\section{Einleitung}
\setcounter{footnote}{0}
\subsection{Motivation}
Winkelverteilungen von differentiellen Wirkungsquerschnitten und Polarisationsobservablen der elastischen Proton-Proton-Streuung wurden in der Vergangenheit nur bei diskreten Energien gemessen\footnote{Eine Ausnahme stellt \cite{GAR85} dar. In diesem Experiment wurde -allerdings nur f"ur einen einzigen, festen Winkel- kontinuierlich der Energiebereich von 500 MeV bis 1200 MeV vermessen.}. Daher sind die bisherigen Datens"atze, insbesondere im Energiebereich oberhalb 1200 MeV, l"uckenhaft und inkonsistent, wenn man sie als Funktion des Impulses bzw. der Energie betrachtet. \\
\indent Aufgrund der Gluon-Gluon-Wechselwirkung werden im nicht-perturbativen Bereich (d.h. im von EDDA abgdeckten Energiebereich) QCD-Rechnungen zu aufwendig. Dies f"uhrte zur Entwicklung effektiver Modelle. Zum Verst"andnis der starken Wechselwirkung im Rahmen der QCD und zur "Uberpr"ufung der Vorhersagen effektiver Modelle ist die pr"azise experimentelle Untersuchung der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung von gro\3er Bedeutung. \\ 
\indent Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit der Messung in sich konsistenter Anregungsfunktionen mit sehr kleinem relativen Fehler. Daher werden mit dem EDDA-Experiment der unpolarisierte, differentielle Wirkungsquerschnitt $d\sigma/d\Omega$ sowie die Analysierst"arke A$_\mathrm{000n}$ und die Spinkorrelationsparameter A$_\mathrm{00nn}$, A$_\mathrm{00sk}$ und A$_\mathrm{00ss}$ der Reaktion $\vec{p} \vec{p} \rightarrow p p$ "uber einen gro\3en Winkelbereich, d.h. 0 $\leq$ cos$\Theta_{cm} \leq$ 0,85 vermessen. \\
\indent Das EDDA-Experiment ist besonders zum Studium des kurzreichweitigen Anteils der Nukleon-Nukleon-Wech\-sel\-wir\-kung von Interesse. Im Mesonenaustauschbild wird der kurzreichweitige Anteil durch den $\rho$- und $\omega$-Meson-Austausch beschrieben. In dem von EDDA abgedeckten Energiebereich von T$_\mathrm{kin}$ = 1 GeV bis T$_\mathrm{kin}$ = 2 GeV h"angt die elastische Proton-Proton-Streuung besonders sensitiv von diesen kurzreichweitigen Kr"aften ab. Pr"azise Streudaten bieten daher die M"oglichkeit, die unterschiedlichen Beitr"age zum Zentral-, Spin-Spin- , Spin-Tensor- und Spin-Bahn-Potential zu ermitteln. \\
 Durch eine erhebliche Erweiterung von Umfang und Konsistenz des Weltdatensatzes der elastischen Proton-Proton-Streuung ergibt sich zudem die M"oglichkeit, die Genauigkeit existierender Streuphasenanalysen zu verbessern und ihren Geltungsbereich zu h"oheren Energien hin zu erweitern. Aufgrund der bisher ver"offentlichten Daten des EDDA-Experiments zum spingemittelten, differentiellen Wirkungsquerschnitts d$\sigma$/d$\Omega$ \cite{ALB96} konnte z.B. der Geltungsbereich der Streuphasenanalyse von Arndt et al. \cite{RAA97, RAA97b} von $\mathrm{T_{kin,max}}$= 1,6 GeV auf $\mathrm{T_{kin,max}}$= 2,5 GeV erweitert werden.\\
\indent Besonders interessiert die Frage der Existenz bzw. Nichtexistenz von dibaryonischen Resonanzen. Dibaryonen wurden erstmals im Rahmen von Quark-Bag-Modellen \cite{JAF75} vorhergesagt. Die QCD verbietet nicht, da\3 das Nukleon-Nukleon-System bei der Kollision kurzzeitig in exotische Zust"ande ($q^6, q^5q^1,$ $q^4q^2,$ $ ...$) "ubergeht. Diese w"urden sich als mehr oder weniger energiescharfe Resonanzstrukturen in den Observablen, speziell den Polarisationsobservablen, der elastischen Nukleon-Nukleon-Streuung zeigen. 
\begin{figure}[ht]
\begin{center}
\epsfig{file=Lomonfig2.eps,height=7.5cm}
\end{center}
\caption[Anregungsfunktion des Spinkorrelationsparameters A$_\mathrm{00nn}$]{Anregungsfunktion des Spinkorrelationsparameters A$_\mathrm{00nn}$ bei $\theta_\mathrm{cm}$ = 90$^\circ$ aus \cite{LOM97}. Gestrichelte Linie: Berechnung des Verlaufs von A$_\mathrm{00nn}$ aus SAID \cite{RAA97}. Durchgezogene Linie: Berechnung des Verlaufs von A$_\mathrm{00nn}$ nach SAID unter Hinzunahme einer in \cite{LFR86, GON87} vorhergesagten dibaryonischen Resonanz bei T$_\mathrm{kin}$ = 1945 MeV. Die Datenpunkte sind unter Hinzunahme einer vorl"aufigen Analyse von zwischen 1993 und 1995 an Saturne gemessenen Daten \cite{ALG97} SAID entnommen.}
\label{LomonPlot}
\end{figure}
Eindeutige experimentelle Hinweise auf eine m"ogliche Existenz von dibaryonischen Resonanzen stehen noch aus. Erste experimentelle Hinweise (vgl. Abb. \ref{LomonPlot}) \cite{BAL93, LOM97, SHI89} bed"urfen einer weiteren experimentellen "Uberpr"ufung. Die Messung von Anregungsfunktionen der elastischen Proton-Proton-Streuung mit hoher relativer Genauigkeit und hoher Energiesch"arfe "uber einen weiten Energie- und Raumwinkelbereich, wie sie mit dem EDDA-Experiment durchgef"uhrt wird, ist ein besonders sensitives Verfahren zur Kl"arung dieser Frage.


\subsection{Aufbau und Stand des EDDA-Experimentes}  
\label{Trigger}
Der EDDA\--Detektor besteht aus zwei zylindrischen, konzentrisch zum COSY-Strahlrohr angeordneten Szintillatorhodoskopen, die im folgenden Innen-- und Au\3enschale genannt werden. Aufbau und Funktion von Innen-- und Au\3enschale des EDDA-Detektors werden in den Abschnitten \ref{AussenSchale} und \ref{InnenSchale} n"aher beschrieben. Als Target steht sowohl ein Feststofftarget als auch ein polarisiertes Atomstrahltarget zur Verf"ugung. Eine Besonderheit des EDDA-Experimentes ist die M"oglichkeit, w"ahrend der Beschleunigungsphase des COSY-Beschleunigers zu messen. 
In Phase 1 des EDDA-Experimentes wird ein sehr d"unnes CH$_2$-F"adchentarget von 5 $\times$ 4 $\mu$m$^2$ Querschnitt verwendet. In Phase 2 wird ein polarisierter Atomstrahl als Target verwendet. Der Durchmesser des polarisierten Atomstrahls betr"agt 11,5 mm (FWHM), seine Fl"achendichte liegt bei 2 $\times$ 10$^{11}$ Protonen / cm$^2$. Aufgrund der geringen Targetdichten wird der Strahl je Umlauf im Beschleunigerring durch Kleinwinkel- und Energiestreuung so wenig gest"ort, da\3 je Me\3zyklus 10$^7$ bis 10$^8$ Strahluml"aufe m"oglich sind. Dabei stellt jeder Me\3zyklus eine in sich geschlossene Messung einer Anregungsfunktion "uber den gesamten abgedeckten Winkelbereich hinweg dar. Die "Uberlagerung einer gro\3en Zahl derartiger Me\3zyklen, die sogenannte Multipass-Technik \cite{HIN89}, bietet den Vorteil, da\3 in einer in sich geschlossenen Messung f"ur den gesamten COSY-Energiebereich der gesamte abgedeckte Raumwinkelbereich vermessen werden kann. Dadurch entfallen die Probleme einer relativen Normierung von Teilmessungen. Voraussetzung f"ur die hohe Me\3genauigkeit w"ahrend der Beschleunigungsrampe ist eine genaue "Uberwachung von Strahllage (vgl. Abschnitt \ref{Strahllageueberwachung}) und Luminosit"at. Zur Luminosit"atsmessung stehen zwei voneinander unabh"angige Luminosit"atsmonitore zur Verf"ugung: Zum einen erfolgt die Lumionosit"atsbestimmung unter Ausnutzung der elastischen Proton-Elektron-Streuung durch den Nachweis der sogenannten $\delta$-Elektronen mit Halbleiter-Sperrschichtz"ahlern. \\
\indent Eine zweite, unabh"angige Methode zur Bestimmung der Luminosit"at basiert auf der Messung des Sekund"arelektronenstroms, der durch die Strahl-Target-Wechselwirkung ausgel"ost wird. Der Sekund"arelektronenstrom ist proportional zur im F"adchentarget deponierten Energie. Die Abh"angigkeit des Sekund"arelektronenstroms von der Strahlenergie kann mit Hilfe einer modifizierten Bethe-Bloch-Gleichung (``restricted energy loss'', siehe \cite{PDB}) berechnet werden.\\
Die Normierungsfaktoren, die mit beiden Verfahren gemessen werden, stimmen dabei "uber den gesamten Energiebereich mit einer relativen Abweichung von weniger als 2,5 \% "uberein.
\begin{figure}
\begin{center}
\epsfig{file=eddadetektor.eps,height=6.5cm}
\end{center}
\caption[Skizze des EDDA-Detektors]{Skizze des EDDA-Detektors: {\bf S}
  Stablage, {\bf R} Halbringe der Au\3enschale, {\bf FR} Faserringe der
  Au\3enschale, {\bf I} Innenschale (vereinfachend zwei- statt vierlagig dargestellt), {\bf P} exemplarische Teilchenbahnen
  eines elastischen pp-Streuereignisses}
\label{EDDA}
\end{figure}

\subsubsection{Die Au"senschale des EDDA-Detektors}
\label{AussenSchale}
Die Au\3enschale des EDDA-Detektors ist aus zwei Lagen aufgebaut (vgl. \cite{WOL96}):

\begin{itemize}
\item Die untere Lage besteht aus 32 parallel zum Strahl konzentrisch zum Strahlrohr angeordneten Szintillator-St"aben\footnote{Bicron BC-408}. Die St"abe werden an beiden Enden "uber angeklebte Kunststoff-Lichtleiter mit Photomultipliern ausgelesen. Mit Hilfe dieser St"abe kann der Azimutwinkel $\varphi$ bestimmt werden. Die Formgebung der St"abe ist dabei so gew"ahlt, da\3 ein ionisierendes Teilchen, das durch die Stablage fliegt, in mindestens zwei St"aben genug Energie deponiert, um ein eindeutig nachweisbares Signal hervorzurufen. Durch Vergleich der Signalamplituden kann dann der Durchtrittsort mit einer Winkelaufl"osung bestimmt werden, die erheblich h"oher als die durch die Granularit"at der Au\3enschale vorgegebene Winkelaufl"osung ist.
\item Die Stablage ist von der sogenannten Ringlage umgeben. Sie besteht aus $2 \; \times \; 29$ Szintillator-Halbringen, die zur Bestimmung des Polarwinkels $\theta$ dienen. Ausgelesen werden auch diese Ringe mittels Kunststoff-Lichtleitern und Photomultipliern. Die Breite der Ringe ist so bemessen, da\3 sie gleiche Raumwinkelbereiche im Schwerpunktsystem abdecken. Auch bei den Ringen wurde die Form so gew"ahlt, da\3 ein Teilchen, das die Ringlage durchtritt, in mindestens zwei Ringen ein Signal verursacht, so da\3 auch hier durch Vergleich der Signalamplituden die Winkelaufl"osung gegen"uber der Detektorgranularit"at erheblich verbessert werden kann. Eine konstruktive Ausnahme bilden die letzten neun Ringe  ($\theta_{Lab}\approx$54$^o$ ... $\approx$72$^o$). Da in diesem Winkelbereich die Dicke ($\Delta$z) der Ringe f"ur eine Fertigung aus Plastikszintillatormaterial zu niedrig ist, wurden diese Ringe aus szintilliernden Fasern hergestellt. Die Auslese erfolgt mittels Multianoden-Photomultipliern, wobei jeweils zwei Halbringfasern auf einen Photomultiplierkanal zusammengefa\3t werden. Jeweils vier Paare von Halbringfasern bilden einen Halbring.
\end{itemize}
Die Konzeption der Au\3enschale erlaubt dar"uberhinaus unter Nutzung einfacher kinematischer Zusammenh"ange einen effizienten und schnellen Online-Trigger zu realisieren \cite{SCH95}.
\begin{itemize} 
\label{TriggerBedingung}
\item Die gestreuten Protonen liegen in einer Ebene mit dem Teilchenstrahl. Die Differenz der Azimutwinkel beider Ejektile mu\3 also 180$^\circ$ betragen. Dies entspricht der Forderung, da\3 gegen"uberliegende St"abe in der Au\3enschale von den Ejektilen getroffen werden. ({\em Koplanarer Trigger})
\item Haben die Ejektile gleiche Masse und findet die Reaktion an einem ruhenden Target statt (was f"ur die Reaktion pp$\rightarrow$pp an EDDA erf"ullt ist), gilt f"ur die Polarwinkel der Ejektile zus"atzlich:
      \begin{displaymath}
      \tan{\theta_1} \cdot \tan{\theta_2} = 1/\gamma^2_{\mathrm{cms}},
      \end{displaymath}
wobei $\gamma_{\mathrm{cms}}$ der Lorentzfaktor der Schwerpunktsbewegung ist ({\em Kinematischer Trigger}).
\end{itemize}

\subsubsection{Die Innenschale des EDDA-Detektors}
\label{InnenSchale}

Die Innenschale des EDDA-Detektors ist ein zylindrisches, konzentrisch zum COSY-Strahlrohr angeordnetes Hodoskop aus 640 szintillierenden Fasern. Die Fasern sind in vier helixf"ormigen Lagen abwechselnden Wicklungssinns angeordnet. Dabei sind die Fasern so angeordnet, da\3 jedes am Target elastisch gestreute Proton in mindestens einer Faser je Wicklungssinn genug Energie deponiert, um es mit hoher Wahrscheinlichkeit nachweisen zu k"onnen. Dies er\-m"og\-licht eine eindeutige Rekonstruktion des Durchsto\3ungspunktes und zusammen mit der Au\3enschale die Bestimmung des Reaktionsvertex jeder einzelnen Reaktion\footnote{Eine Rekonstruktion des (mittleren) Vertexpunktes eines gro\3en Ensembles von Reaktionen ist bereits vor Einbau der Innenschale mit der Au\3enschale alleine m"oglich gewesen \cite{ROH97}.} (vgl. Abschnitt \ref{AbschnittVertexRekonstruktion}).
Die 640 szintillierenden Fasern der Innenschale werden einzeln mit Vielkanal-Photomultipliern ausgelesen, deren Signale mit Hilfe des LeCroy PCOS \Roman{PCOS_VERSION}\footnote{{\bf P}roportional {\bf C}hamber {\bf O}perating {\bf S}ystem} - Systems weiterverarbeitet. Weitere Informationen zur Innenschale des EDDA-Detektors sowie ihrer Komponenten und Front-End-Elektronik finden sich in Kapitel \ref{InnenSchale}. 

\subsection{Thema}
Nach einem "Uberblick "uber die elastische Proton-Proton-Streuung wird im Rahmen dieser Arbeit die Konzeption der Innenschale des EDDA-Detektors (Kapitel \ref{InnenSchaleKapitel}) beschrieben. Anschlie\3end werden vorbereitende Messungen zur Untersuchung des Strahlungsuntergrundes am EDDA-Strahlplatz (COSY TP2) und seiner Auswirkungen auf die Innenschale vorgestellt. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Aufbau der Innenschale. Hierbei wird insbesondere auf die zahlreichen Ma\3nahmen zur Qualit"atsoptimierung und Funktions"uberwachung w"ahrend der Montage eingegangen. \\
\indent Nach der Integration der Innenschale in den bestehenden EDDA-De\-tek\-tor\-auf\-bau im Sommer 1996 und der Erweiterung des EDDA-Detektors um ein polarisiertes Atomstrahltarget im Fr"uhjahr 1997 konnten in den EDDA-Strahlzeiten vom Dezember 1996 und Mai/Juni 1997 neben der Sammlung erster Erfahrungen im Betrieb von Innenschale und polarisiertem Atomstrahltarget Anregungsfunktionen und Winkelverteilungen des differentiellen Wirkungsquerschnittes $d\sigma$/d$\Omega$ im Impulsbereich von 728 MeV/c bis 3333 MeV/c gemessen und Verfahren zur Vertexrekonstruktion beim Einsatz des Atomstrahltargets erprobt werden. Die Ergebnisse dieser Mesungen werden in Kapitel \ref{KapitelMessErgebnisse} vorgestellt. Im November 1997 wurde schlie\3lich erstmals die Messung von Anregungsfunktionen der Analysierst"arke A$_\mathrm{000n}$ mit dem polarisierten Atomstrahltarget durchgef"uhrt. \\
\indent Eine Erweiterung des von EDDA abgedeckten Polarwinkelbereiches ist bei hohen Strahlenergien sowie vor dem Hintergrund einer geplanten Erweiterung des Atomstrahltargets um eine Speicherzelle und geplanter Messungen der Reaktion $p p \; \rightarrow \; d \pi^+$ w"unschenswert. Das Konzept einer Detektorerweiterung f"ur den Winkelbereich $\Theta_{Lab} \leq 10^\circ$ wird in Kapitel \ref{ErWeiterung} vorgestellt.

%%% Local Variables: 
%%% mode: fundamental
%%% TeX-master: "doc"
%%% End: 









