Eigenschaften von dichroitischen Spiegeln als Frequenzfilter im PANDA DIRC-Detektor

Abstract

Das PANDA-Experiment an der FAIR-Beschleunigeranlage ist eines der zukünftigen Großforschungsprojekte der Kern- und Teilchenphysik.In PANDA soll ein neuartiger Cherenkov-Detektor für die Teilchenidentifikation im Vorwärtswinkelbereich eingebaut werden. Für diesen neuen Disc-DIRC-Detektor gibt es mehrere Konzepte. Die Leistungsfähigkeit aller dieser Entwürfe wird durch die Dispersion des Cherenkov-Lichts im Radiator eingeschränkt.In dieser Arbeit werden Spezifikationen für dichroitische Spiegel entworfen, um Wellenlängenbereiche des Cherenkov-Lichts selektieren zu können und so den störenden Einfluss der Dispersion zu reduzieren. Neben der Frequenzfilterung werden Anforderungen an Strahlenhärte, Einfallswinkel und Polarisation gestellt und die Spiegel auf die optischen Eigenschaften des Radiators angepasst.Mehrere kommerziell erhältliche dichroitische Filter werden zu Testspiegeln zusammengebaut und mit einem eigens entwickelten Verfahren zur Prüfung des Reflexions- und Transmissionsgrades unter verschiedenen Winkeln und Wellenlängen vermessen. Anhand der Ergebnisse wird der Einfluss von durch Gamma-Strahlung entstandenen Defekten auf die optischen Eigenschaften untersucht.

The PANDA experiment at the FAIR accelerator facility is one of the future large-scale research projects in nuclear and particle physics.Within the forward area of PANDA, a novel Cherenkov detector for particle identification is going to be constructed.Multiple concepts for this new Disc-DIRC-type detector exist; all of them are faced with solving the problem of the Cherenkov light´s colour dispersion, since it greatly reduces the effectiveness of the detector.In this thesis specifications for dichroic mirrors used to select wavelength intervals out of the Cherenkov spectrum are designed. The usage of the developed mirrors will reduce the problematic influence of colour dispersion on the detector.In addition to frequency filtering, requirements on radiation hardness, angle of incident, polarisation and compatibility to the radiator´s optical properties are made.Multiple commercially availible dichroic filters are combined and used for testing with an ad hoc designed procedure to measure the reflection- and transmission coefficents. Using the results, the influence of gamma-radiation generated defects on the mirrors´ optical properties is investigated.