Aufbau und erster Einsatz eines kalorimetrischen Tieftemperatur-Detektors zur Bestimmung der Kernladungsausbeuten von Spaltfragmenten

Abstract

Erstmaliger Einsatz eines neuartigen Detektorkonzeptes von Kalorimetrischen Tieftemperaturdetektoren (CLTDs) für die Bestimmung von Kernladungsausbeuten von Spaltfragmenten aus der neutroneninduzierten Kernspaltung anhand der passiven Absorbermethode am Forschungsreaktor des ILL in Grenoble. Dafür wurde ein großraumwinkliger Detektor aufgebaut, getestet und an die experimentellen Bedingungen des LOHENGRIN-Separators angepasst. Im Rahmen von Machbarkeitsstudien wurden, zunächst am Tandembeschleuniger des MLL in Garching mit stabilen Strahlen, später am ILL mit Spaltfragmenten die Eigenschaften des experimentellen Setups bezüglich der Effizienz und der Kernladungsauflösung bestimmt und anhand von systematischen Messungen optimiert. Dabei zeigte sich, dass mit dem neuen Detektor-System in Kombination mit den erstmals eingesetzten Siliziumnitridabsorbern, insbesondere im mittleren und schweren Massenbereich, eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu früher eingesetzten konventionellen Messmethoden erzielt werden konnten, wodurch sich vielversprechende Möglichkeiten für zukünftige Experimente in vorher unzugängliche Massenbereiche ergeben. Zudem wurde eine präzise Bestimmung der kumulativen Ausbeute von 92Rb durchgeführt, was einen wichtigen Beitrag zur Untersuchung der sogenannten Reaktor-Antineutrino-Anomalie liefert.

First use of a new detector concept of Calorimetric Low Temperature detectors (CLTDs) for the determination of nuclear charge yields of fission fragments from neutron-induced nuclear fission using the passive absorber method at the research reactor of the ILL in Grenoble. For this purpose, a large-area-angled detector was constructed, tested and adapted to the experimental conditions of the LOHENGRIN separator. Within the framework of feasibility studies, the properties of the experimental setup with regard to efficiency and nuclear charge resolution were determined using stable beams, first at the tandem accelerator of the MLL in Garching and later at the ILL with fission fragments, and optimised on the basis of systematic measurements. It was shown that the new detector system in combination with the silicon nitride absorbers used for the first time, especially in the medium and heavy mass range, could achieve a significant improvement compared to conventional measurement methods used previously, which opens up promising possibilities for future experiments in previously inaccessible mass ranges. In addition, a precise determination of the cumulative yield of 92Rb was performed, which makes an important contribution to the investigation of the so-called reactor-antineutrino anomaly.