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B. Ein Flugzeitdetektor zur Untersuchung der Spaltung exotischer Kerne B.3 Anforderungen an den Flugzeitdetektor Die Dimensionen des Stoppdetektors sollen eine Messung von Projektilen ermoglichen, die nach Energieverlust im FRS bei etwa 500 A MeV im aktiven Target spalten, und deren Fragmente eine Flugstrecke von etwa 5m zurucklegen. Bei diesen Energien liegen die gro ten Flugzeitunterschiede der Spaltprodukte bei ca. 2 ns fur die Spaltung in bzw. entgegen der Strahlrichtung. Die maximale Aufweitung durch die Spaltung und das Winkel- Straggling senkrecht zum Strahl betragt ca. 70 mrad. Zum Vergleich ist in Abb. B.9 die berechnete Z{Au osung in Abhangigkeit von der Spaltfragmentenergie hinter dem aktiven Target dargestellt, wobei hier die Zeitau osung als Ma fur die Geschwindigkeitsbreite und damit auch alsMa fur die unterschiedlichen Energieverluste ( E+ und E;) von zwei gleichen Teilchen (Z=46, A=110) in der MUSIC fur die Rechnung zugrundegelegt wurde. Zusatzlich wurde in Abb. B.10 die Z{Au osung fur verschieden lange Flugstrecken bei einer Fragmentenergie von 250 A MeV hinter dem aktiven Target untersucht. Aus diesen Untersuchungen ergibt sich fur eine Zeitau osung der Anordnung von t=180 ps bei 4 m Flugstrecke ein Anteil zur Ladungsau osung von ZFWHM = 0.3, wie auch in Abb. B.9 zu sehen ist. Dies entspricht gerade noch den oben erwahnten Anforderungen. Abb. B.9 Halbwertsbreite der Ladungsau osung Zbei 5 m Abstand fur verschiedene Fragmentenergien (Z=46, A=110) und eine angenommene Zeitau osung der Anordnung von 300 ps ( ) bzw. 180 ps ( ). Nur der Anteil der Flugzeitau osung ist angegeben, der intrinsische Anteil der MUSIC wurde nicht berucksichtigt. Der Aufbau des Detektors ist in Abb. B.11 bzw. Abb. B.12 skizziert. Er besteht aus 15 Staben Plastik{ Szintillationsmaterial mit den Ma en 10 100 0,5 cm 3 .Acht bzw. sieben Streifen sind in zwei Ebenen hintereinander mit einem Abstand von 3.3 cm angeordnet. Die hintere Ebene ist relativ zur vorderen um 3.3 cm senkrecht zur Stahlrichtung versetzt. Die Signale werden von jeweils zwei Photoelektronenvervielfachern pro Stab ausgelesen, welche uber Lichtleiter mit deren Enden verbunden sind. Die Szintillatordicke von 5 mm ist so ausgelegt, da die schwersten Spaltfragmente die beiden Szintillatorebenen ab einer Energie von 300 A MeV durchqueren, d.h. in ihnen nicht vollstandig abgebremst werden. Der Aufbau mit uberlappenden Staben bietet die Moglichkeit, die Orts{ und Zeiteichung von einem Streifen auf die folgenden zu ubertragen. Durch die versetzte Form wird immer mindestens einer der Stabe voll getro en. Auf 136
B.3 Anforderungen an den Flugzeitdetektor Abb. B.10 Z-Au osung bei variablem Abstand fur eine angenommene Zeitau osung der Anordnung von 300 ps ( ) bzw. 180 ps ( )bei einer Spaltfragmentenergie von 250 A MeV hinter dem aktiven Target. Dargestellt ist nur der Ein u der Flugzeitau osung, der intrinsische Anteil der MUSIC wurde nicht berucksichtigt. diese Weise werden einerseits Rande ekte in der Lichtausbreitung korrigiert, andererseits wird die Gesamt ache sicher mit Szintillationsmaterial abgedeckt. Dies ist vorteilhaft gegenuber schachbrettmusterartiger Anordnung, da dort an Uberkreuzungspunkten ein kleiner Teil der Flache nicht erfasst wird. Die horizontale Ortsmessung kann man auf zwei Arten durchfuhren. Zum Einen mi t man die Lichtlaufzeitdifferenz der rechts bzw. links anliegenden Signale. Uber die Lichtgeschwindigkeit im Szintillator la t sich der Ort berechnen, wenn man zuvor eine Eichung der Position { beispielsweise mit einem aufgeweiteten Primarstrahl { durchgefuhrt hat. Zum Zweiten ist es moglich, die rechts bzw. links gemessenen Pulshohen zu vergleichen. Dabei wird dann fur die Ortsbestimmung die Absorptionslange des Szintillatormaterials als Referenzwert zur Ortsberechnung benutzt. Wenn die Ortsau osung { bestimmt uber die Lichtlaufzeitdi erenzen { wie bei bisherigen Flugzeit-Aufbauten (TOF 1) an Mittelebene und am Ausgang des Spektrometers (vergl. Abb. B.4), xFWHM =2mmbetragt, erhalt man eine Winkelau osung von 0.4 mrad aus der Ortsinformation. In vertikaler Richtung bleibt die Ortsinformation auf den Uberlapp der Szintillatorstreifen beschrankt und betragt damit 3.3 cm. Das entspricht einer Winkelau osung von 6.6 mrad, d.h. 10 % vom Maximalwinkel. Aus den gemessenen Geschwindigkeiten und Winkeln im Laborsystem lassen sich die Geschwindigkeiten v1�2 der Spaltprodukte im Schwerpunktsystem und damit die totale kinetische Energie des spaltenden Systems berechnen� im Schwerpunktsystem gilt: TKE = 1 2 m1v 2 1 + 1 2 m2v 2 2 Bei Niederenergiespaltung betragt die mittlere totale kinetische Energie (TKE) ca. 170 MeV [Wag91, Sch91a]. Bei Kenntnis dieser Gro e und der kinetischen Energie vor dem Sto , kann auch die Anregungsenergie des im (B.5) 137
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1. Einleitung vertretbarem Aufwand
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2. Reaktionsmodelle Abb. 2.1 Die Pr
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2. Reaktionsmodelle 8 Abb. 2.2 Auf
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2. Reaktionsmodelle Zf�prob = Z +
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2. Reaktionsmodelle . Morrissey [My
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2. Reaktionsmodelle Sie ist proport
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3. Die Produktion und Separation Ei
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4. Die Experimente 26 Abb. 4.1 Lage
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4. Die Experimente In den Randberei
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4. Die Experimente Abb. 4.10 Variat
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4. Die Experimente 4.4.1 Die Korrek
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4. Die Experimente 48 Abb. 4.13 Ort
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4. Die Experimente fur die ionenopt
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5. Die Identi zierung 56 Abb. 5.1 T
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5. Die Identi zierung 66 Abb. 5.8 F
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6. Die Produktionswirkungsquerschni
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6.2 Messung und Korrekturen Gau -Ve
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6.2 Messung und Korrekturen Abb. 6.
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NSE zu der Anzahl der Projektile NP
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6.2.3 Die Normierung Zahl der Proje
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Ionenoptische Transmission 6.2 Mess
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Die Pu er/Scaler 6.2 Messung und Ko
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B. Technische Aufbauten 190 Abb. B.
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