Diplomarbeit Adam Nepomuk Otte

Entwicklung eines positionsempfindlichen Szintillationsdetecktors zur Diagnose von radioaktiven Schwerionenstrahlen

Heidelberg, 2003

Summary: English

Development of a position sensitive scintillation detector for diagnostics of heavy ion beams:

In a heavy ion experiment like ALADIN - where decay products are identified with a magnet spectrometer - it is necessary to have exact knowledge of the interaction point within the target. The experiment S254 of the ALADIN-Collaboration uses a 124La-beam which is produced by fragmentation/dissociation. The beam cross section on the target is expected to be 40x40 mm2.

The objective of the thesis was to develop a detector for this experiment, in which beam particles pass through a scintillator sheet of 50-100 µm thickness. The position of the particle transit is to be reconstructed within one millimeter out of the relative distribution of scintillation light dispersing within the sheet.

A numerical model was created for detector development that describes the position dependence of the detector signals with steradian effects and light attenuation within the scintillator sheet. The model was used to explore inter alia the behavior of position resolution in dependence of detector geometry as well as systematic effects in position reconstruction.

On the basis of the theoretical results a detector with a scintillator sheet of 50 µm thickness was built and test ed in a 600 A MeV gold-beam. The measured position resolution adds up to 1.5±0.5 mm.

Summary: German

In einem Schwerionenexperiment wie ALADIN - bei dem die Zerfallsprodukte mit einem Magnetspektrometer identifiziert werden - ist es notwendig, den Wechselwirkungspunkt der Strahlteilchen im Target genau zu kennen. Im Experiment S254 der ALADIN--Kollaboration wird ein 124La-Strahl verwendet, der durch Fragmentation/Dissoziation erzeugt wird. Am Target erwartet man deshalb einen Strahlquerschnitt von 40x40 mm2.

Ziel der Arbeit war es, für dieses Experiment einen Detektor zu entwickeln, bei dem die Strahlteilchen durch eine 50-100 µm dicke Szintillatorfolie fliegen. Aus der relativen Verteilung des sich in der Folie ausbreitenden Szintillationslichts soll dann der Ort des Teilchendurchgangs auf einen Millimeter genau rekonstruiert werden.

Für die Detektorentwicklung wurde ein numerisches Modell aufgestellt, das die Ortsabhüngigkeit der Detektorsignale mit Raumwinkeleffekten und Lichtdämpfung in der Szintillatorfolie beschreibt. Mit dem Modell wurde unter anderem das Verhalten der Ortsauflösung in Abhängigkeit von der Detektorgeometrie sowie systematische Effekte in der Ortsrekonstruktion untersucht.

Basierend auf den theoretischen Ergebnissen wurde ein Detektor mit einer 50 µm dicken Szintillatorfolie gebaut und in einem 600 A MeV Gold--Strahl getestet. Die gemessene Ortsauflösung des Detektors betrug 1.5±0.5 mm.

Paper: Postscript (27.0 Mb) PDF (14.9 Mb) 58 pages
TeX Sources
Figures: Abb. 1, 1.1, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6a, 3.6b, 4.1, 4.2a, 4.2b, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 5.10, 5.11a, 5.11b, A.1, A.2, A.3, B.1, B.2, B.3a, B.3b, B.4a, B.4b, N.1, N.2
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