Feste Elektronenquellen für die Energieskalaüberwachung im KATRIN Experiment

Das Ziel des Tritium Beta-Zerfallsexperiments KATRIN ist die direkte modellunabhängige Bestimmung der Elektron-Antineutrinomasse. Es werden Elektronenspektrometer vom Typ MAC-E-Filter verwendet, für die eine sehr hohe Stabilität des Filterpotenzials erforderlich ist. Diese Arbeit testet erfolgreich...

Parallel title:Solid electron sources for the energy scale monitoring in the KATRIN experiment
Author: Zbořil, Miroslav
Further contributors: Weinheimer, Christian (Thesis advisor)
Division/Institute:FB 11: Physik
Document types:Doctoral thesis
Media types:Text
Publication date:2011
Date of publication on miami:26.01.2012
Modification date:06.06.2016
Edition statement:[Electronic ed.]
Subjects:Neutrinomasse; KATRIN-Experiment; MAC-E-Filter; Energieskalastabilität; Konversionselektron; Krypton-83m; Ionenimplantation
DDC Subject:530: Physik
License:InC 1.0
Language:German
Format:PDF document
URN:urn:nbn:de:hbz:6-91469497689
Permalink:http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:6-91469497689
Digital documents:diss_zboril.pdf

Das Ziel des Tritium Beta-Zerfallsexperiments KATRIN ist die direkte modellunabhängige Bestimmung der Elektron-Antineutrinomasse. Es werden Elektronenspektrometer vom Typ MAC-E-Filter verwendet, für die eine sehr hohe Stabilität des Filterpotenzials erforderlich ist. Diese Arbeit testet erfolgreich 83Rb/83mKr Festkörperkalibrationsquellen, die für die kontinuierliche Überwachung des Filterpotenzials des Hauptspektrometers mit einem zusätzlichen Spektrometer auf derselben Hochspannung vermessen werden. Die Kalibrationsquellen basieren auf Konversionselektronen von 83mKr aus dem 83Rb Zerfall. Es wird gezeigt dass die K-32 Konversionselektronenlinie (kinetische Energie 17,8 keV, Linienbreite 2,7 eV) den Anspruch des KATRIN-Experiments von ±1,6 ppm pro Monat an die relative Energiestabilität erfüllt. Die ionenimplantierten 83Rb/83mKr-Quellen können als das Standardwerkzeug für die kontinuierliche Überwachung der KATRIN-Energieskalastabilität mit sub-ppm Präzision empfohlen werden.

The KATRIN experiment aims at the direct model-independent determination of the electron antineutrino mass via the measurement of the endpoint region of tritium beta-decay spectrum. The electron spectrometer of the MAC-E filter type is used, requiring very high stability of the filtering potential. This work successfully proves the feasibility of solid 83Rb/83mKr calibration electron source which is utilized in the additional monitor spectrometer sharing the high voltage with the main spectrometer. This way the filtering potential of KATRIN is continuously monitored. The calibration source employs conversion electrons of 83mKr which is generated by 83Rb. The K-32 conversion electron line (kinetic energy 17.8 keV, line width 2.7 eV) is shown to fulfill the KATRIN requirement of the relative energy stability of ±1.6 ppm per month. The ion-implanted 83Rb/83mKr sources are recommended as a standard tool for continuous monitoring of KATRIN energy scale stability with the sub-ppm precision.