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Ulrich Frankenfeld

• Im NA49-Experiment wird der hadronische Endzustand von Kern und Protonen induzierten Reaktionen gemessen, um die Eigenschaften von Kernmaterie unter extremen Bedingungen zu untersuchen. Dabei stellt die Flugzeitmessung ein wichtiges Instrument zur Teilchenidentifizierung dar. Der von Yu.N. Pestov 1971 erstmal vorgestellte und nach ihm benannte Pestov-Zähler ist ein gasgefüllter Parallelplatten-Zähler, der im Funken/Überschlag-Modus betrieben wird. Die Besonderheit dieses Zählers ist die Lokalisierung der Entladung, die durch eine Anode aus halbleitendem Glas mit einem hohen spezifischen Widerstand und ein Zählgas mit großer Photonen-Absorption erreicht wird. In der Protonenstrahlzeit 1997 wurde der PesTOF-Detektor (Pestov Time Of Flight) bestehend aus zwölf einzelnen Zählern, erstmals im Vertex-1 Magneten des NA49-Experimentes eingesetzt. Neben der guten Zeitauflösung sind die Unempfindlichkeit gegenüber dem magnetischen Feld und die gute Ortsauflösung die auch bei großen Spurdichten ein korrektes Zuordnen der Treffer ermöglicht, die Voraussetzungen für diesen Einsatz. Der kinematische Akzeptanzbereich für die Identifikation von Pionen liegt bei Rapiditäten von y ~ 2-5 - 3 und Tranzversalimpulsen von pt <= 500 MeV/c. Der Akzeptanzbereich der Kaonen liegt bei einer Rapidität von y ~ 2 und Tranzversalimpulsen von pt <= 500 MeV/c. Der Detektor konnte über den gesamten Zeitraum stabil und zuverlässig betrieben werden. Die gemessene gaußförmige Zeitauflösung beträgt 78 ps, wobei die Hochspannung die 1.5fache Schwellenspannung betrug. Neben dem gaußförmigen Anteil der Zeitauflösung zeigt der Detektor jedoch auch einen asymmetrischen nicht gaußförmigen Anteil ("Tail"). Aufgrund einer verzögerten Funkenentwicklung im Zähler liegen etwa 12.6% der Signale außerhalb der gaußförmigen Verteilung bzw. sind etwa 4% der Signale um mehr als 500 ps verspätet. Neuere Untersuchungen mit anderen Zählgasen und Zählergeometrien haben gezeigt, dass der Anteil der verzögerten Signale in Zukunft deutlich reduziert werden kann. Der Verlauf der gemessenen pt und mt-Verteilungen der identifizierten Kaonen und Pionen kann durch Simulationen mit dem VENUS-Modell reproduziert werden. Mit der möglichen Verbesserung der Zeitauflösung und dem geplanten Ausbau des PesTOF-Detektors mit bis zu 80 einzelnen Zählern wird der Impuls- und Akzeptanzbereich, in dem Teilchen identifiziert werden können, deutlich vergrößert werden. Die Messungen dieser Arbeit geben einen Ausblick darauf dass es in Zukunft möglich sein wird, relevante physikalische Größen mit dem PesTOF-Detektor im NA49-Experiment zu messen. Insbesondere in nicht symmetrischen Stoßsystemen ist der Einsatz von Flugzeitdetektoren in dem rückwärtigen kinematischen Bereich der Reaktion interessant. Mit den in dieser Arbeit gefundenen positiven Eigenschaften und den sich abzeichnenden Modifikationen am Zählgas und Zähler ist der Pestov-Zähler ein interessanter Detektor für zukünftige Experimente.