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Development and Construction of the Low-Energy Photon Tagger NEPTUN

Lindenberg, Kai :
Development and Construction of the Low-Energy Photon Tagger NEPTUN.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2008)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Development and Construction of the Low-Energy Photon Tagger NEPTUN
Language: English
Abstract:

Within the scope of this thesis a photon tagging system was designed and constructed at the superconducting Darmstadt electron linear accelerator (S-DALINAC). The set-up consists of a deflecting magnet, an array of focal plane detectors, the data acquisition system and new beam-line components. The system provides tagged photons in an energy range from 6 MeV to 20 MeV with the emphasis on best possible resolution and intensity. The absolute energy resolution of photons at 10 MeV is better than 25 keV. With the current focal-plane detectors a maximum rate of tagged photons of 104/(keV s) can be achieved. An upgrade to more than 105/(keV s) with an alternative detector array is under investigation. The design values mentioned above are the requirements for planned experiments in the fields of nuclear astrophysics and nuclear structure. The most important constraints which have to be considered arise from the special demands of (γ,n) reactions above but close to the particle threshold which generates slow neutrons with energies of a few hundreds of keV. The unambiguous assignment of slow neutrons to prompt electrons is done on-line in special buffered time-to-digital converters. With a design of the data acquisition for this scenario one also covers the requirements for experiments with prompt detection of the ejectiles such as in nuclear resonance fluorescence and (γ,n) far above the threshold. This photon tagging system enables to measure (γ,x) cross sections as a function of excitation energy and decay patterns after particle evaporation. It is an important extension to the high-flux activation experiments and the nuclear resonance fluorescence experiments below the threshold with untagged bremsstrahlung.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Photonentagger am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC entwickelt und aufgebaut. Das System besteht aus einem Ablenkmagneten, einem Feld aus Fokaldetektoren, einer neuen Datenaufnahme und mehreren Strahlführungselementen. Es werden Photonen in einem Energiebereich von 6 MeV bis 20 MeV mit einer sehr hohen Auflösung von 25 keV bei 10 MeV zur Verfügung gestellt. Mit den aktuell verwendeten Detektoren kann eine maximale Rate von 104/(keV s) getaggter Photonen erreicht werden. Ein Ausbau mit anderen Detektoren wird gerade untersucht um diese über 105/(keV s) zu steigern. Oben genannte Design-Werte sind die Anforderungen der geplanten Experimente im Bereich der nuklearen Astrophysik und der Kernstruktur. Die stärksten Bedingungen, die berücksichtigt werden müssen, kommen von den speziellen Anforderungen von (γ,n)-Reaktionen, die nahe oberhalb der Teilchenseparationsschwelle langsame Neutronen mit Energien von wenigen hundert keV produzieren. Die eindeutige Zuordnung von langsamen Neutronen zu schnellen Elektronen wird online in speziellen, gepufferten Time-to-Digital-Konvertern gemacht. Mit der Auslegung der Datenaufnahme auf dieses Szenario werden die Anforderungen an Experimente mit schnellen Teilchen, wie zum Beispiel Kernresonanzfluoreszenz und (γ,n) weit über der Schwelle, abgedeckt. Dieser Photonentagger erlaubt es (γ,x)-Wirkungsquerschnitte direkt zu vermessen und Zerfallsschemata nach Neutronenabdampfung zu untersuchen. Es ist eine wichtige Erweiterung zu den Aktivierungsexperimenten mit hohen Flüssen und zu Kernresonanzfluoreszenzexperimenten unterhalb der Schwelle mit einem Bremsstrahlungsspektrum.German
Uncontrolled Keywords: Tagger, Bremsstrahlung, Magnet, Szintillatoren, Photomultiplier, Elektronenstrahl, Vakuum, hohe Auflösung, hoher Fluss, Kernresonanzfluoreszenz, KRF, Nukleare Astrophysik
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Tagger, Bremsstrahlung, Magnet, Szintillatoren, Photomultiplier, Elektronenstrahl, Vakuum, hohe Auflösung, hoher Fluss, Kernresonanzfluoreszenz, KRF, Nukleare AstrophysikGerman
tagger, bremsstrahlung, magnet, scintillator, photomultiplier, electron beam, vacuum, high resolution, high flux, nuclear resonance fluorescence, nrf, nuclear astrophysicsEnglish
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:53
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000956
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-9568
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Zilges, Prof. Dr. Andreas and Richter, Prof. Dr. Achim
Advisors: Zilges, Prof. Dr. Andreas
Refereed: 19 November 2007
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/956
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