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A. Entwicklung und Anwendung eines vakuumtauglichen Szintillationsdetektors
Bei einigen der am FRS durchgefuhrten Untersuchungen, sind die oben beschriebenen Auswirkungen so gravierend,
da sie die Durchfuhrung des Experimentes stark erschweren oder gar unmoglich machen konnen, wie
etwa beim Einschu des Sekundarstrahles in den Experimentier{Speicherring (ESR).
Aus diesem Grunde sind dem Einsatz eines an Luft betriebenen Detektors enge Grenzen gesetzt. Ein Teil der
Schwierigkeiten der oben genannten Art konnen jedoch vermieden werden, wenn der Szintillator als fahrbarer
Detektor in das Vakuumsystem integriert wird. Dahingehende Untersuchungen wurden bereits durchgefuhrt.
Erste experimentelle Ergebnisse sollen hier dargelegt werden. In nachster Zukunft ist auch der Einsatz dieses
Detektors mit stabilisierten Photomultiplier-Spannungsteilern vorgesehen.
In Abb. A.1 ist der Gesamtaufbau der Detektoren am Mittelfokus des FRS mit eingebautem vakuumtauglichem
Szintillator dargestellt. Abb. A.2 und Abb. A.3 zeigen Seiten- bzw. Aufsicht derVakuumkammer mit eingebautem
Szintillator. Die 5 mm dicke Szintillatorplatte aus BC420 [Bic86] wird im Vakuum an einer Montagebrucke
aus Edelstahl gehalten. Diese Einheit kann uber eine der am FRS ublichen Pre luftdurchfuhrungen voll iin den
Strahl bzw. auch wieder vollstandig heraus gefahren werden. Im eingefahrenen Zustand stehen die vertikalen,
schmalen Querschnitte der Szintillatorplatte Quarzfenstern gegenuber. Der unvermeidbare Spalt zwischen den
Ober achen hat eine Breite von ca. (0.5 0.1) mm. An der Luftseite der Fenster steht den Austritts achen des
Szintillators jeweils ein Lichtleiter aus UV-durchlassigem Plexiglasmaterial GS2458 der Firma Rohm [Rohm]
gegenuber. Diese Lichtleiter werden mittels optischem Fett Q2-3067 [Dow90] {durch ein Trovidurformstuck
zentriert{ auf das Glasfenster aufgesetzt. An ihrem Austritt wird {ebenfalls mittels optischem Fett{ jeweils
ein Photomultiplier des Typs H2431 [Ham80] angekoppelt. Der durch federnde Druckschrauben aufgebrachte
axiale Schub gewahrleistet guten optischen Kontakt an allen Ubergangen. Genauere Informationen uber den
mechanischen Aufbau entnehme man den entsprechenden Zeichnungen im Abschnitt F.3. Eine Vereinfachung
der Montagebrucke, die den Szintillator halt, ist zur Zeit in Konstruktion. Nach dieser Abanderung wird es
moglich sein, dieselben Szintillatorplatten sowohl in dem an Luft als auch indemimVakuum betriebenen
Detektor zu verwenden. In diesem Zusammenhang ist derzeit auch einUmbau der Vakuumkammer in Arbeit,
der es ermoglicht, die Platte ohne Ausbau der Kammer (wie am Prototypen noch erforderlich) von unten zu
wechseln. An einer " Leiter\ zur Montage mehrerer Platten, die ein Auswechseln der Szintillatorplatte gestatten
wurde ohne das Vakuum zu unterbrechen, wird ebenfalls gearbeitet. Bei der derzeitigen Ausbaustufe steht zum
Verfahren lediglich eine Pre luftdurchfuhrung zur Verfugung, die nur zwischen zwei festen Positionen bewegt
werden kann.
Fur das Vakuum im FRS gelten besondere Anforderungen, da es sich unmittelbar an den SIS Beschleuniger
anschlie t, in dem UHV-Bedingungen vorliegen. Zumindest bei einigen Experimenten ist der Verzicht auf das
momentan noch am Eingang des FRS installierte dunne Ubergangsfenster, das die beiden Bereich mitunterschiedlicher
Gute des Vakuums trennt, unerla lich. Aus diesem Grunde mussen alle im Vakuum installierten
Einrichtungen am FRS auf Ihre dahingehende Tauglichkeit uberpruft werden. Fur diesen Nachweis wurde eine
Szintillatorplatte (BC420) mit den Abmessungen 200 80 1mm 3 in einem Pumpstand unter Vakuumbedingungen
getestet. Dabei wurde das Massenspektrum der ausgasenden Partikel aufgezeichnet und der Druckverlauf uber
der Abpumpzeit aufgenommen, wie in Abb. A.4 dargestellt. Um den Ein u der Ober achenversiegelung zu
untersuchen, wurde sowohl eine gereinigte, fabrikneue Platte als auch eine allseitig mit Aluminium bedampfte
getestet. Die Massenspektren der Ausgasungsprodukte unterschieden sich nicht wesentlich, und auch der erzielbare
Enddruck liegt bei beiden Testkorpern mit 4.9 10 ;9 mbar fur den unbedampften bzw. 5.5 10 ;9 mbar fur
den bedampften Typ in der gleichen Gro enordnung. In der Anfangsphase des Abpumpens zeigt der bedampfte
Szintillator bessere Resultate. Betrachtet man Zeiten uber 50 Stunden, so erzielt man mit dem unbedampften
bessere Ergebnisse. Dies ist vermutlich auf Reste von Wasser in der porosen Aluminiumoxid-Schicht zuruckzufuhren.
Die elektronische Bestuckung und die Verarbeitung der Signale des Detektors geschieht analog zu der der
bisherigen Szintillationsdetektoren am FRS. Erste Ergebnisse aus einer Strahlzeit mit Sauersto bei 500 A MeV
sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.
Es zeigte sich, da die Signalhohen der Photomultiplieranoden des Vakuum-Szintillators bei etwa gleicher Versorgungsspannung,
d.h. vergleichbarer Verstarkung, sich nicht nennenswert von denen der Photomultiplier gleichen
Typs im FRS-Standarddetektor SC41 unterscheiden. Dies ist insofern bemerkenswert, als es bedeutet, da die
Ankopplung der Lichtleiter an den Szintillator im Vakuum uber den unvermeidbaren Spalt von ca. 5/10 mm
nicht wesentlich schlechter sein kann als die uber optisches Fett, bzw. da andere Faktoren eine wichtigere Rolle
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