Techniklexikon

Nachweisempfindlichkeit

Teilchenphysik, allgemein die Empfindlichkeit E eines Messgerätes, auf Änderungen der Eingangsgrösse dX mit Änderungen in der gemessenen Grösse dY zu antworten: E = dY / dX. In der Teilchenphysik wird die Nachweiseffizienz eines Detektors oft als die Wahrscheinlichkeit für den Nachweis eines stattgefundenen Ereignisses definiert. Dabei kann es sich bei einem Ereignis z.B. um den Durchgang eines Teilchens durch einen Detektor oder nach der Kollision mehrerer Teilchen handeln. Die mittlere Nachweiseffizienz oder Akzeptanz e ergibt sich dann zu e = n / N (N: Gesamtzahl der Ereignisse, n: gemessene Ereignisse). Die Varianz der Effizienz ergibt sich dann zu  (nach Poisson-Statistik). Die Nachweiseffizienz eines Detektorsystems ergibt sich durch Kombination der Nachweiseffizienzen der Einzeldetektoren und der geometrischen Akzeptanz des Detektorsystems, die durch die endliche Ausdehnung der Detektoren gegeben ist. Der Detektor deckt meistens auch nur einen begrenzten Raumwinkel ab. Bei der Kombination der Einzeleffizienzen muss auf die statistische Unabhängigkeit der Effizienz der Einzelkomponeneten des Detektors geachtet werden. Beeinflusst wird die Nachweiswahrscheinlichkeit durch Schwelleneffekte des Detektors, die Triggereffizienz, die Ausleseelektronik, Totzeitverluste, eventuell vorhandene Veto-Zähler, die Datentransferrate und schliesslich auch durch die Ereignis-Rekonstruktion der Analysesoftware. Die Nachweiswahrscheinlichkeit wird durch Monte-Carlo-Simulation des Gesamtdetektors oder von grossen Teilen des Detektors bestimmt. In manchen Fällen lässt sich die Effizienz auch analytisch berechnen, oder in redundanten Systemen direkt messen:

(P(c): Nachweiswahrscheinlichkeit des Detektors c für die Messung eines Ereignisses (z.B. ein Durchgang eines Teilchens durch den Detektor), n(ab): Anzahl der Ereignisse, die von den Detektoren a und b nachgewiesen wurden, unabhängig von Detektor c, n(abc): Anzahl der Ereignisse, die von allen drei Detektoren nachgewiesen wurden).

Nachweisempfindlichkeit: Redundante Detektoranordnung zur Bestimmung der Nachweisempfindlichkeit.