Im Bereich der Kern- und Elementarteilchenphysik stellen Streuexperimente die wesentlichen Mittel dar, Zusammensetzung und Verhalten von Materie zu erforschen. Zu diesem Zweck können Teilchen, zum Beispiel Protonen, auf Energien von heute bis zu 1 TeV pro Nukleon beschleunigt und dann auf ein Target geschossen werden. Durch die Beobachtung und zumeist aufwendige Analyse des Endzustandes können Informationen über die Stoßprozesse und damit über die Struktur der Teilchen und ihrer Wechselwirkungen erhalten werden. Bei Experimenten mit einem Ringbeschleuniger besteht die Möglichkeit, entweder ein externes oder ein internes Target zu verwenden. Beim externen Target wird der Strahl aus dem Ring extrahiert und auf das Target geschossen. Teilchen, die nicht mit dem Target wechselwirken, gehen dabei für das Experiment verloren. Das interne Target befindet sich hingegen direkt in der Flugbahn der zirkulierenden Teilchen im Strahlrohr. Teilchen, die nicht mit dem Target wechselwirken, stehen nach einem weiteren Umlauf erneut für eine Reaktion zur Verfügung, so daß mit geringeren Targetdichten gearbeitet werden kann. Der Einsatz eines internen Targets ist daher besonders sinnvoll, wenn Reaktionen unter Einzelstoßbedingungen untersucht werden sollen, gleichzeitig aber eine hohe Luminosität verlangt wird. Die Funktionsweise eines Clustertargets beruht darauf, daß das durch eine spezielle Düse strömende Gas adiabatisch expandiert und teilweise zu kleinen Mikro-Tröpfchen, den sogenannten Clustern, kondensieren kann. Ein Clustertarget zeichnet sich durch eine hohe, variable Targetdichte im Bereich von bis zu 1014 Atomen/cm3 und eine kleine, wohldefinierte Targetregion unter Beibehaltung von UHV-Bedingungen in der Streukammer aus. Bei Proton-Proton Streuexperimenten, die an der KFA Jülich im Rahmen des COSY-11 Experiments, zum Beispiel zwecks Untersuchung der Produktionsmechanismen von Mesonen nahe der Schwelle, durchgeführt werden, wird ein Wasserstoff-Clustertarget mit großem Erfolg eingesetzt. Basierend auf dem Konzept dieses Clustertargets, wurde ein weiteres entworfen. Ziel und Gegenstand dieser Arbeit war es, das Clustertarget aufzubauen und zu testen. In diesem Rahmen wurden systematische Untersuchungen zur Clusterproduktion durchgeführt. Im Besonderen wurden der Einfluß der Gastemperatur, des Gasdrucks und des Düsendurchmessers auf die Targetdichte detailliert untersucht. Dabei zeigte es sich, daß das Clustertarget besonders hohe Dichten erreichen kann, wenn sich das Gas vor der Expansion nicht mehr wie üblich im gasförmigen, sondern als unterkühltes Gas im flüssigen Zustandsbereich befindet. Darüber hinaus wurden bereits erste Testmessungen zur Produktion von Helium-Clustern durchgeführt.
Diplomarbeit im PostScript-Format (~2.8MB)