Institut f ur Kernphysik Technische Hochschule ... - GSI WWW-WIN
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8. Zusammenfassung<br />
Die vorliegende Arbeit ist das Ergebnis umfangreicher systematischer Untersuchungen z<strong>ur</strong> Projektilfragmentation<br />
relativistischer Strahlen am Fragmentseparator (FRS) der <strong>GSI</strong>. Sie fa t erzielte Ergebnisse aus Strahlzeiten<br />
vom Beginn des Aufbaus des FRS, in denen die korrekte Funktionsweise aller seiner Komponenten erfolgreich<br />
getestet und optimiert w<strong>ur</strong>de, bis hin zum Einsatz in Experimenten mit rein physikalischer Zielsetzung zusammen.<br />
Der in dieser Arbeit beschriebene Aufbau an Detektoren w<strong>ur</strong>de bei Experimenten mit Primarstrahlen<br />
von Sauersto bis Uran bei Energien von 200 bis 1500 A GeV erfolgreich eingesetzt. Die dabei auftretenden<br />
Anforderungen waren sehr unterschiedlich. Der mechanische und elektronische Aufbau der eingesetzten Detektoren,<br />
deren Eichung im Experiment, notwendige Korrekt<strong>ur</strong>en der Detektorsignale und die mit ihnen erzielten<br />
Au osungen w<strong>ur</strong>den hier umfassend beschrieben.<br />
Es konnte nachgewiesen werden, da die verwendeten Plastikszintillatoren den Anforderungen an Strahlverfolgungs-Detektoren<br />
in einem ionenoptischen System voll und ganz Genuge tun. Sie sind homogen und storen<br />
deshalb die ionenoptischen Transformationen n<strong>ur</strong> sehr wenig. Sie verfugen selbst als Transmissionsdetektoren<br />
uber eine hohe Nachweiswahrscheinlichkeit. Sie sind einfach zukonstruieren, erfordern lediglich einen elektronischen<br />
Aufbau mit Standard-Geraten, undsiekonnen so gro wie erforderlich hergestellt werden, um die<br />
maximal moglichen Strahlquerschnitte in den Fokalebenen des FRS abzudecken. Daruber hinaus sind sie schnell<br />
genug, um in die Online Analyse " Event-f<strong>ur</strong>-Event\ einbezogen zu werden, um den Auslesezyklus der elektronischen<br />
Datenaufnahme f<strong>ur</strong> die zu registrierenden Ereignisse zu starten und sind in der Lage, eine sehr hohe<br />
Teilchenzahlrate zu verarbeiten. Des weiteren liefern sie eine Genauigkeit in der Zeit- und Ortsbestimmung, die<br />
f<strong>ur</strong> die geplanten Einsatzbedingungen ausreicht. Aufgrund der zuverlassigen Funktion der Detektoren w<strong>ur</strong>den<br />
sie in die FRS Standard-Analyse integriert und stehen so jedem Experiment z<strong>ur</strong>Verfugung.<br />
Darauf aufbauend w<strong>ur</strong>den Verbesserungen des FRS-Standard-Zahleraufbaues f<strong>ur</strong> unterschiedliche Einsatze und<br />
z<strong>ur</strong> Steigerung der Zahlratenfestigkeit der Gesamtanordnung vorgenommen und ein vakuumtauglicher, verfahrbahrer<br />
Szintillationsdetektor entwickelt und eingesetzt.<br />
Daruber hinaus w<strong>ur</strong>de eine gro achige Szintillator-Flugzeitwand f<strong>ur</strong> Experimente mit radioaktiven Sekundarstrahlen<br />
am FRS entwickelt, aufgebaut und untersucht. Sie w<strong>ur</strong>de z<strong>ur</strong> Untersuchung der Spaltung exotischer<br />
Kerne in inverser Kinematik erfolgreich eingesetzt.<br />
Verschiedene Methoden z<strong>ur</strong> Identi kation und Separation der erzeugten exotischen Sekundarstrahlen relativistischer<br />
schwerer Projektilfragmente w<strong>ur</strong>den umfassend dargestellt und hinsichtlich ihrer Leistungsfahigkeit<br />
und der Grenzen ihrer Anwendbarkeit systematisch untersucht. Bei Anwendung einer Kombination aus ionenoptischer<br />
und kinematischer Analyse konnte eine vollstandige Massen- und Ladungstrennung selbst f<strong>ur</strong> die<br />
schwersten am FRS erzeugten (Uran-) Fragmente erzielt werden:<br />
In vielen Fallen reicht die raumliche Trennung der Fragmente d<strong>ur</strong>ch die rein ionenoptische Separation mittels<br />
der Messung der magnetischen Stei gkeiten der Fragmente mit dem Fragmentseparator und des Energieverlustes<br />
in einem Abbremser in seiner dispersiven Mittelebene nicht aus. Speziell wenn Fragmente separiert werden<br />
sollen, die wesentlich leichter sind als das Projektil, verschlechtert sich die Selektion uber die erste Stufe d<strong>ur</strong>ch<br />
die gro e Impulsbreite der Kerne infolge der nuklearen Reaktion im Target. Mehrdeutigkeiten in der magnetischen<br />
Analyse treten auch dann auf, wenn die Fragmentationsprodukte nicht vollstandig ionisiert vorliegen.<br />
Mi t man zusatzlich die Flugzeit in der zweiten Separatorstufe, so kann man diese Unzulanglichkeiten in der<br />
rein ionenoptischen Trennung ausgleichen. Selbst im schwierigsten Falle { dem Experiment mit Uranstrahl {<br />
war es so moglich, alle erzeugten Projektilfragmente ohne Mehrdeutigkeiten zu identi zieren. Es konnte hier<br />
eine Massenau osung von A/ A=407 (FWHM) erreicht werden.<br />
In jedem Fall jedoch kann die Leistungsfahigkeit des FRS im allgemeinen bedeutend verbessert werden, wenn<br />
man die Teilchen des Sekundarstrahles individuell verfolgt und identi ziert, anstatt Blenden z<strong>ur</strong> Unterdruckung<br />
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