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4.3 Die Szintillatordetektoren am Fragmentseparator
Die Auswirkung eines solchen Detektors auf die Leistungsfahigkeit eines ionenoptischen Systems ist in Tab. 4.3
fur den realistischen Fall des Fragmentseparators der GSI dargestellt. Die Tabelle zeigt den Ein u von Kombinationen
von Target, intermediarem Abbremser und Szintillationsdetektor auf die verschiedenen Verteilungen
der Fragmente am Ausgang des Spektrometers. Eine quantitative Abschatzung der geforderten Homogenitat
der Detektoren kann aus den folgenden Uberlegungen gewonnen werden:
Zuerst kann man die Variation in der Dicke ermitteln, die der ionenoptischen Au osung B%/B% des Spektrometers
entspricht. Nimmt man B%/B%=10 ;4 [MaG94] an, so erhalt man 1.5 mg/cm 2 (15 m) fur die zulassige
Dickenvariation eines Detektors mit einer Dicke von 500 mg/cm 2 (ca. 5mm) aus BC420 [Bic86] {Hauptkomponente
ist CH2 mit einer Dichte von 1.032 g/cm 3 .
Zum zweiten bestimmt man die Dickenvariation, die dem Energieverluststraggling in einem solchen Detektor
entspricht. Fur 220 Th-Ionen mit einer Anfangsenergie von ca. 900 A MeV betragt das Energieverluststraggling
ca. 32 MeV ( ), was einer Dickenvariation von 2.0 mg/cm 2 (oder 19 m) entspricht. Da das Energieverluststraggling
unvermeidbar ist, ist dies die gro te Forderung an die Homogenitat eines 5 mm dicken Szintillations-
Detektors.
Eine etwas geringere Einschrankung ergibt sich, wenn der Detektor nach einem intermediaren Abbremser aus
Aluminium aufgestellt wird, der hier mit einer Dicke von ca. 50% der Reichweite von 900 A MeV 220 Th-
Ionen, also ca. 5000 mg/cm 2 , angenommen wird. Das Energieverluststraggling in einer solchen Schicht betragt
ca. 95 MeV ( ) und entspricht dem Energieverlust in 5.2 mg/cm 2 (50 m) Szintillatormaterial. Zusatzlichmussen
hier noch die Inhomogenitaten der Aluminium-Abbremserschichten betrachtet werden, die ca. 0.81 mg/cm 2
betragen, was 8.4 m Szintillatormaterial entspricht.
Wie mechanische Messungen an den eingesetzten Szintillatorplatten gezeigt haben, betragt die Genauigkeit der
Dicke ca. 18 m, wobei die Rauhigkeiten der unpolierten Ober ache ca. 1 m mit Ausdehnungen in der
Plattenebene von ca. 10 m betragen. Bei den an Luft installierten Szintillationsdetektoren mussen noch zwei
Schichten schwarzer Plastikfolie zur Lichtabschirmung mit jeweils (119 9) m Dicke beachtet werden.
Insgesamt ergeben sich somit Werte, die den Einsatz dieses Detektors in den meisten Experimenten zulassen.
Der elektronische Aufbau
Da die Teilchenzahlrate in der Mittelebene wegen der noch unvollstandigen Trennung in der ersten Separatorstufe
zum Teil erheblich gro er ist als am Endfokus, wird die Messung der Flugzeit durch den am Ausgang
des FRS installierten Szintillationsdetektor gestartet und durch dasentsprechende Signal des Detektors in der
Mittelebene gestoppt. Auf diese Weise wird die gro e Belastung des Zeit-Amplituden Wandlers mit Signalen
durch Teilchen, die ohnehin nicht dem Separationskriterium des gesamten FRS unterliegen { wie etwa im Abbremser
erzeugte Sekundarfragmente { vermieden. Man mi t somit eine Flugzeit fur die langsamere Teilchen
kurzere Zeiten ergeben. Der elektronische Aufbau der Szintillationsdetektoren ist in Abb. 4.5 schematisch dargestellt,
eine etwas detailliertere Darstellung ndet sich im Anhang in Abb. F.1 (Seite 212), au erdem sei auf
die ausfuhrliche Darstellung in [Vos89] verwiesen.
4.3.1 Die Bestimmung der Orte
Die Orte an den Szintillatoren werden uber die Di erenzen der Lichtlaufzeiten vom Auftre ort des Teilchens
bis zu den sich gegenuberliegenden Photomultipliern bestimmt (vergl. Abb. 4.6). Da die Lichtausbreitung innerhalb
des Szintillators hauptsachlich durch mehrfache Totalre exion an den Szintillatorober achen erfolgt,
ist die Laufzeitdi ernz nicht allein von der Lichtgeschwindigkeit im Szintillatormaterial, sondern auch von der
Geometrie der Detektoren abhangig. Deshalb mussen die Szintillatoren in einer Eichmessung, bei der sie voll
ausgeleuchtet sind, gegenuber anderen Ortsdetektoren, die absolute Orte liefern, geeicht werden. Hierfur wurden
in den Strahlengang einfahrbare Vieldrahtproportionalzahler (MWPC) [Ste91a] in der Nahe der Szintillatoren
verwendet. Diese haben gegenuber den Szintillatoren neben der absoluten Ortsbestimmung den Vorteil einer
geringeren Massenbelegung, sind jedoch wegen der Drahte inhomogen und haben keine hundertprozentige
Ansprechwahrscheinlichkeit. Genauere Hinweise zum Betrieb und der Funktionsweise dieser Detektoren sind
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