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Aufbau und Inbetriebnahme des DAGATA-Polarimeters

Alikhani, Babak :
Aufbau und Inbetriebnahme des DAGATA-Polarimeters.
Kernphysik / Physik
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Aufbau und Inbetriebnahme des DAGATA-Polarimeters
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit präsentiert erstmals die Kalibrierung eines hochsegmentierten HPGe-Detektors, des DAGATA-Detektors (DArmstadt GAmma-ray Tracking Assembly), als ein Compton-Polarimeter. Dabei wurde eine Methode entwickelt, die auf der (quasi-)kontinuierlichen Messung des Compton-Streuwinkels basiert. Hier werden die Ergebnisse der Polarisationssensitivität des 36-fach segmentierten DAGATA-Polarimeters gezeigt. Die Polarisationssensitivität wurde in einem Experiment anhand einer 60Co-Quelle mit einer Aktivität von 680 kBq für zwei Übergangsenergien aus der 4+ - 2+ - 0+ -Kaskade in 60Ni kalibriert. Mit der Polarisationssensitivität konnte auch die Figure-of-Merit für die Photonenenergien von 1173 und 1332 keV berechnet werden. Beim Kalibrierungsexperiment zur Bestimmung der Polarisationssensitivität des DAGATA-Polarimeters handelte es sich um ein Koinzidenzexperiment mithilfe zweier externen Detektoren. Die Richtungen der externen Detektoren definierten eine Quantisierungsachse bezüglich jedes Detektors. Somit wurden die polarisierten Photonen aus Koinzidenzmessungen gewonnen. Die emittierten Photonen besitzen einen Polarisationsgrad von 1/6, wenn der Winkel zwischen ihren Emissionsrichtungen 90° beträgt. Die unpolarisierten Photonen erhielt man in Singlemessungen. In dieser Arbeit wurden die theoretischen Grundlagen der Polarisation behandelt und wichtige Observablen hergeleitet, die bei der Messung der Polarisation verwendet wurden. Das DAGATA-Polarimeter ist ein neuartiges Compton-Polarimeter. Es werden neue Größen benötigt, um seine Polarisationssensitivität erst erhalten zu können. Die Analyse des Experiments geschah aufgrund von Informationen, die die Segmente des DAGATA-Polarimeters lieferten. Damit konnten die Wechselwirkungsorte bis auf die Segmentvolumen bestimmt werden. Zur Auswertung der experimentellen Daten wurden die Schwerpunkte der Segmente verwendet (Segmentbasis), die aus den Simulationen bestimmt wurden. Die für die Analyse benötigten Winkel wurden aus den Schwerpunktkoordinaten berechnet und in Form einer Tabelle aufgelistet. Durch Einführung einer neuen Asymmetrie, die auf den unterschiedlichen Streuverteilungen der polarisierten und unpolarisierten Ereignisse zwischen Detektorsegmenten basierte, wurde die Polarisationssensitivität des DAGATA-Polarimeters definiert. Die aus dem Kalibrierungsexperiment bestimmten Polarisationssensitivitäten auf Segmentbasis betrugen 21(3)% bei 1173 keV und 19(1)% bei 1332 keV. Im Vergleich zu vierfach segmentierten Polarimetern besitzt das DAGATA-Polarimeter eine höhere Polarisationssensitivität.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In this work the calibration of a highly segmented HPGe-detector, the DAGATA-detector (DArmstadt GAmma-ray Tracking Assembly), as a Compton polarimeter and a method for (quasi-)continuous angle Compton polarimetry are presented. A polarization-directional correlation experiment with a 60Co source with an activity of 680 kBq using the DAGATA-polarimeter and two conventional coaxial germanium detectors (external detectors) was performed to obtain the polarization sensitivity. A quantization axis for polarized photons was defined by the detection of one of the two photons with the energies 1173 and 1332 keV from the 4+ -2+ -0+ -cascade in 60Ni in one of the external detectors in coincidence with a Compton-scattered photon in the DAGATA-polarimeter. The maximum degree of linear polarization can be obtained at a relative angle 90° between DAGATA-polarimeter and one of the external detectors. The degree of polarization for this setup is 1/6. In this work the theoretical treatment of polarization have been discussed and the most important observables are derived. The analysis of the experiment was done on the information provided by segments of the DAGATA-polarimeter. The centers of gravity of the DAGATA segments were used to analyze the experimental data. These centers of gravity were obtained from the simulations. The required angles for analysis of the experiment were also calculated from the centers of gravity of the DAGATA segments. The ratio of the intensities for Compton-scattered events from polarized and unpolarized gamma-rays can be used to define an angle-dependent asymmetry. Using this asymmetry the polarization sensitivity of the DAGATA polarimeter can be defined. From the Experiment the polarization sensitivities of 21(3)% at 1173 keV and 19(1)% at 1332 keV have been achieved. In comparison with four-fold segmented polarimeters, the DAGATA-polarimeter has higher polarization sensitivities.English
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 13 Jun 2012 07:00
Last Modified: 07 Dec 2012 12:05
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-29934
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Pietralla, Prof. Dr. Norbert and Enders, Prof. Dr. Joachim
Refereed: 21 May 2012
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2993
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