KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein Detektor-Prototyp zur Messung des Beta-Spektrums von 187-Re entwickelt und charakterisiert, der auf dem Prinzip metallischer magnetischer Kalorimeter basiert. Ein magnetisches Kalorimeter ist ein energiedispersiver Teilchendetektor, der bei Temperaturen unter 0,1K betrieben wird. Zentraler Bestandteil des Detektors ist ein paramagnetischer Temperatursensor in einem äußeren Magnetfeld. Einem kalorimetrischen Messprinzip folgend, führt eine durch den Energieeintrag eines Teilchens hervorgerufene Temperaturerhöhung zu einer Änderung der Magnetisierung des Sensors. Diese kann als Flussänderung in einem rauscharmen SQUID-Magnetometer mit hoher Empndlichkeit nachgewiesen werden und dient als Maß für die im Detektor deponierte Energie. Zum Aufbau des Detektors wurde erstmals ein neuartiges SQUID verwendet, dessen mäanderförmige Detektionsspule gleichzeitig zur Erzeugung des Magnetfelds im Sensor dient. Ein auf diesem SQUID basierender Detektor ohne Absorber wurde mit Hilfe einer Röntgenfluoreszenzquelle hinsichtlich Signalgröße, Linearität und Energieauflösung charakterisiert. In einem weiteren Experiment wurde mit diesem Detektor unter zusätzlicher Verwendung eines supraleitenden Rhenium-Absorbers, der gleichzeitig die beta-instabilen Kerne des Isotops 187-Re enthält, ein erstes Beta-Spektrum von 187-Re aufgenommen. Des Weiteren wurde das Thermalisierungsverhalten im supraleitenden Absorber in Abhängigkeit von der Temperatur charakterisiert.

This thesis describes the development and characterization of a detector prototype based on a metallic magnetic calorimeter for measuring the 187-Re beta spectrum. A magnetic calorimeter is an energy dispersive particle detector which operates at temperatures below 0.1 K. The main component of the detector is a paramagnetic temperature sensor placed in an external magnetic eld. According to a calorimetric detection principle, a temperature change due to the deposition of energy by a particle causes a change in the magnetization of the sensor. This is detected with high accuracy as a change of flux in a low-noise SQUID magnetometer and acts as a measure of the absorbed energy. A new type of SQUID is used within this setup. Its meander-shaped inductance is used both for the pickup of the change of the magnetic flux and generating the magnetic field within the sensor. Based on this new SQUID, a detector without absorber was characterized by means of a X-ray fluorescence source concerning signal size, linearity and energy resolution. In a further experiment a superconducting rhenium absorber which contains the beta instable nuclei of the isotope 187-Re was added to the detector. A first beta spectrum of 187-Re was measured and the behaviour of energy thermalization as a function of temperature within a superconducting absorber was characterized.