Erste isochrone Massenmessung kurzlebiger Nuklide am ...

40 5. Experimentdurchführung
Dazu wurden Einstellungen für die Nuklide 52 Cr und 44 V mit Hilfe eines Bleistrahls,
dessen magnetische Steifigkeit genau der der jeweiligen leichten Chromoder
Vanadiumisotope entsprach, untersucht. Aufgrund seines wesentlich größeren
Masse-zu-Ladungsverhältnisses, konnte und sollte der Bleistrahl bei den
untersuchten Einstellungen die Isochroniebedingung nicht erfüllen (da diese ja
für die neutronenarmen Chrom- und Vanadiumisotope gelten sollte). Aus dem
gemessenen Frequenzverlauf der Bleiionen konnte als Funktion ihrer (durch den
Elektronenkühler aufgeprägten) Geschwindigkeit die entsprechende Kurve für die
Nuklide berechnet werden, die jeweils die Isochroniebedingung erfüllen sollten.
Bei diesem Experiment konnte gezeigt werden, dass eine Skalierung der Magnetfelder
des ESR prinzipiell möglich ist, und dabei die Isochronie gut erhalten
bleibt. Zusätzlich hat sich gezeigt, dass die Absolutwerte der Umlaufzeiten dabei
von der Vorgeschichte der Magnete (d.h. welche Feldstärke vorher eingestellt
worden war) abhängen (siehe Abbildung 5.1). In der Folgezeit wurde daher in
Anlehnung an die Praxis am FRS ein festgelegtes Schema etabliert, nach dem die
Magnete (vor allem die Dipole) auf die gewünschten Felder eingestellt werden.
Dabei durchlaufen alle Magnete zunächst zweimal ihre Hysteresekurve (d.h. sie
werden im Wechsel auf verschwindende und maximale Feldwerte gestellt), bevor
schließlich der Sollwert angefahren wird. Dies hat zu einer wesentlich verbesserten
Reproduzierbarkeit der absoluten Umlaufzeiten geführt.
5.1.2 Erster Test mit Fragmenten
In einem weiteren Test wurden erstmals Umlaufzeiten exotischer Fragmente mit
dem beschriebenen Detektorsystem untersucht. Es wurde ein 52 Cr Strahl mit
Energien zwischen 415 und 440 MeV/u auf ein Target am Eingang des FRS fokussiert.
Der Fragmentseparator und der Experimentierspeicherring wurden einmal
auf den abgebremsten Primärstrahl und dann auf verschiedene Fragmente
eingestellt. Es wurden die vorher etablierten und mit dem Bleistrahl überprüften
ESR Einstellungen für 52 Cr und 44 V benutzt.
Zunächst wurde die Einstellung für 52 Cr mit diesem Strahl vermessen und dabei
die vorherigen Ergebnisse im Wesentlichen bestätigt. Danach wurden die Einstellungen
für neutronenarme Fragmente entsprechend dem oben beschriebenen
Verfahren (Durchlaufen der Hysteresekurve) eingestellt und erste Untersuchungen
mit Fragmenten durchgeführt. Wie erwartet, konnten ohne Degrader fast nur
langlebige leichtere Kerne beobachtet werden, da diese wesentlich größere Produktionsquerschnitte
haben als die oben genannten Sollfragmente.
Zur Produktion dieser kurzlebigen Kerne musste die Strahlintensität erhöht werden.
Um bei diesen Randbedingungen die Datenrate am Detektor in vertretbaren
Grenzen zu halten, indem man die langlebigen Nuklide unterdrückt, wurde in der
mittleren Fokalebene des FRS ein Degrader mit einer Flächenbelegung von etwa