Measurement of the energy loss of 18.6 keV electrons on deuterium gas and determination of the tritium Q-value at the KATRIN experiment

Das Karlsruher Tritium Neutrino Experiment KATRIN hat das Ziel, die Masse des Elektron-Antineutrinos mit einer Sensitivität von 0.2 eV/c^2 zu bestimmen. Ein Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der absoluten Energieskala von ATRIN um den Q-Wert des β-Zerfalls von Tritium zu bestimmen. Um das...

Parallel title:Messung der Energieverlustfunktion von 18.6 keV Elektronen an Deuterium Gas und Bestimmung des Q-Werts von Tritium am KATRIN Experiment
Author: Sack, Rudolf
Further contributors: Weinheimer, Christian (Thesis advisor)
Document types:Doctoral thesis
Media types:Text
Publication date:2020
Date of publication on miami:29.10.2020
Modification date:29.10.2020
Edition statement:[Electronic ed.]
Subjects:KATRIN; Q-Wert; Photoelektronenquelle; e-gun; Austrittsarbeit; Tritium; Energieverlust KATRIN; Q-value; photoelectron source; e-gun; work function; tritium; energy loss
DDC Subject:530: Physik
License:CC BY-SA 3.0 DE
Language:German
Format:PDF document
URN:urn:nbn:de:hbz:6-59069498754
Permalink:https://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:6-59069498754
Digital documents:diss_sack.pdf

Das Karlsruher Tritium Neutrino Experiment KATRIN hat das Ziel, die Masse des Elektron-Antineutrinos mit einer Sensitivität von 0.2 eV/c^2 zu bestimmen. Ein Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der absoluten Energieskala von ATRIN um den Q-Wert des β-Zerfalls von Tritium zu bestimmen. Um das Potenzial in der Analysierebene untersuchen zu können, wurde eine winkelselektive, monoenergetische Photoelektronenquelle (‘e-gun’) in dieser Arbeit zusammengebaut, kommissioniert und charakterisiert. Die Fowler Methode wird erklärt und verwendet um die Austrittsarbeit der e-gun und der ‘rear wall’ zu bestimmen. Der Tritium-Q-Wert wird mit den Daten der ersten Tritium Kommissionierungsphase (FT) von KATRIN und für die erste Neutrino-Messkampagne (KNM1) bestimmt. Die e-gun wird zudem zur Bestimmung der Energieverlustfunktion von Deuterium verwendet. Basierend auf integralen- und Flugzeitmessungen wird eine neue Parametrisierung der Energieverlustfunktion bestimmt.

The Karlsruhe tritium neutrino experiment KATRIN aims to measure the mass of the electron antineutrino with a sensitivity of 0.2 eV/c 2 with a model-independent approach. A main goal of this thesis is to investigate the absolute energy scale of the KATRIN experiment and to determine the Q-value of tritium β-decay. To investigate the potential in the analyzing plane an angular selective, monoenergetic photoelectron source, referred to as ’e-gun’, is assembled, commissioned, and characterized during this work. The Fowler method is introduced and used to determine the work function of the e-gun and the ‘rear wall’. The e-gun is also used to measure the energy loss function, which describes the energy loss of signal electrons passing the gaseous source. The measurement is performed on deuterium gas with an integrating and a time of flight method. A new model parametrization of the energy loss function is created and fitted to the data.