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B.4 Voruntersuchungen { bisher erreichte Au osungen
B.4 Voruntersuchungen { bisher erreichte Au osungen
In dem folgenden Abschnitt sollen die erreichten Zeitau osungen mit dem bestehenden Szintillator-Aufbau am
FRS hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf den vorliegenden Fall untersucht werden. Zudem werden die Daten
mit denen bereits bestehender Einrichtungen zur Messung von Flugzeiten verglichen.
Die erreichbaren Zeitau osungen einer Flugzeitanordnung hangen ma geblichvon dem Signal{zu{Rauschverhaltnis
der Photomultiplierauslese und somit { abgesehen von Quenching-E ekten { von der Photonenstatistik
und der Gro e des Energieverlustes im Szintillatormaterial ab, wie in Abb. 4.8 erkennbar. Die dort zitierten
Photomultiplier sind jedoch von ihrer Bauart und ihren Zeiteigenschaften, insbesondere auch hinsichtlich der
Zahlratenfestigkeit nur sehr schlecht vergleichbar. Zudem ist die Elektronik nicht bekannt, doch wahrscheinlich
sehr verschieden. Zu guter Letzt ist auch die Geometrie { ein wesentlicher Faktor bei der Zeitbestimmung { bei
den verglichenen Aufbauten sehr unterschiedlich. Nichtsdestoweniger zeigt die Darstellung, da es moglich ist,
eine Au osung von TOFFWHM = 2.35 t = 200 ps zu erreichen.
Einrichtung
FRS ALADIN LAND
Geometrie
(Breite Lange Dicke) (mm 3 ) 80 200 5 25 1100 10 200 100 100
Szintillatormaterial BC420 BC408 BC408 (5mm)
Photomultiplier H2431(2in) R3478 (3/4 in) XP2262 (2 in)
Ortsau osung (FWHM) (mm) (3.38 0.01) 6.25 5.17 3%
Zeitau osung (FWHM) (ps) (222.31 1.88) 200-400(Z 20) 376 3%
180-200(Z 80)
Strahl 197 Au 1.0 GeV/u 197 Au 0.6 GeV/u n 181-662 MeV
Referenzen [Vos89] [Ala89, Ala88] [EmL89, FrL91]
[VoB95] [KrP89, Hub92] [LaF90]
Tab. B.3 Vergleich der wichtigsten Daten einer Auswahl von Flugzeit-Einrichtungen.
Im Februar 1993 wurde am FRS eine Testmessung mit 58 Ni bei 650 A MeV durchgefuhrt, in der die Zeiteigenschaften
der beiden Szintillatormaterialien und der beiden Photoelektronenvervielfacher (PM) H2431 und
XP2262 miteinander verglichen wurden. Dabei hatte das Szintillatormaterial die Ma e: 1000 100 5mm 3 ,was
der fur den Detektor vorgesehenen Gro e entspricht. Die PM wurden uber adiabatische Streifen-Lichtleiter [Vos89]
mit dem Szintillator verbunden. Leider wurde hier ein ungunstiges Material, namlich Polymetamethylacrylat
gewahlt, welches im fur diese Anwendung interessanten Wellenlangenbereich unterhalb von 400 nm eine ungenugende
Transmission aufweist (vergl. Abb. B.13).
Die Signale der Photoelektronenvervielfacher (PM) wurden auf " Constant Fraction Discriminatoren\ (CFD) mit
einer " fraction\ von 0.1 und einer internen Verzogerung von 2 ns gegeben. Die logischen Ausgange der CFDs
wurde mit den Stopp{Eingangen von " Time-to-Amplitude Convertern\ (TAC) verbunden, als " Common Start\
diente das entsprechende Signal eines Szintillationsdetektors am Ende der ersten Flugstrecke (vergl. Abb. B.4).
Wegen der relativ gro en Anzahl von Kanalen ist im zukunftigen Aufbau eine preiswertere Losung angestrebt.
Entgegen der bisherigen Praxis soll die Zeitmessung mittels " Fastbus Time-to-Digital Convertern\ (TDC) vorgenommen
werden. Die Ladungssignale aus dem CFD werden mit Hilfe eines " Charge-to-Digital Converters\
(QDC) ebenfalls auf Fastbus-Ebene aufgenommen.
Die wahrend der Testmessungen eingesetzten Kombinationen von Materialien und PMs sind zusammen mit
den jeweils gemessenen Zeitau osungen in Tab. B.4 zusammengefa t. Diese Aufbauten sind mit den anderen
am FRS, ALADIN, LAND oder HISS (Berkley) nicht ohneWeiteres vergleichbar, da entweder die Stabe aus
Szintillatormaterial dicker, dafur aber schmaler oder viel langer waren. Auch unterscheidet sich das Me ziel
insofern, als minimalionisierende Teilchen andere Anforderungen an die PM stellen (geringerer dynamischer
Bereich benotigt, weniger Licht aus dem Szintillator).
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