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First on-line mass measurements at SHIPTRAP and mass determinations of neutron-rich Fr and Ra isotopes at ISOLTRAP

Rahaman, M. Saidur

German Title: Erste on-line Massenmessungen an SHIPTRAP und Massenbestimmungen neutronenreicher Fr- und Ra-Isotope an ISOLTRAP

English Title: First on-line mass measurements at SHIPTRAP and mass determinations of neutron-rich Fr and Ra isotopes at ISOLTRAP

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Abstract

SHIPTRAP is an ion trap facility behind the velocity filter SHIP at GSI/Darmstadt. Its aim are precision studies of transuranium nuclides produced in a fusion reaction and separated by SHIP. The current set-up for high-precision mass measurements consists of three main functional parts: (i) a gas cell for stopping the energetic ions from SHIP, (ii) radiofrequency quadrupole structures to cool and to bunch the ions extracted from the gas cell, and (iii) a superconducting magnet with two cylindrical Penning traps at a field strength of 7 T. In this work the Penning trap system has been installed and extensively characterized. The first on-line mass measurements of short-lived nuclides were carried out and the masses of 147Er and 148Er could be experimentally determined for the first time. Here a relative mass uncertainty of delta m/m of about 1 times 10(-6}) was achieved. Furthermore the masses of heavy neutron-rich (229-232)Ra and (230)Fr isotopes have been determined with a relative mass uncertainty of about 1 times 10(-7) with the ISOLTRAP mass spectometer at ISOLDE/CERN. The isotope 232Ra is the heaviest unstable nuclide ever investigated with a Penning trap. Underlying nuclear structure effects of these nuclides far from beta-stability were studied by a comparison of the resulting two-neutron separation energies S(2n) with those given by the theoretical Infinite Nuclear Mass model.

Translation of abstract (German)

SHIPTRAP ist eine Ionenfallenanlage hinter dem SHIP-Geschwindigskeitsfilter der GSI/Darmstadt. Das Ziel sind Praezisionsmessungen an Elementen jenseits von Uran, die in einer Fusionsreaktion erzeugt und im Geschwindigskeitsfilter SHIP getrennt werden. Der aktuelle Aufbau zur hochpraezisen Massenbestimmung besteht aus drei funktionalen Einheiten: (i) einer Gaszelle zum Stoppen der energiereichen Ionen von SHIP, (ii) Radiofrequenz -quadrupolstrukturen zum Kuehlen und Buendeln der aus der Gaszelle extrahierten Ionen und (iii) einem supraleitenden Magneten mit zwei zylindrischen Penningfallen bei einer Feldstaerke von 7 T. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Penningfallensystem in Betrieb genommen und ausfuehrlich charakterisiert. Erste on-line Messungen an kurzlebigen Nukliden wurden durchgefuehrt, und die Massen von 147Er und 148Er konnten erstmals experimentell bestimmt werden. Hierbei wurde eine relative Massenun -sicherheit delta m/m von etwa 1 times 10(-6) erreicht. Desweiteren wurden mit dem ISOLTRAP-Massenspektrometer an ISOLDE/CERN die Massen von schweren, neutronenreichen (229-232)Ra- und 230Fr-Isotopen mit einer relativen Massenunsicherheit von 1 times 10(-7) bestimmt. Das Isotop 232Ra ist das schwerste instabile Nuklid, das jemals mit einer Penningfalle untersucht wurde. Die zugrunde liegenden Kernstruktureffekte dieser Nuklide fernab der beta-Stabilitaet wurden durch den Vergleich der experimentellen Zweineutronenseparationsenergien S(2n) mit denen, die vom "Infinite Nuclear Mass" Modell vorhergesagt werden, untersucht.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Kluge (Professor), H.-Juergen
Date of thesis defense: 16 February 2005
Date Deposited: 24 Feb 2005 10:54
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: phd_saidur
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