Aufbau und Erprobung eines Magnetischen Doppellinsen-Betaspektrometers

1. 1 Ziel der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 1 Nomenklatur und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 2 Wahl des Spektrometertyps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3. Prinzip des Doppellinsen-Betaspektrometers mit Zwischenbild . . . . . . . . 12 4. Dimensionierung des Spektrometers und Wahl des Verhältnisses Bmax/Bmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5. Aufbau des Spektrometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5. 1 SpuIen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5. 2 Vakuumkammer, Blendensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5. 3 Quellen, Detektoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5. 4 Hochvakuumpumpsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5. 5 Stromversorgung und Regelung des Spuienstromes . . . . . . . . . . . . . . 24 5. 6 Kompensation des Erdmagnetfeldes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5. 7 Kühlung der SpuIen, SchutzmaBnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 6. Untersuchung der Eigenschaften des Spektrometers . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6. 1 Magnetfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6. 2 Fokussierungseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 1. Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden die Konstruktion und die Erprobung eines eisenfreien, magnetischen Doppellinsen-Betaspektrometers mit Z wischenbild­ fokussierung beschrieben. Wirkungsweise und Eigenschaften des Instrurnents werden eingehend untersucht. Das Spektrometer ist für eine maximale Elektronen­ energie von 9 bis 10 MeV ausgelegt. Mit dem gegenwärtig vorhandenen Gleich­ stromgenerator von 75 kW kännen Elektronen bis zu 6,8 MeV Energie fokussiert werden. Typische Werte für die relative Halbwertsbreite einer Konversionslinie sind 1 bis 3% bei zugehörigen Lichtstärken von 3 bis 8% von 4 'Tl für eine Quelle mit 1 mm Durchmesser. Der Beitrag des Quellendurchmessers zur relativen Halb­ wertsbreite beträgt 0,35%/mm. Es wird eine Beziehung zwischen Quellendurch­ messer und geeigneter Ringblendeneinstellung angegeben. 1. 1 Ziel der Arbeit Das Ziel der Arbeit war, ein mäglichst vielseitiges Betaspektrometer mittlerer Auflösung und hoher Transmission für Elektronenenergien bis zu 10 MeV zu bauen und zu erproben.