Straw Tube Tracker

Der Straw Tube Tracker (STT) besteht im Grunde aus etlichen Einzelkanal-Laufzeitröhren, also aus gasgefüllten Röhren mit einem längs gespannten Draht. Zwischen dem Draht und der Röhre ist eine Hochspannung von einige kV angelegt, so dass sich im gasgefüllten Volumen eine elektrisches Feld ausbildet. Wenn ein geladenes teilchen eine Röhre durchquert, wird das Gas ionisiert, die Elektronen driften nach innen zum Draht, während die Ionen nach außen zur Wand der Röhre driften. Sind die Elektronen nur noch etwa 50 μm vom Draht entfernt, ist das elektrische Feld so stark, das eine lawinenartige Vervielfachung der Elektronen statt findet, da sie schnell genug sind, um weitere Gasatome zu ionisieren, und die ursprüngliche freie Ladung wird um einen Faktor 104 bis 105 verstärkt, so dass ein elektrisches Signal entsteht, das zuverlässig ausgelesen werden kann. Die Ankunftszeit des Signals entspricht dem minimalen Abstand zum Draht den das geladene Teilchen bei der Durchquerung hatte und die gesammelte Ladung ist Proportional zur Energie, die das Teilchen durch die Ionisation übertragen hat.

Der STT des PANDA-Experiments besteht aus 150cm langen Röhren, die zylindrisch um die Strahlachse angeordnet sind. Er ist aus Modulen aufgebaut, die aus einer flachen Doppellage von Röhren bestehen, um die links-rechts Ambiguität des Spurpunktes im Bezug zum Draht zu beheben. Bezüglich der Wahl des Gases ist es wichtig einen Kompromiss zwischen möglichst wenig Material, welches zu Mehrfachstreuung führen und die noch zu bestimmenden Teilchenimpulse und Energie verfälschen würde, und einer guten Ortsauflösung zu finden. Für den STT des PANDA-Experiments wurde eine Argon-Kohlendioxid-Mischung im Verhältnis 90:10 gewählt.