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5. Der experimentelle Aufbau
Die dieser Arbeit zugrundeliegende Messung zur Photoproduktion neutraler Pionen am
Proton mit linear polarisierten Photonen im Bereich der (1232)–Resonanz wurde in den
Kapiteln 2 und 3 physikalisch und theoretisch motiviert. Im folgenden werden die einzelnen
experimentellen Komponenten dieses Experiments dargestellt.
Mit der Vorstellung des Mainzer Elektronenbeschleunigers MAMI (Abschnitt 5.1)
und der Photonenmarkierungsanlage (Glasgow–Tagger) (Abschnitt 5.2) werden zunächst
die beiden Standardwerkzeuge zur Produktion hochenergetischer, monochromatischer
Photonen vorgestellt. Danach wird die Erzeugung linear polarisierter Photonen im Energiebereich
der (1232)–Resonanz erläutert (Abschnitt 5.3). Nach einer Zusammenfassung
der Grundlagen der kohärenten Bremsstrahlung (Abschnitt 5.3.1) wird auf die
Beschreibung des eingesetzten A2–Goniometers eingegangen (Abschnitt 5.3.2). Daran
schließt sich eine Darstellung des Aufbaus und der Funktionsweise des verwendeten Photonenspektrometers
TAPS (Abschnitt 5.5) an. Mit den insgesamt 504 individuellen BaF 2–
Szintillatoren dieses Detektors, die um ein 10 cm langes Wasserstofftarget (Abschnitt 5.4)
angeordnet waren, erfolgte die Identifikation des produzierten 0 –Mesons über den Nachweis
seiner beiden Zerfallsphotonen. Im Anschluß an einen Abschnitt zur Meßelektronik
und Datenerfassung (Abschnitt 5.6) endet das Kapitel mit einer Zusammenfassung der
wichtigsten Parameter zur Experimentdurchführung.
5.1 Der Elektronenbeschleuniger
Der Mainzer Elektronenbeschleuniger MAMI (MAinzer MIkrotron) besteht in seiner jetzigen
Ausbaustufe (MAMI B) (siehe Abbildung 5.1) aus vier normalleitenden, linearen
Hochfrequenzbeschleunigungsstufen. Die Hohlraumresonatoren (engl.: cavities) dieser
Beschleunigungssektionen werden alle durch 2:5 GHz–Klystrone mit Leistung versorgt.
Elektronen aus einer 100 keV –Gleichstrom–Kanone werden in an die Beschleunigerfrequenz
angepaßte Elektronenpakete (Microbunches) im zeitlichen Abstand von 0:4 ns
vorverdichtet und in einen Linearbeschleuniger („Injektorlinac“) gebracht. Diese Vorbeschleunigerstufe
bringt die Elektronen auf eine Energie von 3:45 MeV. Damit sind
die Elektronen hinreichend relativistisch, um in die sich anschließende Kaskade aus drei
Rennbahn–Mikrotronen (engl.: Race Track Microtrons = RTM) injiziert zu werden.
Das Prinzip des Rennbahn-Mikrotrons beruht auf der mehrmaligen Benutzung einer
Linearbeschleunigerstruktur durch die Rückführung der Elektronen mit Hilfe zweier
180 –Umlenk–Dipole homogener Feldstärke. Aufgrund des Energiegewinns pro Beschleunigungsprozeß
vergrößern sich die Radien der Elektronenbahnen in den Umlenkmagneten
für jeden Umlauf, so daß Elektronen unterschiedlicher Energie in verschiedenen
Bahnen laufen. Eine geeignete Synchronisation sorgt für die gleiche Phase der
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