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5. Die Identi zierung jeweiligen Auftre ort an den Szintillationsdetektoren korrigieren mu : bei einer e ektiven Lichtausbreitungsgeschwindigkeit von ca. 12 cm/ns betragt die Breite der Flugzeitverteilung bei einer Gro e der Szintillatorplatte von 20 cm bereits 1.5 ns, was bei Energien von ca. 500 A MeV ca. 1% der Flugzeit der Kerne von S2 nach S4 ausmacht. Durch Anwendung der vollen kinematischen Analyse nach den obigen Beziehungen und unter Verwendung des in dieser Arbeit beschriebenen Detektorsystems, ist es moglich, einen mono-isotopischen Sekundarstrahl zu separieren, wie in Abb. 5.5 und Abb. 5.7 verdeutlicht. Auf diese Weise wird nicht nur der geringe Untergrund (< 1%) von Produkten aus Sekundarreaktionen, die im intermediaren Abbremser erzeugt werden, stark unterdruckt, sondern auch die Beitrage durch nicht vollstandig ionisierte Fragmente eliminiert, wie Abb. 5.3 zeigt. Im 86Kr-Experiment konnten selbst solche Kerne eindeutig identi ziert werden, die infolge fehlerhafter Strahlablenkung durch Reaktionen des Primarstrahles in der Targethalterung am Eingang des FRS erzeugt wurden. Bei den Einstellungen auf 60Ga und 59Zn (vergl. Abb. 5.5) machen sie den Hauptteil der selektierten Reaktionsprodukte aus. Die erzielte Isotopenau osung durch die E {B%{TOF-Methode bleibt uber gro e Bereiche des Massenverlustes in der Reaktion nahezu konstant. Die erzielbare Massenau osung (Glg. 5.1) betragt im Falle von 86Kr-Fragmenten in Abb. 5.5 ( A A ) 0.53 0.03. Fur die Goldfragmente aus 1.0 A GeV 197Au gilt nach Abb. 5.7 im Falle von 182Pt ( A A ) 0.81 0.08. 5.2.2 Die B%{ E{B%+TOF-Methode Abb. 5.8 zeigt die Trennung von 1.0 A GeV 238 U-Fragmenten fur eine Einstellung des FRS auf die Selektion von 221 Th. Im Gegensatz zum Falle des 197 Au Projektiles wird hier die Information aus dem Energieverlustsignal in der Ionisationskammer durch die au erordentliche Breite der Ionenladungsverteilung der Fragmente so stark verfalscht, da sie unbrauchbar wird. Nur mit Hilfe der Zeit-Information, unter Verwendung der B%{ E{ B%+TOF-Methode, ist es moglich, die verschiedenen Massen der Fragmente voneinander zu unterscheiden. Dies ist im Falle von Aktinium Isotopen, die im Ortsspektrum (Abb. 5.2) stark uberlappen, mit einer Au osung von A/ A 407 moglich, wie in Abb. 5.8 gezeigt. Auf diese Weise sind auch die Ladungszustande von Protaktiniumund Radon-Isotopen abtrennbar, die am selben Ort wie das ausgewahlte Fragment auftreten, aber in der Flugzeit gut separiert sind. Die Zahlen in der rechten oberen Ecke der Elementsymbole zeigen die atomaren Ladungszustande der jeweiligen Fragmente nach demTarget bzw. nach dem Degrader an. Anzumerken bleibt ein kleiner Untergrund (< 6%) durch das Radium Isotop 216 Ra 87=87+ ,dasdasTarget im wassersto ahnlichen Ladungszustand 87 + verlassen hat und diesen nach der Passage durch den Degrader beibehalten hat. Da es dieselbe magnetische Stei gkeit aufweist wie 220 Ac 89�89+ taucht es am selben Ort in der dispersiven Mittelebene auf. Unglucklicherweise hat es auch nochinetwa die gleiche Geschwindigkeit und kann deshalb nicht durch eine kinematische Analyse von 220 Ac 89�89+ unterschieden werden. Ganz allgemein gilt, da alle Fragmente, die ihren atomaren Ladungszustand nach Verlassen des Targets bis zum Ausgang des FRS beibehalten, diese Probleme hervorrufen. Es ist deshalb wichtig, ein Targetmaterial mit gro er Stripping-E zienz und moglichst gro e Primarenergien zu verwenden, um den Anteil der voll ionisierten Ladungszustande zu maximieren. Wenn man ein Kupfertarget mit 1 g/cm 2 Dicke verwendet, wie im Beispiel in Tab. 4.3 gegeben, und einen Primarstrahl von 1.0 A GeV 238 U,soverla t das (selektierte) Fragment 220 Th das Target zu 84% vollstandig ionisiert und bleibt nach einem 5 mg/cm 2 dicken Aluminium Degrader zu 51% in diesem Zustand. Lediglich 6% dieses Fragments sind dann im Wassersto -ahnlichen und nur 0.05% im Helium-ahnlichen Zustand nach dem Target und behalten diesen Ladungszustand auch bei Durch iegen des Degraders bei. Diese geringen Beimischungen unerwunschter Isotope der Sekundarstrahlen lassen sich nicht vermeiden oder durch die hier dargestellten Methoden abtrennen. Eine weitere Anmerkung betri t systematische Abweichungen in der Bestimmung der Neutronenzahl fur Isotope, die neutronenarmer sind als das jeweils eingestellte Sollfragment. Wie man beispielsweise in Abb. 5.5 erkennt, erzielt man dann keine geradzahligen Werte der Neutronenzahl mehr, es ergeben sich systematisch kleinere Werte. Diese Abweichungen sind mit dem Ort der betre enden Kerne am Endfokus des FRS korreliert und hochstwahrscheinlich auf eine fehlerhafte Bestimmung der nach Glg. 5.6 berechneten Bahnradien zuruckzufuhren, wodurch auch die damit ermittelten Flugzeiten verfalscht werden. Dies konnte anhand von Einstellungen mit dem Primarstrahl bei fester kinetischer Energie und verschiedenen Magnetfeldstarken in der zweiten Stufe veri ziert werden. Daruber hinaus verbessert sich die Zuordnung, wenn man nur Schitte in den einzelnen magnetischen Stufen zula t, was ein weiteres Indiz fur eine nicht vollstandig ermittelte Korrektur 64
5.2 Die kinematische Rekonstruktion Abb. 5.7 Trennung von 197 Au Fragmenten mit der E {B%{TOF-Methode: fur Einstellungen des FRS auf (oben) 191 Pt, (mitte) 188 Pt und (unten) 182 Pt. Gezeigt ist die Verteilung der durch den FRS durchgelassenen Fragmente analog zu einer Nuklidkarte. Das Spektrum am unteren Rand gibt die Verteilung der Neutronenzahl von Platin- Fragmenten bei einer Einstellung auf das projektilferne 182 Pt (unten) als Projektion der Daten im Polygonzug auf die x-Achse wieder. Selbst in den Fallen, in denen keine befriedigende raumliche Separation mit der B%{ E{B%-Methode erreicht werden kann (vergl. Abb. 5.1), ist es moglich, die einzelnen Platin-Isotope durch zusatzliche Verwendung der Flugzeitinformation zu trennen. Die Trennung ist noch besser, wenn man die deutlich erkennbare Korrelation zwischen der Neutronen- und der Protonenzahl berucksichtigt. Sie entsteht hauptsachlich dadurch, da Fehler in der Messung der Kernladung automatisch auch in die Bestimmung der Neutronenzahl eingehen. 65
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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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Seite 70 und 71: 5. Die Identi zierung 66 Abb. 5.8 F
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Seite 75 und 76: 6. Die Produktionswirkungsquerschni
Seite 77 und 78: 6.2 Messung und Korrekturen Gau -Ve
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Seite 93 und 94: 6.4 Die Diskussion der Ergebnisse A
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Seite 113 und 114: Abb. 7.4 7.4 Die Diskussion der Erg
Seite 115 und 116: 7.4 Die Diskussion der Ergebnisse B
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Teil III Anhang
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A. Entwicklung und Anwendung eines
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B. Ein Flugzeitdetektor zur Untersu
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Literaturverzeichnis [BaB86a] G. Ba
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Abbildungsverzeichnis 172 5.1 Trenn
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Tabellenverzeichnis 176 4.1 Paramet
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B. Technische Aufbauten 190 Abb. B.
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C. Betriebsbedingungen der Photomul
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D. Der Leuchtdioden-Monitor D.1 Auf
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D. Der Leuchtdioden-Monitor 204 Abb
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D. Der Leuchtdioden-Monitor Es wurd
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E. Der Ein u verschiedener Kabelqua
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F. Technische Zeichnungen zu den De
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