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High-precision mass measurements in the realm of the deformed shell closure N=152

Eibach, Martin Andreas

German Title: Hochpräzisionsmassenmessungen nahe des deformierten Schalenabschlusses bei N=152

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Abstract

The nuclear masses reflect the sum of all interactions inside a nucleus. Their precise knowledge can be used to benchmark nuclear mass models and to gain nuclear structure information. Penning-trap mass spectrometers have proven their potential to obtain lowest uncertainties. Uniquely located at a nuclear reactor, the double Penning-trap mass spectrometer TRIGA-TRAP is dedicated to measurements in the neutron-rich region. For a gain in sensitivity a non-destructive detection system for single ion mass measurements was adopted. This includes the implementation of a narrow band-pass filter tuned to the heavy ion cyclotron frequency as well as a cryogenic low-noise amplifier. For on-line mass measurements, the laser ablation ion source was equipped with a newly developed miniature radiofrequency quadrupole trap in order to improve the extraction efficiency. A more economic use of the radioactive material enabled mass measurements using only 10^15 atoms of target material. New mass measurements were performed within this work in the realm of the deformed shell closure N=152. Their implementation into the atomic-mass evaluation improved the uncertainty of more than 80 nuclides in the heavy mass region and simultaneously shifted the absolute mass of two alpha- decay chains.

Translation of abstract (German)

Die Masse eines Atomkerns spiegelt alle Wechselwirkungen in seinem Inneren wider. Es ist möglich, sie zum Test von Kernmassenmodellen zu benutzen und darüber hinaus mit ihrer Hilfe Informationen über die Kernstruktur zu erhalten. Penningfallen-Massenspektrometer haben in der Vergangenheit ihr Potential zum Erreichen höchster Präzision herausgestellt. Durch seine einzigartige Lage an einem Forschungsreaktor, wurde das Doppel-Penningfallen-Massenspektrometer TRIGA-TRAP eingerichtet, um Massenmessungen an neutronenreichen Nukliden durzuführen. Zur Erhöhung der Sensitivität wurde ein zerstörungsfreies Ionennachweissystem zur Durchführung von Massenmessungen an einzelnen Ionen implementiert. Dies umfasst den Aufbau eines schmalbandigen Filters, der auf die Zyklotronfrequenz schwerer Ionen angepasst ist, sowie eines rauscharmen kryogenen Verstärkers. Außerdem wurde die Effizienz der Laserablationsionenquelle durch den Einbau eines neuentwickelten kleinen Radiofrequenzquadrupols deutlich erhöht. Diese effizientere Nutzung des radioaktiven Materials erlaubt nun Massenmessungen mit nur 10^15 Teilchen Ausgangsmaterial. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Massenmessungen nahe des deformierten Schalenabschlusses bei N = 152 durchgeführt. Ihre Einbindung in die Atomic-Mass Evaluation verbesserte den Fehler von mehr als 80 Nukliden und verschob die absolute Masse von zwei alpha-Zerfallsketten.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Blaum, Prof. Dr. Klaus
Date of thesis defense: 4 December 2013
Date Deposited: 19 Dec 2013 12:45
Date: 2013
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
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