Giessener Elektronische Bibliothek

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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-17191
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2004/1719/


First mass measurements of stored and cooled neutron-rich 238U projectile fragments in the element range of 87<=Z<=92 at the FRS-ESR facility

Erste Massenmessungen an gespeicherten und gekühlten neutronenreichen 238U Projektilfragmenten im Elementbereich 87<=Z<=92 am FRS-ESR Komplex

Kaza, Evangelia


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Freie Schlagwörter (Englisch): mass , neutron-rich , actinium , thorium
PACS - Klassifikation: 27.90.+b 2 , 29.90.+r O
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: II. Physikalisches Institut
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.07.2004
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 07.09.2004
Kurzfassung auf Englisch: Experimental nuclear structure information about neutron-rich
nuclei in the region between Pb and U is scarce. Projectile
fragmentation of an U beam was applied to produce these exotic
nuclei. The ions emerging from the target were separated in-flight
in the fragment separator FRS and subsequently stored and
electron-cooled to the same velocity in the Experimental Storage
Ring ESR. Their revolution frequency in the ring was measured
continuously by means of Schottky mass spectrometry.

The data acquisition system, which was developed and applied
for the first time, offered an effective handling of the large
data flow and recorded automatically the current experimental
parameters. Furthermore, it allowed for on-line inspection of the
recording, thus securing the quality of the measurement. In order
to retrieve the information about the ions' circulation in the
ring, the raw data were subjected to a Fast Fourier Transform. The
parameters of the resulting Schottky noise power density spectra
were selected such as to optimize the frequency resolution and the
signal-to-noise ratio. By examining the performance of the new
data acquisition system suggestions for its further improvement
are made.


Calibrating the acquired frequency spectra, taking into
account simulations of the experiment, provided the identification
of their frequency peaks. Combining the assigned mass-to-charge
ratios of the identified peaks of all the analyzed spectra in a
correlation matrix yielded the mass values of the encountered
nuclides. The masses of 23 different nuclides were obtained by our
analysis, 3 of which for the first time. The newly measured masses
were compared with modern mass theories. The feasibility of
half-life measurements with the new data acquisition system was
studied by determining the half-life of 233Ac88+.
Kurzfassung auf Deutsch: Experimentelle Daten über die Struktur der neutronreichen
Kerne zwischen Blei und Uran sind nur spärlich vorhanden. Zur
Produktion dieser exotischen Kerne wurde ein Uranstrahl auf einem
Berylliumtarget fragmentiert. Die produzierten
Sekundärteilchen wurden mit Hilfe des Fragmentseparators FRS
im Fluge nach ihrer magnetischen Steifigkeit separiert und in den
Experimentierspeicherring ESR eingeschossen. Dort wurden sie
gespeichert und mit Hilfe des Elektronenkühlers alle auf die
gleiche Geschwindigkeit gebracht. Ihre Umlauffrequenzen wurden
kontinuierlich mit Hilfe von Schottky Massenspektrometrie
bestimmt.


Das für diese Messung entwickelte und zum ersten Mal
angewendete Datenaufnahmesystem erlaubte eine effektive Handhabung
der Daten; sämtliche wichtigen Parameter wurden online
aufgezeichnet. Weiterhin konnte die Qualität der Messung in
ihrem Verlauf genauestens überprüft werden. Um Daten
ü}ber die Umlauffrequenz der Ionen zu erhalten, müssen die
aufgenommenen Zeitmarken einer diskreten Fouriertransformation
(FFT) unterzogen werden. Die daraus entstehenden
Schottkyrauschdichtenspektren wurden hinsichtlich
Frequenzauflösung und Signalrauschverhältnis optimiert.
Weitere Verbesserungsvorschläge für das
Datenaufnahmesystem konnten bei der Analyse dieser Daten
gewonnen werden.


Mit Hilfe von Simulationspektren mit den gleichen Parametern wie
im Experiment, konnte die Identifikation der Frequenzmarken
durchgeführt werden. Die Massen der Isotope in allen
aufgenommenen Spektren wurden mit einer Korrelationsmatrix
bestimmt. Insgesamt wurden 23 Massen von Isotopen ermittelt von
denen drei Massen zuvor nicht bekannt waren. Diese drei
erstmalig gemessen Massen wurden mit modernen Massentheorien
verglichen. Schließlich wurde die Möglichkeit untersucht,
anhand von 233Ac88+ Halbwertszeitmessungen mit dem
neuen Datenaufnahmesystem durchzuführen.