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Entwicklung und Charakterisierung des 4 k-Pixel Detektorarrays MOCCA für die energie- und ortsaufgelöste Detektion neutraler Molekülfragmente

Gamer, Lisa Elena

[img] PDF, German
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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das 4 k-Pixel-Detektorarray MOCCA zum orts- und massenaufgelösten Nachweis der neutralen Molekülfragmente, die in Dissoziationsreaktionen am kryogenen Speicherring CSR entstehen, entwickelt, hergestellt und charakterisiert. Eine Massenbestimmung wird dabei durch die Messung der kinetischen Energien der Fragmente von bis zu 300 keV unter Verwendung des Detektionsprinzips metallischer magnetischer Kalorimeter realisiert. Ein Energieeintrag in einem solchen Detektor führt zu einer Temperaturerhöhung, die eine Magnetisierungsänderung in einem paramagnetischen Sensor zur Folge hat, welche mit Hilfe von einem SQUID gemessen wird. Verschiedene Festkörpereffekte, die bei der Absorption der Molekülfragmente auftreten, können eine nur teilweise Umwandlung in thermische Energie zur Folge haben und damit zu einer geringeren gemessenen Energie führen. Die statistische Natur dieser Prozesse führt zu einer Degradierung der Energieauflösung. Diese Effekte wurden in Experimenten untersucht und mithilfe von Monte-Carlo-Simulationen modelliert. Auch wurde die prinzipielle Eignung magnetischer Kalorimeter zur Massenspektroskopie von neutralen Molekülfragmenten in Experimenten demonstriert. Um darüber hinaus eine ortsaufgelöste Detektion der Molekülfragmente zu gewährleisten, ist die 4,48 cm * 4,48 cm große sensitive Fläche des Detektors MOCCA in 4.096 Absorber unterteilt. Ein neu entwickeltes Verfahren ermöglicht eine Auslesung des gesamten Detektors mit nur 32 SQUID-Kanälen. In den Messungen konnte eine Energieauflösung von DeltaE_FWHM < 300 eV demonstriert werden. Die entsprechende Massenauflösung bei einer Ionenenergie von 300 keV wäre für Ionenmassen von bis zu 1000 u jeweils besser als 1 u.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Enss, Prof. Dr. Christian
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 30 October 2019
Date Deposited: 11 Nov 2019 09:25
Date: 2019
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
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