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The 6-fold segmented MINIBALL module : simulation and experiment

Gund, Christoph

German Title: Das sechsfach segmentierte MINIBALL-Modul : Simulation und Experiment

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Abstract

MINIBALL, das neue Gammaspektrometer für REX-ISOLDE und andere Experimente mit radioaktiven Strahlen besteht aus 42 gekapselten, sechsfach segmentierten Germaniummodulen vom EUROBALL-Typ. Je drei Module sind in einem Kryostaten zusammengefasst (3-Cluster). Durch die hohe Effizienz des Spektrometers wird Gammaspektroskopie bei niedrigen Strahlintensitäten erst möglich. Aufgrund der hohen Granularität erreicht man trotz der grossen Geschwindigkeit, bei der die Gammaquanten abgestrahlt werden, eine gute Energieauflösung der dopplerkorrigierten Linien. Die physikalischen Grenzen der Detektorgranularität wurden in detaillierten Simulationen mittels Pulsformanalyse der Vorverstärkersignale und anhand der Energieverteilung in den Segmenten untersucht. Algorithmen zur Bestimmung des Eintrittspunktes des Gammaquants in den Detektor wurden entwickelt. Besondere Aufmerksamkeit kam dabei der Anwendung dieser Algorithmen auf den 3-Cluster zu. Eine Ortsauflösung des Eintrittspunkts des Gammaquants von 10 mm auf 10 mm wurde erzielt und experimentell bestätigt. Aus der Ortsauflösung wurden Vorhersagen über die erreichbare Energieauflösung von dopplerkorrigierten Linien abgeleitet. In einem Testexperiment wurden die Probleme bei Experimenten mit niedriger Strahlintensität und inverser Kinematik untersucht. Der Einsatz von MINIBALL Modulen und dem REX-ISOLDE PPAC erlaubte es, diese Probleme zu lösen und eine gute Energieauflösung und Untergrundreduktion zu erzielen.

Translation of abstract (English)

MINIBALL, the new gamma-ray spectrometer for REX-ISOLDE and other radioactive beam experiments consists of 42 encapsulated, six-fold segmented germanium modules of the EUROBALL geometry, clustered in cryostats of three modules (3-Cluster). The high full-energy-peak efficiency of the spectrometer allows gamma-ray spectroscopy of low intensity beams, the high granularity permits a good energy resolution after Doppler correction, in spite of the high velocity of the gamma-emitting reaction products. Detailed simulations were performed to investigate the physical limits of the detector granularity using the segment energies and pulse-shape analysis. Algorithms to locate the gamma-ray entry point into the detector were developed. Special attention was paid to the application of these algorithms to the 3-Cluster detector. A position resolution of the gamma-ray entry point of 10 mm times 10 mm was obtained and experimentally verified. Finally predictions for the energy resolution after Doppler correction were deduced. An experiment was performed to investigate the problems of low-intensity experiments in inverse kinematics. The use of the MINIBALL germanium modules in conjunction with the REX-ISOLDE PPAC allowed to solve these problems, a good energy resolution and a significant background suppresion could be achieved.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schwalm, Prof. Dr. Dirk
Date of thesis defense: 2 May 2000
Date Deposited: 31 Jan 2001 00:00
Date: 2000
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Gammaspektroskopie, Neutronenreicher Kern, Germaniumdetektor, Doppler-Verbreiterung
Uncontrolled Keywords: Erhöhung der Detektorgranularität , Pulsformanalyse , exotische Kerne , Simulation der Detektorpulse , Segmentierunggamma-ray spectroscopy , exotic nuclei , germanium detector , Doppler broadening , enhanced detector granularity
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