Die Kernstruktur fern der stabilen Isotope zeigt nicht vorhersagbare und sehr interessante Effekte, wie Deformation und Halo-Kerne. Ein vollständiges und einheitliches Verständnis dieser Beobachtungen ist benötigt um Viel-Körper-Effekte und die Kräfte zwischen nuklearen Komponenten besser zu verstehen.

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wird das nukleare Schalenmodell benutzt um Kernstruktur zu beschreiben. Die Wirkungsquerschnitte von Ein-Nukleon Knockout Reaktionen hängen vom Zustand ab in dem sich das Nukleon vor der Reaktion befand. Daher kann die Aussagekraft von theoretischen Modellen überprüft werden, indem theoretische und experimentell gemessene Ergebnisse verglichen werden. Frühere Messungen deuten darauf hin, dass der Reduktionsfaktor zwischen theoretischen und experimentellen Wirkungsquerschnitten mit zunehmender Asymmetrie zwischen Protonen- und Neutronenzahl abnimmt. Wirkungsquerschnitte von Ein-Nukleon Knockout von (10-12)C und Ein-Proton Knockout von 9C wurden in inverser Kinematik bestimmt. Im Fragment Separator FRS im GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung wurden Reaktionsprodukte bei Energien von etwa 1670 MeV/nukl. separiert und identifiziert. Die untersuchten Reaktionen lieferten die Wirkungsquerschnitte sigma_exp: sigma_exp(12C-n) = 49.44 +/- 0.88 mb, sigma_exp(11C-n) = 24.44 +/- 0.21 mb, sigma_exp(10C-n) = 20.21 +/- 0.28 mb, sigma_exp(9C-p) = 51.10 +/- 1.35 mb. Im Vergleich mit theoretischen Werten die auf der Eikonal Näherung basieren, wurden folgende Reduktionsfaktoren R_s = \sigma_exp/sigma_th bestimmt: R_s(12C) = 0.51 +/- 0.01, R_s(11C) = 0.47 +/- 0.01, R_s(10C) = 0.46 +/- 0.03, R_s(9C) = 1.00 +/- 0.03.

Mit Ausnahme des Ein-Proton Knockouts ist R_s nahezu unabhängig vom Proton-Neutron-Verhältnis. Abgesehen vom Reduktionsfaktor beschreiben die Schalenmodell Berechnungen in der Eikonal Näherung die Daten gut. Zwar wurde ein leicht abnehmender Trend des Reduktionsfaktors für zunehmenden Neutronenmangel gefunden, aber die Entwicklung der Faktoren ist weiterhin flach. Vergleiche des Impulsübertrags vom entfernten Nukleon zum Reaktionsprodukt zeigten eine Übereinstimmung mit der experimentell gemessenen Impulsverteilung und bestätigen damit, dass die Knockout-Reaktion mit den Annahmen der Eikonal Näherung korrekt modelliert wird.

Bei der GSI ist eine neue Beschleunigeranlage, die Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR), im Bau. Diese Anlage zielt auf höhere Strahlenergien und Intensitäten ab. Dadurch soll die Erforschung von exotischen Ionen ermöglicht werden, die zum jetzigen Stand in Experimenten nicht oder nur bei sehr niedriger Statistik erzeugt und identifiziert werden können. Höhere Strahlintensitäten verlangen von den Detektoren entlang der Strahlführung beim Produktionstarget am Eingang des Super-FRS höheren Anforderungen stand zu halten. Teilchen Detektor Kombinationen (PDC), bestehend aus verschiedenen Detektoren, die jeweils bei verschiedenen Intensitäten arbeiten, werden benutzt um den Ionenfluss zu messen.

Innerhalb des Umfangs dieser Dissertation wurden Prototypen einer Ionisationskammer (IC) und eines Sekundärelektronen Monitors (SEM), die für FAIR entwickelt wurden, als auch mono- und polykristalline Diamant Detektoren getestet. Die Funktionalität und Leistungsfähigkeit aller Detektoren wurde untersucht im Fall der Bestrahlung mit einem quasi-kontinuierlichen 12C Strahl mit 62MeV/nukl. und Intensitäten in der Größenordnung von 10^5 - 10^7 Teilchen pro Sekunde. Ein gespillter 124Xe Strahl mit 200 MeV/nukl. und Intensitäten von 10^3 - 10^6 Teilchen pro Spill wurde genutzt um die niedrigst mögliche Unsicherheit der Kalibrierung des IC-Prototypen zu bestimmen. Alle untersuchten Detektoren bewiesen ihre volle Funktionalität und eine lineare Antwort in Abhängigkeit zu verschiedenen Strahlintensitäten. Eine Unsicherheit der IC-Kalibrierung von unter 1% wurde erreicht. Der SEM zeigte eine lineare Antwort für Intensitäten des Kohlenstoffstrahls größer als 150 kHz. Eine direkte Kalibrierung des SEM mit einem monokristallinen Diamant Detektor als Referenz lieferte eine Unsicherheit von etwa 5.1%. Der monokristalline Diamant Detektor bewies eine Zähleffizienz von 100% im Vergleich mit einem Plastik Szintillator. Erste Zeichen von Strahlungsschäden wurden nach Absorbieren einer Dosis von etwa 25 kGy sichtbar. Der polykristalline Diamant Detektor zeigte eine Zähleffizienz von 95 +/- 2 % bei Intensitäten bis zu 700 kHz und eine intensitätsabhängige Abnahme der Effizienz für höhere Intensitäten. Andererseits zeigte dieser Detektor keine Strahlungsschäden nach Absorption einer Dosis von über 4 MGy.

Zusammenfassend haben alle untersuchten Detektoren ihre Eignung als Bestandteil einer FAIR-PDC bewiesen. Die Nutzung des polykristallinen Diamond Detektors als Referenz Detektor für die Kalibrierung von IC und SEM wird die Häufigkeit des Zutritts der Stahlführung für Instandhaltungsarbeiten reduzieren. Regelmäßige Überprüfungen der Effizienz des polykristallinen Diamant Detektors mit einem monokristallinen Diamant Detektor wird eine niedrige Unsicherheit der gemessenen Zählraten gewährleisten. Weiterhin wurde gezeigt, dass die Kalibrierung des IC-Prototypen mit einer hohen Genauigkeit möglich ist. Die Genauigkeit der Zählraten, die mit dem SEM gemessen wurden, war durch die niedrige Ordnungszahl des im Testexperiment genutzten Kohlenstoffstrahls limitiert. Eine höhere Genauigkeit ist erwartet, wenn der SEM mit Ionen höherer Ordnungszahlen bestrahlt wird.