English Title: A detector system for charge-changing and fragmentational experiments on stored ions

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Abstract

In dieser Arbeit wurde ein Detektorsystem für die neue hochauflösende Experimentierstrecke für Elektron-Ion-Stoßprozesse am Heidelberger Schwerionenspeicherring TSR entwickelt. Dafür wurden als mögliche Detektormaterialien sowohl ein CVD-Diamantchip als auch ein YAP:Ce Szintillator untersucht. Der Diamant zeigte ein ausgezeichnetes Zeitverhalten, ist jedoch leider durch starke Polarisationseffekte unter Beschuß mit Ionen nicht verwendbar. Der YAP:Ce Kristall zeichnet sich durch schnelle Pulse, eine große Lichtausbeute und eine hohe Strahlungsresistenz aus. Es wurde eine Anordnung realisiert, die es erlaubte den YAP:Ce Szintillator direkt im Ultrahochvakuum mit optischer Auslese über geeignete UV-Lichtleiter zu betreiben. Weiterhin wurde die Vakuumkammer geplant und in Betrieb genommen, mit deren Hilfe Umladungs- und Fragmentationsprodukte an einem Hauptdipolmagneten des TSR nachgewiesen werden können. Mit dem neuen Detektorsystem lassen sich nicht nur atomare Umladungsprodukte, sondern auch moleku-lare Fragmente nachweisen, die im Dipol extrem abgelenkt werden und daher bereits innerhalb seines Magnetfelds nachgewiesen werden müssen. Da der Detektor direkt im Vakuum des TSR betrieben wird, ist kein Folienfenster zum Vakuumabschluß nötig und es können auch noch relativ langsame Umladungsprodukte nachgewiesen werden. Zuletzt wurden mit Komponenten der bei-den Detektoren Testmessungen durchgeführt, die zeigten, daß das Detektorsystem die gestellten Anforderungen gut erfüllt. In einer Messung mit einem der Detektoren wurden erstmals in einem Speicherring Daten zur einfachen und doppelten Elektronen-Stoßionisation eines berylliumartigen Ions (F5+) gewonnen.

Translation of abstract (English)

In this work a detector system for the new high-resolution experimental section at the heavy ion storage ring TSR in Heidelberg was developed. A CVD diamond chip and a YAP:Ce scintillator have been studied as possible detector materials. The diamond showed an excellent timing, but due to strong charging effects under ion bombardment it is not usable for this application. The YAP:Ce crystal showed fast response, high light output and good radiation resistivity. An arrangement was realised that allows the YAP:Ce scintillator to be operated in the ultra high vacuum environment of the TSR with optical readout via suitable UV-light guides. Further on the vacuum chamber was designed and put in operation. Via this chamber products of charge-changing and fragmentational processes could be detected at a bending magnet of the TSR. With the new detector system it is not only possible to detect products of charge-changing processes in atomic ions, but also to detect molecular fragments, which have to be detected within the high magnetic field of the dipole due to their strong deflection. Due to the operation of the detector in the TSR vacuum no window-foil for vacuum separation is needed. As a result even relatively slow products could be detected. Recently the components of the detectors have been tested in measurements that showed that the detector system fulfills the requirements for use at the TSR. In a measurement with one of the detectors for the first time in a storage ring data was taken for single and double electron impact ionization an a beryllium like ion (F5+).