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Installation and operation of a radio-frequency quadrupole cooler and buncher and offline-commissioning of the TRIGA-SPEC ion beam preparation transfer line

Beyer, Thomas

German Title: Installation und Betrieb eines Radiofrequenzquadrupol-Kühlers und Inbetriebnahme der Strahlstrecke zur Ionenaufbereitung von TRIGA-SPEC

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Abstract

The dominant fraction of elements heavier than iron was created in stellar nucleosynthesis by neutron-capture reactions. The isotopic compositions of these elements are the fingerprints of the involved processes, and a huge amount of experimental data on these isotopes is required to support corresponding astrophysical calculations and models. The TRIGA-SPEC experiment aims to contribute to these data by the measurement of ground-state properties of neutron-rich heavy nuclides. It consists of the Penning-trap mass spectrometer TRIGA-TRAP for the determination of masses, Q-values and binding energies, and the collinear laser spectroscopy setup TRIGALASER for the determination of charge radii, nuclear spins, and moments. The nuclides of interest are produced by neutron-induced fission of an actinide target inside the research reactor TRIGA Mainz and ionized in an online ion source. In the context of this thesis, the two experiments were coupled to the reactor, completing the ion beam preparation transfer line. This included the implementation and commissioning of a radio-frequency quadrupole for the emittance reduction and accumulation of the ions. The functionality of the ion beam preparation was verified by successful test measurements of stable nuclides produced in the online ion source.

Translation of abstract (German)

Der Großteil der Elemente, die schwerer sind als Eisen, wurde durch Neutroneneinfangreaktionen in stellarer Nukleosynthese erzeugt. Die Isotopenstruktur dieser Elemente trägt die Spuren der beteiligten Erzeugungsprozesse, und eine große Menge experimenteller Daten ist nötig um deren astrophysikalische Berechnung und Modellierung zu ermöglichen. Das Ziel des TRIGA-SPEC-Experiments ist, zur Erhebung dieser Daten durch die Messung der Grundzustandseigenschaften neutronenreicher schwerer Nuklide beizutragen. Dazu gehören das Penningfallen-Massenspektrometer TRIGA-TRAP zur Bestimmung von Massen, Q-Werten und Bindungsenergien, sowie der kollineare Laserspektroskopieaufbau TRIGA-LASER zur Bestimmung von Ladungsradien, Kernspins und -momenten. Die gewünschten Nuklide werden im Forschungsreaktor TRIGA Mainz durch die neutroneninduzierte Spaltung eines Actinidentargets erzeugt und in einer on-line Ionenquelle ionisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die beiden Experimente an den Forschungsreaktor angeschlossen, und die Strahlstrecke zur Ionenaufbereitung vervollständigt. Dazu gehörten die Installation und der Betrieb eines Radiofrequenzquadrupols zur Emittanzreduzierung und Akkumulierung der Ionen. Mit erfolgreichen Testmessungen an stabilen Nukliden, die in der on-line Ionenquelle erzeugt wurden, wurde die Funktionalität der Ionenaufbereitung überprüft und bestätigt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Blaum, Prof. Dr. Klaus
Date of thesis defense: 26 November 2014
Date Deposited: 11 Dec 2014 08:04
Date: 2014
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 530 Physics
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