabel en GPS aansluiting. Rechts boven is de plek voor de GPS antenne aansluiting en daar beneden is er een USB verbinding voor het aanpassen van de GPS instellingen.

Er zijn twee versies van de HiSPARC II elektronica, een Master en een Slave versie. De verschillen zijn dat op de Slave geen GPS kan worden aangesloten en dat die niet direct, maar via een Master, met een pc verbonden wordt (www.HiSPARC.nl, geraadpleegd op 29-03-2017)

Het rode kastje heeft een aantal functies:

1. Het voorziet de PMT van voeding waardoor de PMT het doet.
2. Het krijgt de signalen van de PMT die het kastje weer geleid naar de computer.
3. Het krijgt de signalen van de GPS.

Voor uitleg over de HiSPARC DAQ programma dan kunt u hier naar toegaan.

Hier krijgt u ook uitleg over elke grafiek, tabel en hoe je bepaalde functies ingesteld zou moeten staan.

De computer met de HiSPARC DAQ programma erop. Geeft aan wat/hoe/hoeveel/ wat voor informatie je binnen krijgt van de PMT en de HiSPARC II Master elektronica.

Voor meer uitleg kunt u altijd naar de handleiding gaan.

1. 3 perspex platen
2. Speciale lijm met dezelfde dichtheid als het perspex.
3. Zilverfolie (aluminium folie)
4. Rubber
5. Lichtdichttape
6. PMT (photo multiplyer tube = Fotomultiplicator)
7. Computer met de HiSPARC software
8. USB-draden
9. GPS-draden met een GPS antenne
10. Een HiSPARC II Master electronica (HiSPARC unit) waar de voeding ingaat en de impulsen van uit de detector in komen (gedetecteerd worden)

De scintillator is gemaakt van drie perspex platen die aan elkaar zijn gelijmd met speciale lijm, van dezelfde brekingsindex als de perspex zelf. De muonen zien dan het verschil niet tussen het perspex en de lijm . Hierdoor worden ze ook niet afgebogen.

Over deze platen perspex zit zilverfolie. Over deze zilverfolie is er zwarte rubber overheen gedaan, waarna deze folie werdt vastgeplakt door middel van lichtdichttape. Dit zwarte rubber houdt de overige deeltjes zoals: fotonen of straling, tegen en zorgt er eigenlijk voor dat alleen de muonen de detector in gaan.

De PMT is geplakt, met de speciale lijm, op de uiteinde van de Scintillator. De scintilator eindigt in een punt dit is functioneel, hierdoor gaan namelijk de lichtflitsen die ontstaan in het perspex in de juiste richting naar de PMT zonder dat het heel veel energie verliest.

De PMT is aangesloten aan het HiSPARC II Master kastje aan de hand van USB-draden. Dankzij deze USB draden en apparaten kan je meerder detectoren aansluiten. Waaronder dus de 2 master devices (de twee hoofdapparaten) en de 2 slave devices (de twee apparaten die het hoofdapparaat helpt).

De GPS antenne staat aangesloten via een GPS draad met de HiSPARC II Master. Hierdoor kunnen alle gegevens die de GPS meld naar het kastje worden gebracht. En de GPS kan dan worden voorzien van voeding.

De HiSPARC II Master (rood kastje) staat aangesloten via USB-draden met de computer waar de HiSPARC software is op gedownload.Hier vindt u de HiSPARC software en hoe te downloaden Ook staat er een kleine handleiding over enkele onderwerpen van de detector zelf. Via deze software zou je kunnen zien hoeveel energie het deeltje heeft die het PMT heeft gedetecteerd. Ook kunt u naar deze handleiding toe gaan voor meer en eventueel duidelijker uitleg.

1. http://docs.hisparc.nl/infopakket/pdf/uitlijnen_adcs.pdf :Uitleg ADC (geraadpleegd o 30-03-2017)
2. http://www.hisparc.nl/over-hisparc/hisparc-detector/ :Uitleg detector (geraadpleegd op 30-03-2017)
3. https://nl.wikipedia.org/wiki/Fotomultiplicator : Werking PMT ( geraadpleegd op 28-03-2017)
4. http://docs.hisparc.nl/station-software/doc/hardware-installatie.html#opstelling-met-twee-skiboxen : Soort handleiding. Voor twee skiboxen. (geraadpleegd op 29-03-2017)
5. https://www.dynode.nl/straling/meten/ : Wat is een dynode. (geraadpleegd op 28-03-2017)
6. http://www.hisparc.nl/fileadmin/HiSPARC/werk_van_studenten/Kleiss2012_.pdf :Een verslag over DAQ (geraadpleegd op 30-03-2017).

Voor een berekening over hoeveel muonen/sec/m2 kijk hier