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Neues Kollimatorsystem:
Verwendung beider Detektorteleskope

Abbildung gif zeigt die derzeitige Anordnung der Detektoren und Kollimatoren.

  
Figure: Derzeitige Anordnung der Detektoren und Kollimatoren des Hochdruck-tex2html_wrap_inline5291SR-Spektrometers. Die Abbildung ist nicht maßstabsgetreu. Zur besseren Verdeutlichung wurden Detektoren und Hochdruckzelle stark vergrößert dargestellt. (Der Ringkollimatorbausatz wurde erst im März 1994 eingesetzt und ermöglicht nun die Auswertung beider Detektorteleskope.)

Die Kollimatoren
dienen der Einschränkung des Strahlquerschnitts auf die Dimensionen der Probe, und somit der Unterdrückung von Störsignalen (d.h. von Myonen, die außerhalb der Probe gestoppt werden.). Dies erfordert Materialien hoher Kernladungszahlen (großer Wirkungsquerschnitt). Man verwendet meist Blei.

Die Degrader
dienen der Reduktion des Myonenimpulsesgif nd damit der Feinjustierung des Myonenstrahls auf die Probe (d.h. der Anzahl der Myonen, die innerhalb der Probe zur Ruhe kommen.). Dies erfordert Materialien geringer Kernladungszahlen (großer Impulsübertrag bei Streuung). Man verwendet meist PVC.

Als Detektoren
verwendet man wegen der erforderlichen Zeitauflösung Plastikszintillatoren, die über einen Lichtleiter (Plexiglas) mit dem Photomultiplier verbunden sind. Der Zählerpuls wird mittels Koaxialkabel zur Meßelektronik außerhalb des Areals geführt. Die Positronendetektoren (F und B) sind als Teleskope ausgebildet, d.h. sie sind als paarweise Koinzidenz zweier Einzeldetektoren geschaltet, um unkorrelierte Rauschpulse der Einzeldetektoren auszuschalten.

Die optimale Einstellung des Myonenstrahls mittels Strahlablenkmagneten, Kollimatoren und Degrader ist für die Durchführung der Hochdruck-tex2html_wrap_inline5291SR-Messungen von entscheidender Bedeutung, da Myonen, die in der massiven Hochdruckzelle gestoppt werden, ein starkes Untergrundsignal zur Folge haben. Bei den Messungen im paramagnetischen Bereich von Gadolinium im März dieses Jahres konnte ein maximales Signalverhältnis von tex2html_wrap_inline6223 erreicht werden.

Bei den vorangegangenen Messungen an ferromagnetischem Gadolinium konnte hingegen nur ein Verhältnis von tex2html_wrap_inline6225 erreicht werden. Bei diesen Messungen wurden nur die letzten beiden Bleikollimatoren (je 50 mm) verwendet (Abb. gif). Außerdem konnte zur Auswertung nur ein Detektorteleskop ("`Forward"' bzgl. der Strahlrichtung) herangezogen werden, da das "`Backward"'-Teleskop eine dominante Störung mit der Kreisfrequenz des Beschleunigers f=50 MHz (bzw. der nächsten Harmonischen f=100 MHz) aufwies. Die Ursache dieser Störung wurde zuerst in einer Verschmutzung des Strahls mit Positronen vermutet, welche von den Backward-Zählern registriert, von den Forward-Detektoren jedoch durch die massive Hochdruckzelle abgeschirmt sein sollte. Da vor dem Backward-Teleskop eine Kollimation des Strahls erfolgte, sollte eine Störung dieser Art jedoch auch hier beseitigt sein.

Die Kollimation unmittelbar vor dem Teleskop verbunden mit der Tatsache, daß der Myonenstrahl im Areal tex2html_wrap_inline5291E1 mit tex2html_wrap_inline6061 eine extrem niedrige Positronenrate aufweist, legten andererseits die Vermutung nahe, daß es sich vermutlich um ein zusätzliches Problem handelt: Hochenergetische Myonen könnten in dem verwendeten Bleikollimator Teilchenschauer erzeugen, die bei ungenügender Dicke des Kollimators direkt in den Detektor gelangen.

Um diese Möglichkeit auszuschließen, wurde ein neues Kollimatorsystem in Auftrag gegeben. Es sollte weit genug vom Detektoraufbau entfernt sein, und ausreichend dick, um auch die selbsterzeugten Schauer am Ende abzuschirmen. Als idealer Ort bot sich das Strahldurchführungsloch des Eisenjochmagneten (Durchmesser tex2html_wrap_inline5735 150 mm, Länge 250 mm, Entfernung zum Detektorsystem ca. 300 mm) an. Der Strahlstruktur (aufgrund der Fokussierung läuft der Strahl hier konisch) und der besseren Handlichkeit sollte mit einem variablen Aufbau Rechnung getragen werden. Das System besteht aus insgesamt 21 Ringen unterschiedlicher Länge und Durchmesser, die nach Belieben ineinandergefügt werden können.

Dieses Kollimatorsystem zeigte in den folgenden Messungen die erwünschte Wirkung: Beide Teleskope liefern nun ein fast störungsfreies Signal (siehe Abb. gif bis Abb. gif) und können für die Auswertung herangezogen werden. Es können somit auch Asymmetriespektren gemäß Gleichung (gif) ausgewertet werden.

Damit ist endlich die Möglichkeit gegeben, auch mit dem Hochdruck-tex2html_wrap_inline5291SR-Spektrometer Nullfeld- bzw. Longitudinalfeldmessungen durchzuführen, welche sich einer Auswertung von Einzelhistogrammen (durch die starke Kopplung der Parameter tex2html_wrap_inline6239) weitgehend entziehen. Die ersten Nullfeldmessungen wurden im März dieses Jahres durchgeführt. Näheres hierzu im Kapitel gif.


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ernst schreier
Fri Mar 14 11:46:58 MET 1997