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The electron-gamma coincidence set-up at the S-DALINAC

Steinhilber, Gerhart (2023)
The electron-gamma coincidence set-up at the S-DALINAC.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00022993
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

This work describes the development, construction and commissioning of a new setup for (e,e'γ)-coincidence measurements at the superconducting Darmstadt linear accelerator S-DALINAC. (e,e'γ) reactions are characterized by the pure electromagnetic interaction in the excitation and in the decay channels and thereby allow nuclear physics investigations with high precision. In contrast to inclusive electron scattering, this measurement method is directly sensitive to the interference of longitudinal and transverse form factors, which affects the angular distribution of the emitted photons. To establish the new (e,e’γ) setup, the existing large acceptance QCLAM electron spectrometer was combined with a new setup consisting of LaBr_3:Ce detectors. For the readout of the γ-ray detectors, a new data acquisition system was developed and combined with the existing QCLAM data acquisition system to form a coincidence data acquisition. A software package for data analysis was developed. In the first commissioning experiment on the 2_1^+ and 1_2^+ states of 12C, the functionality of the (e,e'γ)-setup could be demonstrated. Findings from this and from a second commissioning experiment on 96Ru, together with GEANT4 simulations, were used to optimize the setup with a particular focus on the reduction of background radiation in the γ-ray detectors. The full and optimized setup was used in a first production run on a 96Ru target to measure the γ-decay behavior below and above the neutron separation threshold. Isolated states were observed to decay via the 2_1^+ state of 96Ru. Above the neutron separation threshold, 96Ru decays by emission of a neutron to 95Ru. Depopulations of the low-lying states of 95Ru were observed.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2023
Autor(en): Steinhilber, Gerhart
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: The electron-gamma coincidence set-up at the S-DALINAC
Sprache: Englisch
Referenten: Pietralla, Prof. Dr. Norbert ; Enders, Prof. Dr. Joachim
Publikationsjahr: 2023
Ort: Darmstadt
Kollation: ix, 205 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 6 Juli 2022
DOI: 10.26083/tuprints-00022993
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/22993
Kurzbeschreibung (Abstract):

This work describes the development, construction and commissioning of a new setup for (e,e'γ)-coincidence measurements at the superconducting Darmstadt linear accelerator S-DALINAC. (e,e'γ) reactions are characterized by the pure electromagnetic interaction in the excitation and in the decay channels and thereby allow nuclear physics investigations with high precision. In contrast to inclusive electron scattering, this measurement method is directly sensitive to the interference of longitudinal and transverse form factors, which affects the angular distribution of the emitted photons. To establish the new (e,e’γ) setup, the existing large acceptance QCLAM electron spectrometer was combined with a new setup consisting of LaBr_3:Ce detectors. For the readout of the γ-ray detectors, a new data acquisition system was developed and combined with the existing QCLAM data acquisition system to form a coincidence data acquisition. A software package for data analysis was developed. In the first commissioning experiment on the 2_1^+ and 1_2^+ states of 12C, the functionality of the (e,e'γ)-setup could be demonstrated. Findings from this and from a second commissioning experiment on 96Ru, together with GEANT4 simulations, were used to optimize the setup with a particular focus on the reduction of background radiation in the γ-ray detectors. The full and optimized setup was used in a first production run on a 96Ru target to measure the γ-decay behavior below and above the neutron separation threshold. Isolated states were observed to decay via the 2_1^+ state of 96Ru. Above the neutron separation threshold, 96Ru decays by emission of a neutron to 95Ru. Depopulations of the low-lying states of 95Ru were observed.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung, Konstruktion und Inbetriebnahme eines neuen Messsystems für (e,e‘γ)-Koinzidenzmessungen am supraleitenden Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC. (e,e‘γ)-Reaktionen zeichnen sich durch eine rein elektromagnetische Wechselwirkung sowohl im Anregungs- als auch im Zerfallskanal aus und ermöglichen kernphysikalische Untersuchungen mit hoher Präzision. Zudem ist die Messmethode, im Gegensatz zur inklusiven Elektronenstreuung, durch Messung der Winkelverteilung der γ-Strahlung auf die Interferenz der longitudinalen und transversalen Formfaktoren sensitiv. Für das neue Messsystem wurde das bestehende QCLAM Elektronenspektrometer, welches sich durch eine große Raumwinkelakzeptanz auszeichnet, mit einem neuen Aufbau bestehend aus LaBr_3:Ce Detektoren kombiniert. Zum Auslesen der Detektoren wurde ein neues Datenaufnahmesystem entwickelt, welches für (e,e‘γ)-Koinzidenzmessungen mit dem QCLAM Datenaufnahmesystem zu einem Koinzidenzdatenaufnahmesystem kombiniert wurde. Für die Auswertung der gemessenen Daten wurde ein Softwarepaket entwickelt. Im ersten Kommissionierungsexperiment an den 2_1^+ und 1_2^+ Zuständen von 12C konnte die Funktionsweise des (e,e‘γ)-Aufbaus demonstriert werden. Erkenntnisse aus dem ersten Kommissionierungsexperiment und einem weiteren Experiment an 96Ru ermöglichten zusammen mit GEANT4-Simulationen die Optimierung des Experimentieraufbaus mit besonderem Fokus auf der Reduktion der Untergrundstrahlung in den γ-Detektoren. Der vollständige und optimierte Aufbau wurde in einem ersten Produktionsexperiment an einem 96Ru Target zur Messung des γ-Zerfallsverhaltens unterhalb und oberhalb der Neutronenseparationsschwelle verwendet. Es wurden isolierte Zustände beobachtet, die über den 2_1^+ Zustand von 96Ru zerfallen. Oberhalb der Neutronenseparationsschwelle zerfällt 96Ru durch Emission eines Neutrons zu 95Ru, dessen Depopulationen über die niedrig liegenden angeregten Zustände beobachtet wurde.

Deutsch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-229937
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 05 Fachbereich Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Kernphysik
05 Fachbereich Physik > Institut für Kernphysik > Experimentelle Kernphysik
05 Fachbereich Physik > Institut für Kernphysik > Experimentelle Kernphysik > Experimentelle Kernstruktur und S-DALINAC
Hinterlegungsdatum: 08 Mär 2023 13:04
Letzte Änderung: 09 Mär 2023 08:33
PPN:
Referenten: Pietralla, Prof. Dr. Norbert ; Enders, Prof. Dr. Joachim
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 6 Juli 2022
Export:
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