Englische Übersetzung des Titels: Construction and Testing of a Prototype for Measuring High Voltages in Collinear Spectroscopy

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Abstract

Die Messung von Hochspannung mit Hilfe von Spannungsteilern gelingt aus technischen Gründen mit einer relativen Ungenauigkeit von etwa 10e-6. Diese Präzision ist allerdings nur mit speziellen Geräten erreichbar, die in nationalen Eichinstituten vorgehalten werden. Kommerziell erhältliche Geräte haben Genauigkeiten, die mindestens eine Größenordnung geringer ausfallen. Eine alternative Methode besteht darin, Ionen mit der zu messenden Spannung zu beschleunigen und die Geschwindigkeitsänderung in kollinearer Spektroskopie zu bestimmen. Dazu wird einem Ionenstrahl ein Laserstrahl parallel oder antiparallel überlagert und ein Übergang des Ions resonant angeregt. Wegen der Geschwindigkeit des Ions erscheint die Anregungsfrequenz im Laborsystem gegenüber der Ruhefrequenz im mitbewegten System verschoben (Dopplereffekt). Aus dieser Verschiebung kann auf die Spannung geschlossen werden. Gegenstand dieser Arbeit ist der Aufbau und Test eines Prototypen, mit dem Spannungen im Bereich von -20kV bis -50kV in kollinearer Spektroskopie bestimmt werden können. Ziel ist, die Machbarkeit und die erreichbare Genauigkeit zu untersuchen und Erkenntnisse zu sammeln, die in einer Nachfolgeapparatur zur präzisen Messung von Hochspannung umgesetzt werden können.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

Due to technical reasons the determination of high voltages through the use of voltage dividers is possible with a relative uncertainty of about 10e-6. Such an accuracy is, however, only attainable with unique instruments available in national institutes of weights and measures. The typical precision is at least smaller by one order of magnitude. An alternative method exists in accelerating ions with the voltage to be measured and determining the change of velocity in collinear spetroscopy. To this purpose a laser beam is superimposed parallel or antiparallel to an ion beam resulting in the resonant excitation of a valence electron. Owing to the ion velocity the excitation frequency in the laboratory frame appears shifted in relation to the ion rest frame (Doppler effect). This shift can be used to deduce the applied voltage. The subject of this thesis is the construction and testing of a prototype designed for measuring voltages from -20kV up to -50kV in collinear spectroscopy. The purpose is to investigate the feasibility and attainable precision of the method and to gain insights that may be used in a subsequent apparatus for the precise detemination of high voltages.