Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Tiefe Temperaturen Dienstag
eventually the critical current density is exceeded. Information about the
photon’s energy is contained in the height and duration of the resulting
voltage transient.
We will present the latest theoretical models we use to describe experimental
results and discuss some aspects with regard to detector performance.
Examples are geometrical effects and dark count rates caused by
superconducting fluctuations.
TT 13.4 Di 16:45 H20
Entwicklung magnetischer Mikrokalorimeter für die hochauflösende
Teilchendetektion — •H. Rotzinger 1 , T. Daniyarov
1 , M. Linck 1 , A. Burck 1 , A. Fleischmann 1 und C. Enss 2
— 1 Kirchhoff-Institut für Physik, INF 227, 69120 Heidelberg — 2 Physics
Department, Brown University, Providence, RI 02912, USA
Metallische magnetische Kalorimeter (MMC) sind energiedispersive
Tieftemperatur-Teilchendetektoren, mit denen das Anwendungsspektrum
konventioneller energiedispersiver Detektoren in vielerlei Hinsicht
erweitert werden kann. Von besonderem Interesse ist dabei die um
nahezu zwei Größenordnungen bessere Energieauflösung, und das
kalorimetrische Detektionsprinzip, das große Freiheiten bei der Wahl des
Absorbermaterials und der Absorbergeometrie erlaubt. MMCs bestehen
aus einem Absorber und einem paramagnetischen Temperatursensor
in einem schwachen Magnetfeld. Ein Energieeintrag in den Absorber
bewirkt daher neben einer Erwärmung des Sensors auch eine kurzzeitige
Änderung dessen Magnetisierung, die mit einem SQUID-Magnetometer
nachgewiesen wird und ein Maß für die eingetragene Energie darstellt.
Wir diskutieren das Detektionsprinzip und den Aufbau magnetischer
Kalorimeter und stellen zwei Prototypdetektoren vor. Der erste
wurde für die Bestimmung absoluter Aktivitäten in der Metrologie
optimiert und besitzt einen Absorber, der den gesamten Raumwinkel
4π um die radioaktive Quelle mit einer Quanteneffizienz von 99,9%
abdeckt.Der zweite Prototyp wurde für die hochauflösende Röntgenfluoreszenz-
Spektroskopie entwickelt und besitzt im Energiebereich bis
6 keV eine Quanteneffizienz von 98% und eine Energieauflösung von
∆EFWHM = 3,4 eV.
17:00 Pause
TT 13.5 Di 17:15 H20
Development of a cryogenic detection concept for GNO
— •Tobias Lachenmaier, Jean-Côme Lanfranchi, Walter
Potzel, and Franz von Feilitzsch — Technische Universität
München, James-Franck-Str, 85748 Garching
The Gallium-Neutrino-Experiment GNO measures solar neutrinos radiochemically
via the reaction 71 Ga(ν,e) 71 Ge. In order to reduce statistical
and systematic uncertainties in detecting the decay of 71 Ge to 71 Ga,
a favourable way could be the use of high-resolution cryogenic detectors
instead of the presently integrated miniaturized proportional counters.
After the successful development of a highly efficient 4π-detector, optimization
of thermal Ge-deposition, decoupling of deposition and detection,
present activity concentrates on low background considerations,
enhancement of external and internal shielding of the cryostat and a
longterm run with artificially activated 71 Ge to prove the feasibility of
’cryo-GNO’ in our Underground Laboratory in Garching.
TT 13.6 Di 17:30 H20
Detector developement for calibration measurements in
CRESST — •Wolfgang Westphal, Franz von Feilitzsch,
Thomas Jagemann, Josef Jochum, Walter Potzel, Wolfgang
Rau, Marco Razeti, Michael Stark, and Hesti Wulandari
— Technische Universität München, Physik-Department E15,
James-Franck-Strasse, D-85748 Garching
CRESST searches for Dark Matter Particles (WIMPs) by means of
elastic scattering on nuclei in cryogenic detectors. The main background
are electron recoils iduced by radioactivity. Our target (CaWO4) is a
scintillator, which has lower light output for nuclear recoils than for electron
recoils allowing us to discriminate this background. The detectors
consist of a 300 g crystal with a Tungsten Transition Edge Sensor (TES)
to measure the thermally deposited energy, enclosed in a reflecting housing
together with a light detector. These detectors are designed for low
count rates as expected for the experiment.
To understand the detector response to nuclear recoils we plan a calibration
experiment with a neutron beam, requiring high count rates.
The same holds for an experiment studying recoiling nuclei from alphadecays,
one of the remaining backgrounds. Therefore we have developed
faster detectors, using Ir/Au TES operated in the electro thermal feedback
mode. We will discuss the latest results of this developement.
TT 13.7 Di 17:45 H20
EDS with Microcalorimeters — •Christian Hollerith 1 , M.
Bühler 2 , F. von Feilitzsch 1 , J. Höhne 2 , M. Huber 1 , J. Jochum 1 ,
K. Phelan 2 , B. Simmnacher 3 , R. Weiland 3 und D. Wernicke 1
— 1 Physikdepartment der TU München, E15, 85748 Garching —
2 Vericold technologies GmbH, 85737 Ismaning — 3 Infineon technologies
AG, 81739 München Perlach
Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) of samples mounted in
scanning electron microscopes (SEM) is a standard technique for elemental
material analysis. Today Si(Li)-detectors are used in this field
with a maximum energy resolution of about 130eV at a X-ray energy
of 6keV. This energy resolution is unsatisfactory for the separation of
the low energetic lines like M-lines of heavy elements, L-lines of medium
heavy elements and K-lines of light elements. But for excitation of small
volumes like particles in samples with the electron beam in the SEM only
low acceleration voltages may be used and therefore only low energetic
lines are excited. A high resolution spectrometer with a microcalorimeter
detector cooled by a pulse tube refrigerator with an ADR unit has been
installed on a SEM for this purpose. It shows an average energy resolution
of better than 10eV at 1.5keV. The low countrate in comparison to
Si(Li) detectors due to the small area of the microcalorimeter has been
increased by the application of a polycapillary X-ray optics. This way the
microcalorimeter is a promising tool for material analysis of thin layers
and small samples.
TT 13.8 Di 18:00 H20
Industrielle Anwendungen von Tieftemperaturdetektoren —
•Jens Höhne — VeriCold Technologies GmbH, Bahnhofstr. 21, 85737
Ismaning
Tieftemperaturdetektoren, wie sie seit Jahren für astrophysikalische
Fragestellungen entwickelt werden, haben eine gute Energieauflösung
im niederenergetischen Röntgenbereich. Sie werden daher seit kurzer
Zeit auch im Bereich der Materialanalytik eingesetzt. Ein weit verbreitetes
Verfahren ist die sogenannte Mikroanalyse, welche durch Elektronenbestrahlung
einer Probe die dadurch erzeugte charakteristische
Röntgenstrahlung nachweist. Die in konventionellen Röntgendetektoren
auftretenden Linienüberlappungen können mit Tieftemperaturdetektoren
aufgelöst werden und es wird damit die hochortsaufgelöste Untersuchung
von Oberflächen und sub-um-Partikeln möglich. Der Vortrag
diskutiert die industriellen Anforderungen an die Kühl- und Sensortechnologie,
Anwendungsbeispiele sowie zukünftige Anforderungen und Entwicklungen.
TT 13.9 Di 18:15 H20
Charakterisierung von Tieftemperaturdetektoren in einem
ADR (Adiabatic Demagnetisation Refrigerator) — •Doreen
Wernicke 1 , Jens Höhne 1 , Theo Hertrich 1 , Kevin Phelan 1 ,
Mathias Bühler 1 , Christian Hollerith 2 , Franz v. Feilitzsch 2 ,
Josef Jochum 2 , Michael Stark 2 und Wolfgang Westphal 2 —
1 VeriCold Technologies GmbH, Bahnhofstrasse 21, D-85737 Ismaning —
2 Physik-Department E15, TU München, James-Franck-Strasse, D-85748
Garching
In den letzten Jahren gewann die ADR Technologie zur Erzeugung
tiefer Temperaturen zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz von Tieftemperatursensoren
zur Strahlungsdetektion auf Satellitenmissionen und
auch in der industriellen Anwendung verlangte nach transportablen und
robusten Kühlsystemen zur Erzeugung von Temperaturen unter 100mK.
Im Gegensatz zu Entmischungskryostaten überzeugen ADRs durch eine
einfache Bedienung und eine kompakte Bauweise.
Die Firma VeriCold Technologies GmbH beschäftigt sich u. a. mit der
Weiterentwicklung und Optimierung der ADR Technologie und nutzt
diese auch selbst in einem auf Tieftemperatursensoren basierenden hochauflösenden
Röntgenspektrometer (Polaris).
In dem Vortrag sollen die wichtigsten Aspekte von ADRs und die Charakterisierung
von Phasenübergangsthermometern für die Anwendung in
der Materialanalyse diskutiert werden.