KIP-Veröffentlichungen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Detektoraufbau mit einem Array aus 8x8 metallischen magnetischen Kalorimetern zur hochaufgelösten Röntgen- und Gammaspektroskopie und insbesondere für eine mögliche genauere Bestimmung der Isomerenergie von Thorium-229 aufgebaut und etwa 40 der 64 möglichen Pixel erfolgreich in Betrieb genommen. Bei einer Untersuchung des γ-Spektrums von Thorium-229, welches über den α-Zerfall von Uran-233 entsteht, konnte mit diesem Detektoraufbau das 29,18 keV-Dublett als einzelne Linie mit einer instrumentellen Energieauflösung von ΔEFWHM = 33eV beobachtet werden. Das Auflösen dieses Dubletts mit einer erwarteten Aufspaltung < 10 eV würde eine genauere Bestimmung der Isomerenergie von Thorium-229 ermöglichen. Dazu muss allerdings die Energieauflösung, die für diese Messungen durch einen zu kleinen felderzeugenden Dauerstrom im Detektor und das hohe magnetischen Flussrauschen der  zur Auslese verwendeten SQUIDMagnetometer limitiert wurde, mit einer neuen Generation von SQUID-Magnetometern und  modifizierten Detektor-Arrays in den Bereich des Designwerts ΔEFWHM < 6 eV gebracht werden. Außerdem konnte der beobachtete große Untergrund der verwendeten 233U-Quelle anhand der Signalform und über den Einsatz eines Magneten auf aus der Quelle emittierte Elektronen aus β-Zerfällen zurückgeführt werden. Mit dem unter dem Strahlengang platziertem Magneten zum Ablenken der Elektronen auf dem Weg zum Detektor konnte der Untergrund um 80% reduziert werden. Der Untergrund durch β-Strahler macht für eine zukünftige Bestimmung der Isomerenergie eine neue chemisch gereinigte  Uran-Quelle notwendig.

In the framework of this thesis a detector setup with an array consisting of 8x8 metallic magnetic calorimeters designed for high resolution X-ray and γ-spectroscopy and especially for a potentially improved determination of the isomer energy of Thorium-229 was constructed and about 40 of the 64 possible pixels were put succesfully into operation. A measurement of  the γ spectrum of Thorium-229, following the α-decay of Uranium-233, with this detector setup resulted in the observation of the 29.18 keV doublet as a single peak with an instrumental linewidth of ΔEFWHM = 33eV. The resolution of this doublet with an expected splitting < 10 eV would enable an improved determination of the isomer energy of Thorium-229. Therefore, the energy resolution, which was limited by the accessible persistent current in the detector and the high magnetic flux noise of the SQUID-magnetometers used for the readout, has to be improved with a new generation of  SQUID-magnetometers and modified detector arrays to get closer to the designed energy resolution ΔEFWHM < 6 eV. Based on the shape of the signals and with the help of a magnet, the observed strong background of the present 233U-source could be attributed to electrons emitted from the source due to β-decays. With the additional magnet under the beam path, in order to deflect the electrons on the way to the detector, the background was reduced by 80%. For a future determination of the isomer energy, the background due to β-emitter makes it necessary to produce a new chemical purified uranium source.