"Test der Phoswich-Detektor-Prototypen für ein Proton/Deuteron-In-Beam-Polarimeter am KVI"

Diplomarbeit von Jochen Volmer, April 1995

Am Kernfysisch Versneller Instituut (KVI) in Groningen wird im Jahr 1995 ein Teil der kernphysikalischen Grossgeräte neu errichtet. Das neue supraleitende Zyklotron AGOR wird im Laufe des Jahres den Strahlbetrieb aufnehmen. AGOR ist in der Lage, Ionen im Massenbereich von Protonen bis Blei zu beschleunigen. Zusätzlich gibt es eine polarisierte Ionenquelle für Protonen und Deuteronen.

Zur Messung der Polarisation von Protonen- und Deuteronenstrahlen wird ein In- Beam-Polarimeter (IBP) installiert, dessen Detektoren (Phoswiches) im Rahmen dieser Arbeit am The Svedberg Laboratorium (TSL) in Uppsala/Schweden getestet worden sind.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Optimierung und ein Test zweier Phoswich-Detektor-Prototypen für das In-Beam-Polarimeter am KVI durchgeführt. Die experimentellen Testergebnisse für die in Kap. 3 beschriebenen Phoswich- Detektoren können wie folgt zusammengefasst werden:

• Für eine Protonen-Einschussenergie von 178 MeV konnte gezeigt werden, dass die Phoswich-Detektoren zur Trennung elastisch gestreuter Protonen und Rückstoss-Deuteronen gut geeignet sind. Die Einschussenergie entspricht hierbei der Energie, bei der typischerweise die in der Einleitung zitierten Experimente zur Untersuchung von Riesenresonanzen durchgeführt werden.

• Eine Bestimmung der Flugzeitdifferenz erlaubt eine effektive Unterdrückung des Untergrundes aus quasielastischen Reaktionen.

• Als wesentliches noch zu lösendes Problem für den Einsatz der Phoswiches im IBP ergab sich die Existenz von Reaction Tails, die bis zu 25% der elastischen Streüreignisse beinhalten.

• Die Experimente ergaben keine signifikanten Unterschiede in der Funktionalität der verschiedenen dE-Szintillatoren.

Die Phoswich-Detektoren, die im IBP eingesetzt werden, werden einen Durchmesser von 44 mm (gegenüber 80 mm bei den Prototypen) und eine dE-Szintillator- Schichtdicke von 4 mm besitzen. Die Elektronik der Auslese wird anders strukturiert werden als bei dem Test am TSL und aus CAMAC-Einheiten bestehen. Es werden zu den schon im Test angewandten Funktionen weitere hinzukommen. Unter anderem werden an mehreren Stellen Scaler-Einheiten eingesetzt, um die Gesamtzählraten der einzelnen Detektoren des Polarimeters, die Koinzidenzzählraten der acht Detektorpaare und die Raten der Ausleseaktionen (und somit die Effektivität der Ausleseeinheit) zu messen. Mit diesen Informationen werden nähere Angaben über Strahlinstabilitäten und Untergrundraten verfügbar. Die Daten über die momentane Strahlpolarisation soll den nachgeschalteten Experimenten durch Datenübertragung via Ethernet zur Verfügung gestellt werden.

Zu diesem Zeitpunkt (April 1995) ist die mechanische Konstruktion des IBP in die Strahlführung vom AGOR zum BBS integriert, die Phoswich-Detektoren, die CAMAC-Elektronik und das Auslesesystem sind in Vorbereitung. Erste Tests des IBP sind für den Herbst 1995 geplant.