KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein metallisches magnetisches Kalorimeter mit supraleitdendem Rhenium Absorber entwickelt. Ein magnetisches Kalorimeter ist ein energiedispersiver Teilchendetektor, der bei Temperaturen unter 100 mK betrieben wird und als Temperatursensor eine paramagnetische Legierung in eine schwachen Magnetfeld verwendet. Eine auf einen Energieeintrag folgende Temperaturerhöhung des Sensors führt zu einer Änderung dessen Magnetisierung. Diese kann mit Hilfe eines rauscharmen SQUID-Magnetometers nachgewiesen werden und gibt ein präazises Maß für die in den Detektor eingetragene Energie. Die Arbeit steht im Rahmen von MARE (Mircocalorimeter Arrays for a Rhenium Experiment), ein Experiment zur Messung des β-Zerfalls von 187Re, mit dem Ziel eine Nachweisgrenze der Neutrinomasse von unter 0,2 eV/c2 zu erreichen.

This thesis describes the development of a metallic magnetic calorimeter (MMC) with a superconducting rhenium absorber. A magnetic calorimeter is an energy dispersive particle detector, which is operated at temperatures below 100 mK and makes use of a paramagnetic temperature sensor positioned in a weak magnetic field. A temperature change upon the deposition of energy causes a change in the magnetization of the sensor. Monitoring this change using a low-noise SQUID magnetometer one obtains an accurate measure of the deposited energy. The work is carried out within the context of MARE (Mircocalorimeter Arrays for a RheniumExperiment), an experiment for measuring the β-decay of 187Re with the objective to determine the neutrino mass with a sensitivity better than 0.2 eV/c2

The developed detector developed in this work is studied with particular emphasis on the properties of rhenium as a superconductor and the thermalization behavior within this absorber. It is demonstrated that the transition temperature of the superconducting rhenium as well as its resistivity in the normal conducting state can be measured in situ. The detector response has been characterized at a number of operating temperatures and magnetic fields by using 5.9 keV photons. The signal shapes are discussed on the basis of a thermodynamic model that comprises thermal as well as athermal processes within the superconducting absorber.