Englische Übersetzung des Titels: Development of magnetic calorimeters for the high resolution spectroscopy of the beta emitter 36Cl

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Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Detektorprototyp für ener- giedispersive Messungen von -Spektren mit magnetischen Kalorimetern entwickelt und an einer 36Cl-Quelle getestet. Beim Zerfall des Isotops ent- stehen hochenergetische Elektronen mit einer Energie bis zu 709,6 keV, die im Experiment in einem 4pi-Gold-Absorber gestoppt wurden. Dieser Ener- gieeintrag kann in Form einer Temperaturänderung und der damit ver- bundenen Magnetisierungsänderung des paramagnetischen Temperatur- sensors durch ein sensitives DC-SQUID-Magnetometer nachgewiesen wer- den. Für den 36Cl-Detektorprototyp wurde zur Messung der Magnetisierung eine flache, mäanderförmige Spulengeometrie gewählt, deren Abmessun- gen für das spezielle Experiment optimiert wurden. Die dafür nötigen su- praleitenden Strukturen konnten im Reinraum des Institutes durch den ei- gens dafür entwickelten 4-Lagen-Prozess in Dünnschichttechnik hergestellt werden. In der Arbeit wird der Detektor beschrieben, sowie dessen Quan- tenausbeute, Rauschquellen und die erreichbare Energieauflösung disku- tiert. Das damit gewonnene 36 Cl-Spektrum mit einer Energieauflösung von EFWHM = 750 eV wird vorgestellt, und mit existierenden experimentellen und theoretischen Daten verglichen.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

High resolution -spectroscopy of the isotope 36Cl using ma- gnetic calorimeters This thesis describes the development of a high resolution magnetic calori- meter for the detection of the -spectrum of the isotope 36Cl with endpoint energy of 709.6 keV. The temperature rise of a metallic paramagnetic sensor due to an energy deposition is sensed by measuring its magnetization using a sensitive DC-SQUID magnetometer. For a high detection efficiency an 4pi gold absorber was used. The heat ca- pacity and the geometry of the absorber is optimally matched by a flat sen- sor and an optimized meander shaped readout coil. The fabrication of the superconducting structures and the detector setup are described. In additi- on, the relevant noise sources, the energy resolution and the quantum effi- ciency are discussed. A measured 36Cl-spectrum with an energy resolution of EFWHM = 750 eV is presented and compared with existing experimental and theoretical data.