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6. Die Produktionswirkungsquerschnitte 6.2.2 Die Bestimmung des Strahlstromes Zur Bestimmung der absoluten Fragmentations-Wirkungsquerschnitte mu eine Normierung der am Ausgang des Fragmentseparators gemessenen Fragmentrate auf die Anzahl der Teilchen im Primarstrahl vor dem Target vorgenommen werden. Da der auf das Target tre ende Strom standigen Schwankungen unterworfen ist, ist es notwendig, ihn wahrend eines Experimentes kontinuierlich miteinemTransmissionzahler zu messen. Damit die bei der Strommessung unvermeidliche Beein ussung der Strahleigenschaften moglichst gering gehalten wird, ist fur einen solchen Detektor eine geringe Dicke und eine gute Homogenitat gefordert. Au erdem mu der Detektor auch zur Messung hoher Strahlstrome bis uber 10 10 Teilchen pro Sekunde geeignet sein. Diese Eigenschaften erfullt der am FRS zum Einsatz kommende Sekundar-Elektronen-Transmissions-Monitor (SEETRAM) [Zie92]. Die hochenergetischen Schwerionen passieren in ihm drei Aluminiumfolien, die eine Massenbelegung von insgesamt 8.9 mg/cm 2 besitzen. Gemessen wird die aus der mittleren Signalfolie durch den Ionendurchgang ausgeloste Sekundarelektronenladung, die zu den au eren Fensterfolien abgesaugt wird. Sie ist proportional zur Zahl der Projektile. Die Bestimmung der Proportionalitatskonstanten wird am FRS durch die Zahlung der Teilchen mit einem Szintillationsdetektor bei gleichzeitiger Messung des Sekundarelektronenstromes vorgenommen. Szintillationsdetektoren haben zwar eine nahezu hundertprozentige Ansprechwahrscheinlichkeit, eignen sich jedochunter den am FRS vorliegenden Bedingungen nicht ohne weiteres zum Messen hoher Strahlintensitaten. Die gro e Lichtmenge, die beim Durchtritt schwerer Ionen im Szintillatormaterial erzeugt wird, fuhrt zu einem zu hohen Strom entlang der Photomultiplier-Dynoden, so da die an diese angelegte Spannung und damit die Ansprechwahrscheinlichkeit abfallt, wenn sie nicht nachgeregelt wird. Daruber hinaus fuhren hohe Teilchenstrome zu einer irreversiblen Schadigung des Szintillatormaterials, was sich in einigen Fallen auch in einer Verringerung der Lichtausbeute ausdrucken kann [Roh94]. Die bislang festgestellten Schadigungen fuhren jedoch nicht zu einem Verlust an Nachweise zienz, was besonders im Hinblick auf die im folgenden Abschnitt beschriebene Eichung des Primarstromes wichtig ist. Die Eichung mit dem Szintillationsdetektor Zur Eichung des SEETRAMs werden bei unterschiedlichen Primarstrahlintensitaten die Zahlraten an SEE- TRAM und Szintillator gemessen. Tragt man beide gegeneinander auf (vergl. Abb. 6.2), so stellt man fest, da die Eichkurve anfangs linear ist, bei hoher Zahlrate wird jedoch ein Sattigungswert erreicht. Dies ergibt sich aus dem hohen Querstrom am Spannungsteiler des Photomultipliers und am " pile-up\ der Szintillator-Impulse. Aus der Steigung der Eichkurve im linearen Bereich ergibt sich dann die Anzahl der Projektile pro SEETRAM- Puls, d.h. der gesuchte Eichfaktor. Besonderes Augenmerk wurde auf die vom Szintillationsdetektor registrierten Zahlraten gelegt. Hier war es { besonders bei hohen Teilchenstromen im Puls { notwendig, eine Korrektur auf den durch das in den Strahlpausen nicht genugend abgeklungene Rauschen und die damit verbundene Dunkelzahlrate vorzunehmen. Bei den SEETRAM-Eichungmessungen fur 238 U bei 600,750 und 950 A MeV wurde nicht auf eine Nachregelung der Versorgungsspannung an den Photomultiplierdynoden geachtet, sondern ein konstanter Wert von -800 V angelegt. In der Folge sattigte das Szintillatorsignal bereits bei geringen Strahlintensitaten, weshalb die Eichkurve mit wachsender Strahlintesitat zunehmend vom linearen Verlauf abweicht. Bei einer Strahlenergie von 850 A MeV wurde demgegenuber besonderes Augenmerk auf die korrekte Einstellung der Photomultiplierspannung gelegt� in Abb. 6.4 ist die zugehorige Eichkurve, zusammen mit den Ergebnissen anderer Strahlsorten, aufgetragen. Der weitgehend lineare Verlauf verdeutlicht die Wichtigkeit einer solchen Ma nahme. Um systematische Unterschiede in den Prozeduren und entsprechende Fehler zu vermeiden, mu die Auswertung der Eichspektren auf dieselbe Art erfolgen wie die Analyse der experimentellen Daten zur Isotopenproduktion. Besonderes Augenmerk mu dabei auf die zu manchen Zeiten auftretenden negativen Zahlerstande gelegt werden. Sie treten hauptsachlich dann auf, wenn der CAMAC-Zahler gleichzeitig hochgezahlt als auch ausgelesen wird. Die so gemessene Intensitat ist unsinnig und das entsprechende Zeitintervall mu von der Analyse ausgeschlossen werden. Deruber hinaus kann es in einigen Fallen zu plotzlich und kurzfristig sehr hohen Zahlraten kommen, wenn z.B. die zur Intensitatsanpassung benutzte Einstellung der TK9-Gruppe im Transferkanal zwischen UNILAC 74
6.2 Messung und Korrekturen Abb. 6.2 Eichung der SEETRAM-Zahlrate pro Extraktion mit dem Szintillationsdetektor im Targetbereich des FRS fur einen 238 U-Strahl von 600 A MeV (3), 750 A MeV (2), 850 A MeV (4) bzw. 950 A MeV ( f ). Durch die Sattigung des Anodensignales des Photomultipliers ist der Zusammenhang in vielen Fallen nichtlinear. Dies ist auf das Zusammenbrechen der Versorgungsspannung an der Dynodenkette infolge zu hohen Querstromes in der Photomultiplier-Base zuruckzufuhren. Lediglich bei einer Energie von 850 A MeV wurde dem durch das Nachregeln der Versorgungsspannung des Szintillationsdetektors Rechnung getragen. und SIS-Beschleuniger wahrend einer Messung verandert wird. Die Ursache hierfur konnte bislang noch nicht ermittelt werden, die entsprechenden Zeitabschnitte wurden von der Analyse ausgenommen. Weitere, die Messung eventuell verfalschende Merkmale der SEETRAM-Analyse sind in den Spektren paarweise auftretende Uber- und Unterschwinger jeweils vor bzw. nach einer Extraktion (vergl. Abb. 6.3). Sie sind entweder auf die SEETRAM Elektronik direkt (RC-Glieder) oder auf eingestreute Schaltimpulse durch das Extraktions- Septum des SIS zuruckzufuhren. Da sie paarweise in gleicher Gro e auftreten, mittelt sich ihr Ein u auf die bestimmte Zahlrate gerade heraus. Der Sekundarelektronenstrom des SEETRAMs wird in einem Strom-Spannungs-Wandler in eine Folge von Spannungspulsen transformiert. Der sich daran anschlie ende Spannungs-Frequenz-Wandler kann aufgrund seiner Bauart nur positive Signale verarbeiten, wodurch ein eventuell vorhandener negativer Gleichspannungs- O set in seiner Gro e nicht bestimmt und nicht von einem verschwindenden O set unterschieden werden kann. Wahrend der Experimente wurde deshalb darauf geachtet, da er immer positiv bleibt. Fur die Eichung und Auswertung wurde er durch einen stuckweise stetig fortgesetzten Polynom-Fit an den Untergrund in den Strahlpausen angepasst und das entsprechende Integral von der Summe der registrierten SEETRAM Zahlpulse im Spektrum abgezogen. Bereiche, in denen die obengenannten Probleme und Besonderheiten auftraten, wurden besonders sorgfaltig bearbeitet um ein moglichst korrektes Auszahlen der Spektren zu gewahrleisten. Das Ergebnis einer solchen Vorgehensweise ist fur den Fall eines 1.0 A GeV 86 Kr Strahles exemplarisch in Abb. 6.3 dargestellt. Die relative Sekundarelektronenausbeute y ist de niert als der Quotient aus der Anzahl der Sekundarelektronen 75
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1. Einleitung vertretbarem Aufwand
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2. Reaktionsmodelle 8 Abb. 2.2 Auf
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3. Die Produktion und Separation Ei
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A. Entwicklung und Anwendung eines
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