DIY-Teilchendetektoren am Knotenpunkt Bonn
Es war nie so leicht wie heute, einen eigenen zuverlässigen Teilchendetektor im Schulunterricht oder von zuhause zu bauen. Die Entwicklung von Selbstbau-Detektoren und die Erarbeitung von Konzepten, die das Thema zugänglicher machen, sind wichtige Schwerpunkte am Knotenpunkt Bonn. Bist du Schüler*in und möchtest einen kleinen Detektor bauen oder einen unserer Detektoren ausleihen, um kosmische oder natürliche radioaktive Strahlung zu vermessen? Dann bist du hier genau richtig! Im folgenden stellen wir Entwicklungen und Möglichkeiten im Bereich "Selbstbau-Detektoren" vor.
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gebaute FTD Licht Detektoren
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gebaute DIY-Particle Detektoren
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gebaute Myonen Detektoren
DIY-Detektoren
Auf dieser Webseite findest du eine praxisnahe, offen zugängliche Dokumentation rund um DIY-Teilchendetektoren. Erprobte Workshop-Formate, wie sie in Bonn am Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik (FTD) entwickelt und getestet wurden. In den Workshops bauen Schüler*innen, Studierende und Interessierte, auch ohne Vorkenntnisse, innerhalb kurzer Zeit einen funktionierenden Detektor, sammeln erste Löterfahrung und lernen dabei die Grundlagen von Detektorphysik und Elektronik kennen.
Die Seite richtet sich an alle, die selbst Detektoren bauen oder Workshops an der Schule, Uni oder in der allgemeinen Wissenschaftskommunikation durchführen möchten. Du findest hier Schritt-für-Schritt-Anleitungen, Stücklisten und Dateien, erprobte Workshop-Abläufe (inkl. Material- und Betreuungsbedarf) sowie Vorschläge für Datennahme und Auswertung. Ziel ist es, Detektorphysik zugänglich und greifbar zu machen. Als Einstieg in Teilchen- und Astroteilchenphysik, als MINT-Projekt oder als Grundlage für Facharbeiten, Praktika und Projektwochen.
FTD-Lichtdetektor
Der FTD-Lichtdetektor ist ein einfacher und günstiger Elektronik-Bausatz, welcher am FTD als Einstieg ins Löten entwickelt wurde. Statt Materieteilchen zu detektieren, wird hier Helligkeit (Photonen/Lichtteilchen) detektiert. Eine kleine LED leuchtet auf, wenn genug Photonen auf einen Lichtsensor treffen.
DIY-Particle Detektor SMT
Der Detektor ist ein kleiner, mobiler Halbleiter-Strahlungsdetektor, der ionisierende Strahlung (insbesondere Beta- und Gamma-Strahlung aus radioaktiven Zerfällen) mit Silizium-PIN-Dioden nachweist. Der Aufbau ist anfängerfreundlich und die Bauteile sind günstig. Die Auslese findet über einen PC oder ein Oszilloskop statt. ㅤ
Muon-DIY
Dieser Detektor basiert auf dem Prinzip eines Szintillations-Zählers. Der Detektor ist sensitiv auf verschiedenste ionisierende Strahlung und eignet sich gut, um Myonen aus kosmischer Strahlung zu vermessen. Durch ein eingebautes Display ist es möglich, den Detektor komplett autark zu betreiben.
Das Detektokonzept wird bald veröffentlicht!
Workshop Ablauf
DIY-Detektor-Workshops sind modular und der Ablauf kann je nach Zielgruppe und Zeitrahmen skaliert werden. Die verschiedenen Detektor-Konzepte nehmen unterschiedlich viel Zeit in Anspruch, wobei die Wahl des Detektors auf die Zielgruppe und den Anlass des Workshops angepasst werden kann.
Ähnlich wie in Teilchenphysik-Masterclasses bekommen die Teilnehmenden anfangs einen theoretischen Input. Die Detektoren eröffnen zahlreiche Anknüpfungspunkte, um Themen wie Teilchen- und Astroteilchenphysik, Detektorprinzipien, Elektronik, Datennahme und Analyse anschaulich zu motivieren.
Im Anschluss folgt der Hands-On-Teil: Die Teilnehmenden arbeiten in Teams (meist zu zweit), was die Betreuung erleichtert, Kosten reduziert und typische Fehler beim Aufbau minimiert. Jede Gruppe erhält eigene Bau- und Lötanleitungen und kann so im eigenen Tempo arbeiten. Die Gruppen arbeiten dabei weitgehend unabhängig.
Dann werden die Detektoren in Betrieb genommen und es beginnt die Datennahme. Je nach Fragestellung messen die Teams z. B. Zählrate oder Energie in Abhängigkeit von Parametern wie Ort, Winkel, Höhe, Abschirmung, Materialproben oder Schichtdicke. Anschließend erfolgt die Auswertung vorbereiteten Jupyter-Notebooks: Damit entstehen innerhalb kurzer Zeit erste Plots und die Teilnehmenden bekommen nebenbei eine leicht zugängliche Einführung in Python-basierte Datenanalyse. Den Abschluss bildet eine konferenzartige Präsentationsrunde, in der jede Gruppe ihre Vorgehensweise und Ergebnisse vorstellt. Durch den Vergleich der Messreihen entstehen gemeinsame Diskussionen und am Ende kollektive Schlussfolgerungen, ähnlich wie in echter Forschung.
Evaluation & Feedback
Die Materialien rund um die DIY-Detektoren und die Workshop-Formate werden fortlaufend weiterentwickelt. Eine kurze Evaluation liefert uns dafür zwei wichtige Dinge: praktisches Feedback zur Verbesserung von Anleitungen, Ablauf und Begleitmaterialien sowie eine Datengrundlage, um die Wirkung der Workshops nachvollziehbar zu prüfen.
Unser Hauptziel bei den Workshops ist, ein echtes Erfolgserlebnis beim Bauen, Messen und Auswerten zu ermöglichen. Ein „Ich-kann-das!“--Moment, der das Selbstvertrauen in die eigenen MINT-Fähigkeiten stärkt. Fachliches Wissen, Einblicke in Teilchenphysik und Brücken zu verwandten Themen sind ein wertvolles Add-On, aber nicht der Schwerpunkt.
Damit die Evaluation aussagekräftig wird, bitten wir alle Teilnehmenden, die einen Detektor bauen, die kurze (ca. 5 Minuten) Evaluation auszufüllen. Workshopleitende, bitten wir, den Link oder QR-Code zur Evaluation mit allen Teilnehmenden zu teilen.
Abschlussarbeiten/ Facharbeiten
Die Entwicklung von DIY-Detektoren bieten sich hervorragend für Facharbeiten, besondere Lernleistungen, Jugend-Forscht-Projekte oder Bachelorarbeiten an.
Studierst du Physik und suchst nach einer Abschlussarbeit, bei der du dein eigenes Detektorkonzept entwickeln oder weiterentwickeln kannst? Bist du Schüler*in und möchtest einen kleinen Detektor für deine Facharbeit bauen oder einen unserer Detektoren ausleihen, um kosmische Strahlung zu vermessen? Hast du eigene Ideen für ein Projekt zum Thema Detektorphysik?
Dann kontaktiere uns!
