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Ernst Hellbär

• Das CBM-Experiment an der Forschungseinrichtung FAIR in Darmstadt wird in Zukunft das Phasendiagramm der QCD im Bereich von niedrigen bis moderaten Temperaturen und hohen Baryondichten untersuchen und dabei mit hadronischen und elektromagnetischen Sonden eine Vielzahl an Observablen messen. Um Elektronen und Positronen von geladenen Pionen effizient zu unterscheiden werden mehrere Lagen von Übergangsstrahlungsdetektoren auf Basis von Vieldrahtproportionalkammern verwendet. Bei den hohen Reaktionsraten des CBM-Experiments von bis zu 10MHz am target sind schnelle Detektoren notwendig um die vielen Teilchen mit einer hohen zeitlichen Auflösung nachzuweisen. Aus diesem Grund werden am IKF der Goethe-Universität dünne MWPCs ohne zusätzliche Driftregion entwickelt, für die ein Eintrittsfenster aus dünner Mylarfolie mit einer kleinen Absorptionswahrscheinlichkeit der TR-Photonen in Betracht gezogen wird. Bei großen Detektoren beult sich ein dünnes Folienfenster bereits bei Druckunterschieden von einigen Mikrobar aus, was eine Variation der Gasverstärkung zur Folge hat. Mit Garfield-Simulationen wurde die relative Änderung der Gasverstärkung in Abhängigkeit der Ausbeulung des Eintrittsfensters für Detektoren der Größe 4+4 mm, 5+5mm und 6+6mm mit den Gasgemischen Xe(80%)/CO2(20%) und Xe(90%)/CO2(10%) bestimmt. Um eine Gain-Stabilität von Δ,G = +/- 10% zu gewährleisten, beträgt die maximale Ausbeulung des Folienfensters durchschnittlich 120 μm +/- 5 μm bei der 4+4mm Kammer, 137 μm +/- 5 μm bei der 5+5mm Kammer und 154 μm +/- 6 μm bei der 6+6mm Kammer unabhängig vom Gasgemisch. Diese Ergebnisse stellen eine große Herausforderung für die Detektorentwicklung und -konstruktion dar. Eine Möglichkeit die Ausbeulung des Folienfensters zu minimieren ist ein geeigneter Aufbau, der die Folie verstärkt. Eine weitere Herangehensweise ist die Entwicklung einer Korrekturmethode, die die Gasverstärkung bzw. die gemessenen Signale abhängig von verschiedenen Drücken, Druckunterschieden und der damit verbundenen Ausbeulung des Eintrittsfensters korrigiert, wodurch die Signale reproduzierbar und vergleichbar werden. Weiterhin wurden die Elektron-Driftzeiten für die drei Kammergeometrien simuliert um eine Aussage über die Zeitauflösung des Detektors zu machen. Die Driftzeiten unter Verwendung eines Xe(90%)/CO2(10%) Gasgemischs sind dabei grundsätzlich größer als mit Xe(80%)/CO2(20%) und führen zu Zeitauflösungen von Δt ~ 40 ns bzw. Δt ~ 30 ns. Die maximalen Driftzeiten am äußeren Rand der Detektoren sind für alle Detektorgeometrien mit beiden Gasgemischen sehr klein im Vergleich zu den erwarteten durchschnittlichen Teilchenraten. Daraus folgt, dass die Zeitauflösung der untersuchten Detektoren die Erwartungen mit Hinblick auf die Reaktionsraten des CBM-Experiments erfüllt.