Kalorimeterbau

Kalorimeterbau bezeichnet die Planung, das Design, die Herstellung und den Aufbau von Kalorimetern, Detektoren, die die Energie von Teilchen oder Strahlung messen, indem sie Energie absorbieren und in ein messbares Signal umwandeln. In der Regel werden Kalorimeter als Teil von Teilchendetektoren eingesetzt, um Energie- und manchmal auch Richtungsinformation der zurückgelegten Teilchen zu gewinnen. Sie spielen eine zentrale Rolle in Experimenten der Hochenergie- und Kernphysik sowie in der medizinischen Dosimetrie.

Es gibt verschiedene Grundtypen von Kalorimetern. Homogene Kalorimeter verwenden ein einziges aktives Material, das sowohl Energieabsorption als auch Signalerzeugung übernimmt (zum Beispiel Kristalle oder organische Szintillatoren). Sampling-Kalorimeter dagegen bestehen aus abwechselnd geschichteten absorber- und aktiven Schichten; hier wird die Energie in mehreren Stufen absorbiert und erst später in Messsignale umgesetzt. Elektronen- und Photonenmessungen fallen typischerweise in elektromagnetische Kalorimeter, während Hadronen wie Protonen und Kaonen durch hadronische Kalorimeter gemessen werden.

Wichtige Materialien sowie Technologien umfassen Absorberwerkstoffe wie Blei, Wolfram oder Uran, aktive Medien wie Szintillatoren oder Flüssigargon, und Lesesysteme wie Photomultiplier oder Silicon Photomultipliers. Wichtige Designparameter sind Energieauflösung, Linearität, Strahlungsfestigkeit, räumliche Auflösung, Geschwindigkeit und Kompaktheit. Die Konstruktion berücksichtigt außerdem mechanische Stabilität, Kühlung, Hochspannung und Strahlenschutz.

Die Herstellung umfasst oft modulare Bauweisen, Präzisionsmontage, Materialtests und Kalibrierung. In der Inbetriebnahme werden Kalibrierungen mit Teststrahlern, Laser- oder kosmischen Muonen durchgeführt, unterstützt durch Simulationen (z. B. GEANT4) zur Optimierung von Aufbau und Signalauswertung.