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New methods for the γ-ray spectroscopy with position-sensitive detector systems

Stahl, Christian (2015)
New methods for the γ-ray spectroscopy with position-sensitive detector systems.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: New methods for the γ-ray spectroscopy with position-sensitive detector systems
Language: English
Referees: Pietralla, Prof. Dr. Norbert ; Aumann, Prof. Dr. Thomas
Date: July 2015
Place of Publication: Darmstadt
Date of oral examination: 28 July 2015

This doctoral thesis describes two new experimental techniques for in-beam γ-ray spectroscopy that exploit the position-sensitivity of the latest generation of high-purity Germanium detectors, so-called γ-ray tracking detectors. These detectors allow to determine the interaction points of γ-ray quanta within the detector material with unrivaled accuracy. The continuous-angle Doppler-Shift Attenuation Method extends the well-known DSA Method for the measurement of nuclear level lifetimes by providing a complete description of the observed characteristic, Doppler-broadened γ-ray lineshapes as a function of the energy and detection polar angle of the γ-rays. The method’s power is demonstrated by the precise lifetime determination of the 2+1 and 3−1 state of 136 Xe from data taken with the AGATA demonstrator. The method of Coulex-Multipolarimetry with relativistic heavy-ion beams allows for the measurement of electromagnetic multipole-mixing ratios of γ-radiation. The core of the method is the determination of velocity-dependent Coulomb excitation cross sections at two different relativistic ion energies. These can be determined in one single measurement by distinguishing excitations in two spatially separated targets via different observed Doppler-shifts that can be reliably separated in γ-ray tracking detectors. This method was employed during the PreSPEC-AGATA campaign in the experiment S426 at GSI’s FRS in 2014.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Diese Doktorarbeit beschreibt zwei neuartige experimentelle Methoden für die in-beam γ-Spektroskopie, welche die Positionsempfindlichkeit der neuesten Generation von hochreinen Germanium-Detektoren, sog. γ-ray tracking Detektoren, ausnutzen. Diese Detektoren erlauben die Bestimmung der Wechselwirkungspunkte von γ-Quanten innerhalb des Detektormaterials mit bisher unerreichter Genauigkeit. Die winkel-kontinuierliche Doppler-Shift Attenuation Methode erweitert die bekannte DSA-Methode zur Messung von Kernzustandslebensdauern durch die vollständige Beschreibung der beobachteten charakteristischen, Doppler-verbreiterten Linienformen als Funktion der γ-Energie und des Polarwinkels ihres Nachweisortes. Die Leistungsfähigkeit der Methode wird demonstriert anhand der präzisen Bestimmung der Lebensdauern des 2+1 - und 3−1 -Zustands von 136 Xe aus Daten, die mit dem AGATA-Demonstrator genommen wurden. Die Methode der Coulex-Multipolarimetrie mit relativistischen Ionenstrahlen erlaubt die Messung elektromagnetischer Multipol-Mischungsverhältnisse von γ-Strahlung. Der Kern der Methode besteht in der Messung von geschwindigkeitsabhängigen Wirkungsquerschnitten für Coulomb-Anregung bei zwei verschiedenen relativistischen Ionenenergien. Diese werden in einer einzigen Messung bestimmt, indem Anregungen in zwei räumlich getrennten Targets durch unterschiedliche detektierte Doppler-Verschiebungen in γ-ray tracking Detektoren verlässlich getrennt werden. Die Methode wurde 2014 bei der PreSPEC-AGATA - Kampagne im Experiment S426 am FRS der GSI eingesetzt.

Uncontrolled Keywords: lifetime measurement, DSAM, multipole mixing ratio, radioactive ion beam, AGATA, GRETA
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-49556
Classification DDC: 500 Science and mathematics > 530 Physics
Divisions: 05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
Date Deposited: 24 Sep 2015 14:34
Last Modified: 03 Aug 2016 07:42
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4955
PPN: 386826560
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