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datestamp: 2014-05-14 08:01:40
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status_changed: 2014-05-14 08:01:40
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Streubel, Sebastian Dennis
title: Kontrolle der Umwelteinflüsse auf
THe-Trap am Beispiel der Bestimmung
des Massenverhältnisses von
Kohlenstoff-12 zu Sauerstoff-16
subjects: ddc-530
divisions: i-130001
adv_faculty: af-13
abstract: Tritium-Helium-3-Trap (THe-Trap) ist ein Penningfallen-Aufbau, um das Massenverhältnis
von 3H zu 3He mit einer relativen Unsicherheit von weniger als 10^-11 zu bestimmen.
Dies ist 40 mal präziser als der aktuell gemessene Wert und wird daher helfen, mögliche
systematische Unsicherheiten des Karlsruhe Tritium Neutrino Experimentes (KATRIN) zu
bestimmen.
Um die anvisierte Genauigkeit zu erreichen, sind verschiedene Umwelteinflüsse, wie
Luftdruck- und Magnetfeldfluktuationen, zu unterdrücken. Mit den implementierten Stabilisierungssystemen
kann der relative Magnetfelddrift auf wenige 10^-12/h über einen Zeitraum
von Wochen reduziert werden.
Zur Bestimmung systematischer Effekte, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein
Massenverhältnis von 12C4+ zu 16O5+ bestimmt. Diese Messung hatte eine statistische Unsicherheit
von 6,3*10^-11, welche durch bessere Statistik über längere Messzeiten verbessert
werden kann. Während die systematische Genauigkeit der 12C4+-Ionen auf einem Niveau
von 10^-11 verstanden ist, konnten die entsprechenden systematischen Verschiebungen bei
16O5+ aufgrund eines schlechten Vakuums nicht quantifiziert werden. Ohne diese Korrekturen
wurde eine systematische Unsicherheit im 12C/16O-Massenverhältnis von 1,2*10^-10
erreicht.
abstract_translated_text: Tritium-Helium-3-Trap (THe-Trap) is a Penning-trap setup dedicated to measure the 3H to
3He mass ratio with a relative uncertainty of better than 10^-11. This is 40 times more precise
than the currently adopted value and, thus, will help to investigate possible systematic
uncertainties of the Karlsruhe Tritium Neutrino experiment (KATRIN).
To achieve the desired level of uncertainty, several environmental influences such as
atmospheric pressure shifts and magnetic field fluctuations have to be suppressed. With
the implemented stabilization system, the relative magnetic field drift could be reduced to
a few 10^-12/h for a time span of several weeks.
Within the context of this thesis a mass ratio measurement of 12C4+ to 16O5+ was performed
to characterize systematic effects. This measurement yielded a statistical uncertainty
of 6,3*10^-11, which can easily be improved with more statistics, i.e. a longer
measurement time. While the systematic uncertainty for 12C4+-ions were under control at
the 10^-11 level, the systematic shifts could not be quantified for 16O5+ due to poor vacuum
conditions. Without these corrections, a systematic uncertainty of 1,2*10^-10 could be
achieved for the 12C/16O mass ratio measurement.
abstract_translated_lang: eng
date: 2014
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00016870
ppn_swb: 1656359065
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-168703
date_accepted: 2014-04-16
advisor: HASH(0x55de57b51658)
language: ger
bibsort: STREUBELSEKONTROLLED2014
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Streubel, Sebastian Dennis  (2014) Kontrolle der Umwelteinflüsse auf THe-Trap am Beispiel der Bestimmung des Massenverhältnisses von Kohlenstoff-12 zu Sauerstoff-16.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/16870/1/Dissertation_Streubel_2014.pdf