KIP-Veröffentlichungen

Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung eines metallischen, magnetischen Mikrokalorimeters (MMC) für die hochauflösende beta-Spektroskopie. Das entwickelte Mikrokalorimeter wird mit dem beta-Strahler 63Ni mit einer Endpunktsenergie von 67 keV getestet. Der Detektor besteht aus einem sich in einem schwachen Magnetfeld befindenden paramagnetischen Temperatursensor, der in gutem thermischen Kontakt zu einem Absorber ist. Eine durch ein absorbiertes Teilchen hervorgerufene Temperaturänderung äußertt sich in einer Magnetisierungsänderung des Sensors. Diese kann durch ein rauscharmes dc-SQUID Magnetometer mit einer hohen Bandbreite als eine magnetische Flussänderung mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Um eine hohe Quanteneffizienz zu erreichen, wurde ein 4pi-Absorber benutzt, der den beta-Strahler vollständig umschließt. Der Sensor, der Absorber und die mänderförmige Aufnahmespule werden durch Mikrostrukturierung hergestellt. Zu diesem Zweck wurde ein Prozess für das Galvanisieren der Goldabsorber mit einem sulfitischen Goldelektrolyten entwickelt. Die Eigenschaften des Detektors werden mit Hilfe von Magnetisierungsmessungen und Messungen der Wärmekapazität, sowie einer Analyse des Detektorsignals und Rauschmessungen diskutiert. Ein gemessenes beta-Spektrum von 63Ni mit einer Energieauflösung von 1,2 keV wird gezeigt und mit theoretischen Daten verglichen.

This thesis describes the development of a metallic magnetic microcalorimeter (MMC) for the high-resolution beta spectroscopy. The performance of the developed MMC is tested by the beta emitter 63Ni which has an endpoint energy of 67 keV. The detector consists of a paramagnetic temperature sensor that is in tight thermal contact to an absorber and is additionally positioned in a weak magnetic field. A temperature change due to an incident particle to the absorber results in a change of magnetization of the sensor. This can be detected with high precision as a change of magnetic flux by a low noise high bandwidth dc-SQUID magnetometer. In order to achieve a high quantum efficiency a 4pi-absorber, that fully encases the beta source, is used. The absorber as well as the sensor and the meander shaped pick-up coil are fabricated by means of microstructuring. For this purpose a process for the electroplating of gold absorbers using a sulfite-based electrolyte was developed within this work. The performance of the detector is discussed by temperature dependent magnetization and heat capacity measurements as well as an analysis of the signal shape and noise measurements. A measured beta spectrum of 63Ni with an energy resolution of 1.2 keV is shown and compared to theoretical data.