Die Photonenmarkierungsanlage für das Crystal-Barrel/TAPS-Experiment an ELSA

Abstract

Mit dem CBELSA/TAPS-Experiment werden im Rahmen des SFB/TR 16 Messungen von Einfach- und Doppelpolarisationsobservablen in der Photoproduktion durchgeführt. Die Energie der benötigten hochenergetischen, polarisierten Photonenstrahlen wird mit Hilfe eines so genannten "Tagging-Systems" bestimmt.<br /> Das im Rahmen dieser Arbeit aufgebaute Tagging-System ermöglicht die Energiemarkierung der Photonen in einem Energiebereich von 0,021 E₀ bis 0,871 E₀ mit einer Zeitauflösung von 0,240 ns und einer Energieauflösung von 0,1% E₀ bis 0,4% E₀. Die erreichte Zeitauflösung erlaubt es, das Tagging-System als Zeitreferenz für die übrigen Experimentkomponenten zu verwenden.<br /> Mithilfe von umfangreichen, dedizierten Messungen und ausführlichen Simulationsrechnungen wurde die Energiekalibration für die Photonenmarkierungsanlage durchgeführt, wobei auch der Einfluss der verschiedenen Strahllageparameter des primären Elektronenstrahls auf die zu erreichende Energieauflösung berücksichtigt wurde.<br /> Zur Berechnung von Wirkungsquerschnitten mit dem CBELSA/TAPS-Experiment ist die Kenntnis des Photonenflusses am Experimenttarget nötig. Bei der Bestimmung des Photonenflusses spielt die Photondefinitionswahrscheinlichkeit P eine zentrale Rolle, die angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit zu einem Signal aus dem Tagging-System das zugehörige Photon im Photonenstrahl am Produktionstarget vorhanden ist. Unter Berücksichtigung der zu beachtenden Untergrundereignisklassen und deren Beitrag sowie des Einflusses weiterer Effekte (Detektorelektronik) konnte eine Vorschrift für die Bestimmung von P gefunden werden, die bei Tagging-Raten von von 1 MHz bis 10 MHz konsistente Resultate liefert. Ein relativer systematischer Fehler P wurde bestimmt.<br /> Darüber hinaus wurde eingehend untersucht, welche Auswirkungen die Kollimation und die Divergenz des Photonenstrahls auf die Anzahl der tatsächlich im Experiment zur Verfügung stehenden Photonen und damit auf das maximal erreichbare P haben. Die experimentell schon beobachtete Energieabhängigkeit sowie die Abhängigkeit der Photondefinitionswahrscheinlichkeit P vom Radiatortyp konnte so erklärt werden.