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Neutroneneinfangsreaktionen kurzlebiger Isotope

  • Die Entstehung der Elemente im Universum wird auf eine Vielzahl von Prozessen zurückgeführt, die sowohl in Urknall - als auch in stellaren Szenarien angesiedelt werden. Die Kenntnis der dort ablaufenden Reaktionen und deren Raten ermöglicht es die zugrundeliegenden Modelle einzugrenzen und somit genauere Aussagen über die Plausibilität der Szenarien zu treffen. Ein Teil dieser Prozesse stützt sich auf Neutroneneinfänge an Atomkernen, wodurch die Massezahl des Ausgangskerns erhöht wird. Die Aktivierungsmethode ermöglicht die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit eines Neutroneneinfangs, sofern der Zielkern eine detektierbare Radioaktivität aufweist. Die experimentelle Untersuchung einer Reaktion mit einem kurzlebigen Produktkern ist eine besondere Herausforderung, da bei langen Aktivierungen zwar viele Einfänge stattfinden, die meisten Produktkerne jedoch schon während der Aktivierung zerfallen. Ein probates Mittel um genügend Zerfälle des Produktkerns beobachten zu können ist die zyklische Aktivierung, wobei die Probe in mehrfachen Wiederholungen kurz bestrahlt und ausgezählt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Anwendungen der zyklischen Aktivierung behandelt. Eine vom Paul Scherrer Institut Villigen bereitgestellte Probe von 10Be wurde am TRIGA Reaktor der Johannes Gutenberg - Universität Mainz mit Neutronen aktiviert. Über die Cadmiumdifferenzmethode konnte der thermische und der epithermische Anteil der Neutronen separiert werden und dadurch sowohl der thermische Wirkungsquerschnitt als auch das Resonanzintegral für die Reaktion 10Be(n,γ)11Be bestimmt werden. Am Institut für Kernphysik der Goethe Universität Frankfurt wurde mit einem Van - de - Graaff - Beschleuniger über die 7Li(p,n)7Be Reaktion ein quasistellares Neutronenspektrum mit kBT ≈ 25 keV erzeugt. Für die zyklische Aktivierung von Proben wurde die Infrastruktur in Form einer automatisiert ablaufenden Vorrichtung zur Bestrahlung und Auszählung geplant und umgesetzt. In diesem Rahmen wurden die über das Spektrum gemittelten Neutroneneinfangsquerschnitte für verschiedene Reaktionen bestimmt. Für 19F(n,γ)20F konnte der Gesamteinfangsquerschnitt bestimmt werden. Für die Reaktion 45Sc(n,γ)46Sc wurde der partielle Wirkungsquerschnitt in den 142,5 keV Isomerzustand gemessen. Aus der 115In(n,γ)116In Reaktion konnten die partiellen Querschnitte in die Isomerzustände bei 289,7 keV, 127,3 keV sowie den Grundzustand bestimmt werden. Außerdem wurde mit einer Hafniumprobe die partiellen Einfangsquerschnitte in den 1147,4 keV Isomerzustand von 178Hf und in den 375 keV Isomerzustand von 179Hf gemessen.

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Metadaten
Author:Meiko Niklas Volknandt
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-677785
URL:http://dx.doi.org/10.21248/gups.67778
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:René ReifarthORCiD, Christoph LangerORCiDGND
Advisor:René Reifarth
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2022/04/14
Year of first Publication:2022
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2022/04/11
Release Date:2022/05/04
Page Number:114
Last Page:102
HeBIS-PPN:494194472
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht