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Spektrometeruntergrund und seine Unterdrückung beim KATRIN Experiment

Die direkte Neutrinomassenbestimmung aus dem Tritium-Beta-Zerfall mit dem KATRIN-Experiment erfordert eine niedrige Untergrundzählrate. Die Arbeit beschreibt Entwurf und Optimierung eines komplexen, doppellagigen Drahtelektrodensystems für das KATRIN-Hauptspektrometer zur elektrostatischen Abschirmung der wichtigsten Untergrundkomponente. Ebenso können Fallen für geladene Teilchen zur Untergrundrate beitragen. Eine Methode zur periodischen Fallenentleerung wurde in dieser Arbeit experimentell untersucht. Im Testaufbau wurden mittels einer UV-Leuchtdiode Photoelektronen erzeugt. Dabei wurde gezeigt, dass sich eine schnell pulsbare Photoelektronenquelle mit schmaler Energieverteilung verbunden mit Flugzeitmessungen zur Charakterisierung der Spektrometereigenschaften nutzen lässt. Zusätzlich kann die Winkelverteilung der Elektronen durch geeignete Wahl der elektromagnetischen Felder gesteuert werden. Ein Prototyp einer solchen winkelselektiven Photoelektronenquelle wurde getestet. Zu dieser Arbeit ist ein ergänzender Artikel in der Zeitschrift "New Journal of Physics" erschienen; vgl. http://www.iop.org/EJ/abstract/1367-2630/11/6/063018

The direct determination of the neutrino mass scale from tritium beta-decay with the KATRIN experiment requires a very low background level. This work describes the design and optimization of a complex two-layer wire electrode system for the KATRIN main spectrometer with the purpose of suppressing a major background source. Furthermore, charged particles stored in electromagnetic traps in the setup can cause additional background. In a test setup, a method to periodically empty such traps was tested. Photoelectrons created with a UV LED were used to fill the trap. This work demonstrates that such a fast-pulsed photoelectron source with a narrow energy spread can, in combination with time-of-flight measurements, serve as a valuable tool for the characterization of the spectrometer. An appropriate setting of electromagnetic fields allows angular selectivity of the photoelectrons, as shown in tests with a prototype.

Titel: Spektrometeruntergrund und seine Unterdrückung beim KATRIN Experiment
Übersetzter Titel Spectrometer-related background processes and their suppression in the KATRIN experiment
Verfasser: Valerius, Kathrin GND
Gutachter: Weinheimer, Christian
Organisation: FB 11: Physik
Dokumenttyp: Buch
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 24.02.2010
Publikation in MIAMI: 24.02.2010
Datum der letzten Änderung: 07.06.2016
Quelle: Zugl.: Münster (Westfalen), Univ., Diss., 2009
Schlagwörter: Neutrinomasse; KATRIN Experiment; MAC-E-Filter; Untergrundabschirmung; Drahtelektrode; Penningfalle; UV-LED; Photoelektronenquelle
Fachgebiete: Physik
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-28479494638
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-28479494638
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