In der vorliegenden Arbeit wurde einerseits der Nachweis geladener Teilchen und das Auflösungsvermögen für hochenergetische Protonen(~1 GeV) mit einer Bleiwolframat -Matrix, andererseits in einer vergleichenden Studie das Auflösungsvermögen von Einzelkristallenunterschiedlicher Qualität und Geometrie aus Bleiwolframat, Cerfluorid und Bariumfluorid für niederenergetische Protonen (<
100 MeV)untersucht. Dazu wurden Experimente an den Beschleunigern COSY am FZ Jülich und AGOR am KVI in Groningen durchgeführt.
Am Beschleuniger COSY war ein parasitärer Protonenstrahl mit einer Energie von 1,2 GeV verfügbar, der auf ein Aluminiumtargetgerichtet wurde. Die geladenen Reaktionsprodukte wurden mit Hilfe einer PbWO4-Matrix, die aus 25 Einzelkristallen besteht, unter ~ 8°relativ zur Strahlrichtung detektiert. Durch eine Flugzeitmessung war es möglich, geladene Pionen und Kaonen, sowie Protonen undDeuteronen zu unterscheiden. Für Protonen, die in 15 cm PbWO4 gerade noch gestoppt werden, wurde das Auflösungsvermögen derDetektormatrix bestimmt. Dieses Ergebnis ist mit dem früher gemessenen Auflösungsvermögen für Photonen vergleichbar. Erstmalswurden quantitativ nichtlineare Effekte in der Detektorresponse für geladene Hadronen nachgewiesen. Es zeigt sich, daß dieSzintillationsausbeute für Protonen um einen Faktor >
3 im Vergleich zu Pionen gleicher Energie reduziert wird.
Am Beschleuniger AGOR stand ein H2+-Strahl mit einer Energie von 170 MeV zur Verfügung, der es erlaubte, an Kohlenstoff- undCH2-Targets elastisch und inelastisch gestreute Protonen mit Energien bis zu 85 MeV zu spektroskopieren. Wie erwartet konntenexzellente Energieauflösungen für BaF2 (~1%) und CeF3 (1,3 - 2,4%) erzielt werden, die in beiden Fällen deutlich besser als für Photonengleicher Energie sind. Die Ergebnisse für PbWO4 (4,3 - 6,7%) bestätigen die zuvor an COSY gemessenen Daten, wobei ein mit Molybdändotierter Testkristall eine deutlich bessere Auflösung zeigt. Die Meßdaten bestätigen die Anwendbarkeit von PbWO4 alsSzintillatormaterial zum Teilchennachweis auch für den Mittel- und Niederenergiebereich, wobei sich hier die Vorteile eines kompaktenDetektoraufbaus anbieten.
Außerdem wurden im Rahmen dieser Diplomarbeit erste Testmessungen mit PbWO4-Kristallen von (32x32) mm2 Querschnittsflächedurchgeführt. Die Qualität dieser in dieser Größe erst kürzlich verfügbar gewordenen Kristalle erfüllt die generellen Anforderungen für dengeplanten Photonendetektor Photon Ball am ANKE Magnetspektrometer des COSY-Beschleunigers.
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