Hallo.

8µs sollte reichen. Bei 10mm Länge und 340m/s komme ich auf etwa 29µs Unterbrechungszeit.
Das mit den Kondensatoren würde ich sein lassen, nimm de Flip-Flops.

Anstatt in festen Zeitabständen auszulesen, kann man auch einen Interrupt erzeugen, wenn sich eines der Flip-Flops ändert.

Du wirst allerdings noch etwas Aufwand in die optische Konstruktion stecken müssen.
So wie du das gezeichnet hast, beleuchtet jede LED mehrere Fototransistoren. Somit bekommst du nicht wirklich einen Schatten, wenn das Geschoss zu nahe an den LEDs vorbei fliegt.

Du solltest die LEDs und Fototransistoren in eine Bohrung stecken, welche so berechnet sind, dass jeder Fototransistor nur genau eine LED "sieht" und umgekehrt.
Ist eine kleine Geometrie-Aufgabe.

MfG Peter(TOO)