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status_changed: 2012-08-15 09:03:53
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Welte, Joachim
title: Atom Trap Trace Analysis of Ar-39
title_de: Atomfallen-Spurenstoffanalyse von Ar-39
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-130700
adv_faculty: af-13
keywords: magneto-optical trap , single atom , argon-39 , fluorescence detection , laser cooling
cterms_swd: Magnetooptische Atomfalle
cterms_swd: Spurenstoff
cterms_swd: Argon
cterms_swd: Argon-39
cterms_swd: Atomoptik
cterms_swd: Fluoreszenz
cterms_swd: Laserinduzierte Fluoreszenz
cterms_swd: Laserkühlung
abstract: Entwurf und Umsetzung eines Systems zum Einzelatomnachweis von Argon-39 Der Nachweis von 39Ar in natürlichen Wasserproben kann zur radiometrischen Altersbestimmung auf Zeitskalen von 50 bis 1000 Jahren vor heute verwendet werden. Diese experimentelle Forschungsarbeit stellt den Aufbau einer Atomstrahl- und Fallenapparatur vor, welche 39Ar-Atome mittels der laserkühlungsbasierten Methode “Atom Trap Trace Analysis” einfängt und nachweist. Auf diese Art könnten die bestehenden Beschränkungen des indirekten Nachweises über Zerfallsprodukte (“low-level counting”) bezüglich Probengröße und Messdauer aufgehoben werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Hyperfeinstrukturspektrum des Kühlübergangs 1s5-2p9 experimentell bestimmt. Desweiteren wurde ein optisch kollimierter, hochintensiver Strahl kalter metatabiler Argonatome erzeugt und der Nachweis einzelner 39Ar-Atome über Fluoreszenzmessung realisiert. Bislang wurden 39Ar-Zählraten von 1 Atom in ungefähr 4 Stunden für atmosphärisches Argon erreicht. Neueste Verbesserungen deuten außerdem darauf hin, dass Zählraten von 1 Atom/h möglich sind.
abstract_translated_text: Design and realization of a detection system for single argon-39 atoms Detection of 39Ar in natural water samples can be employed for radiometric dating on a timescale of 50 to 1000 years before present. This experimental work comprises the setup of an atomic beam and trap apparatus that captures and detects 39Ar atoms by the laser-cooling technique “Atom Trap Trace Analysis”. With this approach, the limitations of low-level counting, regarding sample size and measurement time, could be overcome. In the course of this work, the hyperfine structure spectrum of the cooling transition 1s5-2p9 has been experimentally determined. A high intensity, optically collimated beam of slow metastable argon atoms has been set up and fluorescence detection of individual 39Ar atoms in a magneto-optical trap is realized. 39Ar count rates of 1 atom in about 4 hours have been achieved for atmospheric argon. Recent improvements further suggest that even higher count rates of 1 atom/hour are within reach.
abstract_translated_lang: eng
date: 2011
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00012936
ppn_swb: 1651257620
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-129366
date_accepted: 2011-12-14
advisor: HASH(0x561a629666b0)
language: eng
bibsort: WELTEJOACHATOMTRAPTR2011
full_text_status: public
citation:   Welte, Joachim  (2011) Atom Trap Trace Analysis of Ar-39.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/12936/1/thesis_welte_joachim.pdf