ASPERA-4

Neutral Teilchendetektor (NPD)

Der Sensor des Neutralteilchendetektors besteht aus zwei identischen Einheiten, die wie eine Lochmasken-Kamera funktionieren. Vor der 4.5mm-Eintrittsöffnung werden geladene Teilchen durch ein starkes elektrisches Feld abgelenkt. Neutralteilchen, die die Eintrittsöffnung passieren, treffen zunächst unter einem Winkel von 20 Grad auf eine Metallplatte (START-Platte), wo sie eine Sekundär-Elektronenwolke (SE) auslösen. Diese SE-Wolke wird über ein geladenes Gitter gesammelt und von einer Mikrochannel-Platte registriert. Diese gibt das Startsignal für die Flugzeitmessung (time-of-flight, TOF).

Die Effizienz der SE-Erzeugung ist abhängig von Einfallswinkel und Energie. Einfallende ENAs werden nahezu spiegelbildlich von der Startplatte reflektiert, wobei das ausfallende Teilchen geladen oder weiterhin neutral sein kann. Um die Gesamteffizienz zu erhöhen, wird nach der Startplatte nicht mehr nach Ladung gefiltert. Das ausfallende Teilchen trifft sodann auf eine von drei Graphitplatten, wo es eine weitere SE-Wolke erzeugt, die wiederum von einer Microchannel-Platte als Stop-Signal registriert wird. Die Aufspaltung in drei Stop-Platten erlaubt eine grobe Bestimmung des Einfallwinkels. Die Geschwindigkeit des Teilchens ergibt sich aus Flugzeit und dem Abstand von 8cm zwischen Start- und Stop-Platte. Zusätzlich erlaubt die Signalstärke der SE-Wolke eine Bestimmung der ENA-Masse.

Im Prinzip können auch UV-Photonen Signale im Sensor verursachen. Diese werden durch die Koinzidenz zwischen Start- und Stopsignal ausgeschlossen. Für eine hohe Reflektionsrate muss die Startplatte sehr glatt sein (Rauhigkeit geringer als 10nm). Die Stopp-Platte hat dagegen eine MgO-Oberfläche mit 100nm-Rauhigkeit.