Effizienzsteigerung der Positronenquelle NEPOMUC am FRM II

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3.3. VERGLEICHSMESSUNG MIT DEM MULTICHANNEL-ANALYZER IStrahl 511 IKal 511 F3γ FP ile−up (607,17±0, 78) · 103 counts 600 s (2,039±0, 045) · 103 counts 600 s (45±5)% (3,4±0, 4)% r 10% Tabelle 3.1: Intensitäten und Anteile der zusätzlichen Effekte Mit den gemessenen Spektren ergeben sich die in Tabelle 3.1 dargestellten Werte. Der Anteil FP ile−up wird den Messdaten zu Abbildung 3.7 zwischen den Kanälen 400 und 800 durch Integration entnommen. Der Anteil reflektierter Positronen beträgt bei Aluminium etwa 10% für einen Positronenstrahl der Energie 210 eV [16]. Der Anteil der Positronen, die über den 3γ−Zerfall zerstrahlen, wird über die Abweichung der linken Flanke des Fotopeaks von der Gaußform abgeschätzt und beträgt etwa 45%. Die Unsicherheiten sind ausschließlich statistischer Natur und fließen über eine Gauß’sche Fehlerfortpflanzung in die Gesamtintensität ein. Nach Formel 3.2 ergibt sich damit eine Positronenstrahlintensität im unoptimierten Zustand von: Seite 30 Ie + = (0, 96 ± 0, 04) · 108 e+ s
KAPITEL 4. OPTIMIERUNG DURCH SAUERSTOFFBEHANDLUNG UND DRUCKANPASSUNG 4 Optimierung durch Sauerstoffbehandlung und Druckanpassung Der Positronenstrahl weist eine Tendenz auf, bei andauerndem Betrieb immer schwächer zu werden, obwohl an den Geräteeinstellungen nichts verändert wird. Die Ursache ist eine fortschreitende Verschmutzung der Platinlinsen in der Strahlrohrnase. Durch die aggressive Umgebung dampft Material von den umliegenden Oberflächen ab - ähnlich dem Prinzip des Sputterns, hier allerdings ungewollt. Diese Stoffe lagern sich dann auf den Platinlinsen ab und verhindern mit zunehmender Dicke immer mehr die Erzeugung monoenergetischer Positronen. Auch Kohlenwasserstoffe, die erst nach und nach aus dem Strahlrohr austreten und daher nicht sofort abgesaugt werden, tragen zur Verschmutzung bei. Konstruktionsbedingt lässt sich dies nicht verhindern, allerdings kann, wie in diesem Kapitel dargestellt, die Verschmutzung effektiv entfernt werden. Dazu wird zunächst das gesamte Pumpen- und Rohrsystem schematisch zusammengestellt und in LabView integriert und mit diesem Überwachungstool eine Sauerstoffbehandlung zur Reinigung durchgeführt. 4.1 Druckmessung und Steuerung Jeweils im innersten Rohr von jedem Abschnitt ist ein Ultra-Hochvakuum notwendig, da dort der Positronenstrahl tatsächlich durchläuft und parasitäre Wechselwirkungen mit Gasmolekülen minimiert werden sollen. Dazu werden Scrollpumpen für ein Vorvakuum (10 −2 bis 10 −3 mbar) und Turbopumpen für das erreichbare Vakuum von bis zu 10 −9 mbar bei ausgeschaltetem Reaktor verwendet. Das gesamte Rohrsystem sowie die Pumpen und die Schieber sind in Abbildung 4.1 zu sehen. Über diese Steuerungs- Oberfläche können die in den jeweiligen Abschnitten liegenden Drücke überwacht und die Schieber per Mausklick bedient werden. Außerdem ist eine Sicherheitsabfrage integriert, wodurch Bedienfehler wie das Öffnen eines Schiebers, der zwischen Atmosphärendruck und Hochvakuum liegt, verhindert werden sollen. Die Druckmessdaten, die von diversen Druckmessgeräten geliefert werden, werden über eine RS-232 Schnittstelle permanent ausgelesen, grafisch ausgegeben und minütlich abgespeichert, so dass eine ununterbrochene Überwachung möglich ist. 4.2 Temperaturmessung Die Temperatur am Experimentierrohr darf aus Sicherheitsgründen nicht höher als 150 C sein. Daher wurden an verschiedenen Stellen an der Experimentierrohrnase Thermoele- Seite 31
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