Raumwinkeloptimierte Elektron-Photon Koinzidenzmessungen nach der Anregung mit Synchrotronstrahlung unter Verwendung zeitlich verschieden strukturierter Füllmuster des Speicherrings
| dc.date.accessioned | 2022-02-21T10:20:40Z | |
| dc.date.available | 2022-02-21T10:20:40Z | |
| dc.date.issued | 2021-05 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202202065722 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/13638 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.rights | Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | * |
| dc.subject | Elektron-Photon Koinzidenz | ger |
| dc.subject | Synchrotronstrahlung | ger |
| dc.subject | zeitlich strukturierte Füllmuster | ger |
| dc.subject | Detektionsraumwinkel | ger |
| dc.subject | Simulation | ger |
| dc.subject | TDC | ger |
| dc.subject | Edelgase | ger |
| dc.subject | Cluster | ger |
| dc.subject | Einzelphotonendetektoren | ger |
| dc.subject | Magnetische Flasche | ger |
| dc.subject | Füllmuster mit beliebiger zeitlicher Struktur | ger |
| dc.subject | Software basierte Koinzidenzmessungen | ger |
| dc.subject | Atome | ger |
| dc.subject | Moleküle | ger |
| dc.subject | Single photon detectors | eng |
| dc.subject | Magnetic bottle | eng |
| dc.subject | Electron-Photon coincidence | eng |
| dc.subject | Synchrotron radiation | eng |
| dc.subject | Fill pattern with arbitrary time structure | eng |
| dc.subject | Software coincidence counting | eng |
| dc.subject | Atoms | eng |
| dc.subject | Molecules | eng |
| dc.subject | Clusters | eng |
| dc.subject.ddc | 530 | |
| dc.title | Raumwinkeloptimierte Elektron-Photon Koinzidenzmessungen nach der Anregung mit Synchrotronstrahlung unter Verwendung zeitlich verschieden strukturierter Füllmuster des Speicherrings | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Für die Untersuchung von Relaxationspfaden von angeregten mikroskopischen Systemen nehmen Messmethoden eine zentrale Rolle ein, bei denen emittierte Teilchen so gemessen werden, dass eine physikalische Korrelation zwischen Ihnen nachgewiesen werden kann. Denn nur durch den Nachweis dieser Korrelationen ist es bei stark verzweigten und sich unter Umständen kreuzenden Relaxationspfaden, diese Pfade eindeutig nachzuverfolgen. Diese sogenannten Koinzidenzmessungen werden seit ihren ersten Anwendungen in den 1920er Jahren daher in verschiedensten Disziplinen der Physik verwendet, so zum Beispiel in der Teilchen- und Kernphysik, der Astrophysik, in der Laserphysik und Quantenkommunikation sowie bei der Untersuchung von atomaren und molekularen sowie schwach gebundenen Systemen. Vor der Entwicklung von Strahlungsquellen mit ausreichend hoher Intensität und Energie der anregenden Photonen erfolgte die Anregung dabei im Allgemeinen mit kontinuierlichen Strahlungsquellen, für welche die damaligen Koinzidenzmethoden entsprechend angepasst waren. Heute ist es mit modernen Synchrotronstrahlungsanlagen nun möglich mikroskopische Systeme mit gepulsten, hochenergetischen Photonen definiert anzuregen und so zuvor experimentell nicht erreichbare Bedingungen für deren Untersuchung zu schaffen. Hierfür wurden die Koinzidenzmessungen entsprechend angepasst, wobei diese meist nur geladene Teilchen detektieren, da deren Nachweiseffizienz ausreichend hoch ist, um bei den stark limitierten Messzeiten an Synchrotronstrahlungsanlagen zu interpretierbaren Ergebnissen zu führen. Weiterhin beschränken sich Koinzidenzmessungen an Synchrotronstrahlungsanlagen auf Grund der komplexen Datenaufnahme häufig nur auf Betriebsmodi, bei denen sich ein einzelnes Elektronpaket in dem Speicherring der Synchrotronstrahlungsanlagen befindet. Da bei vielen Relaxationspfaden aber auch Photonen emittiert werden, ist eine koinzidente Messung dieser Photonen zusammen mit den emittierten, geladenen Teilchen für eine vollständige Untersuchung dieser Pfade notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein experimenteller Aufbau zur Detektion von Elektron-Photon Koinzidenzen realisiert. Dieser Aufbau besteht dabei aus einer magnetischen Flasche zur effizienten Detektion der emittierten Elektronen sowie einem speziell angepassten Spiegelsystem für den effizienten Nachweis der Photonen. Durch Messungen an der Synchrotronstrahlungsanlage BESSY II des Helmholzzentrum Berlins konnte dabei gezeigt werden, dass die Nachweiseffizienz um mindestens eine Größenordnung erhöht werden konnte. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde darüber hinaus durch Ausnutzen der softwarebasierten Koinzidenzmessung anhand von Elektron-Photon Koinzidenzmessungen in Multibunch Hybridmodus von BESSY II gezeigt, dass die genutzte Koinzidenzmessmethode auch bei komplexen Füllmustern von Speicherringen genutzt werden kann und so die Limitierung von Koinzidenzmessungen an Synchrotronstrahlungsanlagen erheblich verringert werden kann. Die ersten Testmessungen wurden dabei an einem System gezeigt, bei welchen nur ein offener Kanal für die Messung von Elektron-Photon Koinzidenzen bei der gewählten Energie der anregenden Photonen existiert. Es wurden daher auch Simulationen durchgeführt, welche Nahe legen, dass diese Methode auch für Messungen von mehreren möglichen Relaxationspfaden nach der Anregung mit Synchrotronstrahlungsanlagen bei komplexen Füllmustern angewendet werden kann. | ger |
| dcterms.abstract | For the investigation of relaxation paths of excited microscopic systems, measurement methods play a key role, which allow to deduce a physical correlation between them. Only by demonstrating these correlations it is possible to clearly track these paths in the case of strongly branched and, under certain circumstances, intersecting relaxation paths. These so-called coincidence measurements have therefore been used in various disciplines of physics since their first application in the 1920s, e.g., particle and nuclear physics, astrophysics, in laser physics and quantum communication as well as in the investigation of atomic, molecular, and weakly bound systems. Before the development of radiation sources with sufficiently high intensity and energy of the stimulating photons, continuous radiation sources were used, for which the coincidence methods were appropriately adapted. Today, with modern synchrotron radiation systems, it is now possible to excite microscopic systems with pulses of well-defined high-energy photons and thus to create conditions for their investigation that were previously not experimentally achievable. For this purpose, the coincidence measurements were adapted accordingly, whereby they mostly only detect charged particles. The main reason is based on their sufficiently high detection efficiency since interpretable results can be made during the severely limited measurement times at synchrotron radiation sources. Furthermore, due to the complex data acquisition, coincidence measurements on synchrotron radiation systems are often limited to operating modes in which a single electron packet circulates in the storage ring of the synchrotron radiation systems. However, photons are also emitted in many relaxation paths. Therefore, coincident measurement of these photons together with the emitted, charged particles is necessary for a complete investigation of the relaxation paths. As part of this work, an experimental setup for the detection of electron-photon coincidences was built. The experiment consists of a magnetic bottle for the efficient detection of the emitted electrons and a specially adapted mirror system for the efficient detection of the photons. Measurements at the synchrotron radiation facility BESSY II at the Helmholzzentrum Berlin showed that the detection efficiency could be increased by at least one order of magnitude. In the second part of this work, it was also shown, that the utilized software-based coincidence measurement is appropriate to detect electron-photon coincidences using the multibunch hybrid mode of BESSY II. Therefore, electron-photon coincidence measurement can also be conducted using complex filling patterns of storage rings and thus the time limitations of coincidence measurements on synchrotron radiation systems can considerably be reduced. First tests measurements were made on a physical system, where only one open channel for the measurement of electron-photon coincidences for the chosen exciting-photon energy. Simulations were therefore also carried out, which suggest that this method can also be used for measurements of several possible relaxation paths after excitation with synchrotron radiation systems with complex filling patterns. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Ozga, Christian | |
| dcterms.dateAccepted | 2021-10-20 | |
| dcterms.extent | iv, 135 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Physik | |
| dc.contributor.referee | Ehresmann, Arno (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Hergenhahn, Uwe (Dr.) | |
| dc.subject.swd | Messung | ger |
| dc.subject.swd | Koinzidenz | ger |
| dc.subject.swd | Anregung | ger |
| dc.subject.swd | Synchrotronstrahlung | ger |
| dc.subject.swd | Speicherung | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |
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