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4. Die Experimente
Au osung.
Wie in den vorangegangenen Abschnitten dargestellt, mu sowohl in der Mittelebene und am Ausgang des FRS
ein ortsemp ndlicher Detektor aufgestellt werden. Dabei ist es besonders wichtig, die Qualitat der ionenoptischen
Trennung des magnetischen Systems dadurch nichtzuverschlechtern: Jede Inhomogenitat in der Dickeder
Detektoren fuhrt zu einem Unterschied im Energieverlust der hindurch iegenden Teilchen und verschlechtert
in der Folge die ionenoptische Au osung. Die gro ten Anforderungen stellen sehr schwere Strahlen wegen ihres
hohen spezi schen Energieverlustes. Gasgefullte Zahler, wie etwa Vieldraht-Proportionalzahler oder Funkenkammern
sind hier nicht einsetzbar, wenn sie Drahte enthalten und dadurch starke Inhomogenitaten einbringen
wurden [BlG88] (vergl. Abb. 4.4). Daruberhinaus ist ihre Funktion durch die gro e Anzahl an hochenergetischen
-Elektronen, die beim Durchtritt stark ionisierender Teilchen entstehen, stark beeintrachtigt [BaO73, Vos89].
Die Verwendung eines Plastikszintillator-Materials bietet hier Abhilfe.
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Bauteil
Energie nach Standardabweichung der Verteilungen Ladungszustand
Target Degrader Reichweite Position Winkel nackt H-ahnlich
a) b) c) (AMeV) (mg/cm 2 ) (mm) (mrad) (%)
g g g
1000.0 1000.0 0.01 1.00 1.28 1.40 85.6 13.9
w g g
933.8 933.8 41.55 14.6 1.28 1.92 75.4 22.9
w g w
933.8 885.3 41.60 14.6 1.93 1.97 74.3 23.8
w g we ) 933.8 885.3 41.79 14.6 2.70 1.97 74.3 23.8
w w g
933.8 548.3 23.25 14.6 4.80 2.57 63.7 32.2
w wd
)
w
933.8 548.3 23.36 14.6 4.84 2.57 63.7 32.2
w wd )
we ) 933.8 548.3 22.84 14.6 6.20 2.57 63.7 32.2
Tab. 4.3 Berechnete Zahlenwerte, die fur die Auslegung eines Szintillationsdetektors am FRS
wichtig sind. Sie zeigen den Ein u der Detektormaterie auf die ionenoptische Qualitat
des Strahles in verschiedenen Kombinationen mit Target und Degrader fur einen
realistischen Fall am FRS. Aufgefuhrt sind die Energien nach dem Target und nach
dem intermediaren Abbremser, die Breiten (Standardabweichung) der Verteilungen
der Reichweite am Ausgang des Spektrometers, der Position in der zentralen Bildebene
und am Ausgang und der Winkel am Ausgang sowie die atomaren Ladungszustande
der Teilchen am Ausgang des FRS [DuD86a, ScH87, Bro94].
Die erste Zeile enthalt die entsprechenden Werte fur einen 238 U-Strahl mit einer
Primarenergie von 1.0 GeV/u und einer Emittanz von 20 mm mrad [StG91, StB92].
Die folgenden zeigen die entsprechenden Zahlen fur das Sollfragment 220 Th. Target
und Degrader werden, wenn nicht anders angegeben ist, als absolut glatt angenommen.
Einige Rechnungen tragen deruber hinaus den Inhomogenitaten des Szintillators
bzw. des Abbremsers Rechnung.
( w steht fur eine entsprechende Einheit im Strahl, g fur das Fehlen derselben.)
a) Target, 1039 mg/cm 2 Kupfer,
b) Degrader, 5000 mg/cm 2 Aluminum auf der ionen-optischen Achse, achromatische
Form,
c) Szintillator, BC420 [Bic86], 5 mm dick, inklusive zusatzlicher Materieschichten
durch Vakuumfenster und Luft, insgesamt 667 mg/cm 2 Aluminiumaquivalent,
d) Degrader, wie b), jedoch mit zusatzlicher Berucksichtigung der Inhomogenitaten
dieses Bauteils von 0.81mg/cm 2 (Standardabweichung),
e) Szintillator, wie c), jedoch mit zusatzlichen Inhomogenitaten der Szintillatorplatte
von 18 m (Standardabweichung).