Experiment zur Messung des Ladungsradius des Protons am S-DALINAC und Untersuchung der Feinstruktur von Riesenresonanzen in 28Si, 48Ca und 166Er mit Hilfe der Waveletanalyse

Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil wird ein neuartiges Experiment zur Messung des Ladungsradius des Protons am S-DALINAC diskutiert. Hierfür wurde ein Aufbau basierend auf Halbleiterdetektoren entwickelt. Im Vergleich zu bisherigen Experimenten erlaubt dieser eine simultane Messung der Impulsübertragsabhängigkeit des Wirkungsquerschnitts für elastische Elektronenstreuung am Proton. Zur Untersuchung des in einem Testexperiment beobachteten erheblichen Untergrunds durch Elektronen und Bremsstrahlung wurden mehrere Koinzidenzverfahren getestet: Der Einsatz von DE-E Teleskopen, die Flugzeittrennung mit einem gepulsten Strahl und die Pulsformdiskriminierung. Die Kombination dieser Methoden erlaubt unter allen Streuwinkeln eine Reduktion des Untergrundes, die eine erfolgreiche Messung möglich macht. Die zu erwartenden Ergebnisse wurden für den gesamten Aufbau mit Monte-Carlo Simulationen untersucht und die Abhängigkeit der erreichbaren Genauigkeit von verschiedenen Parametern (Strahl- und Detektorgeometrie, Targeteigenschaften) studiert. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt die Untersuchung der Feinstruktur von Riesenresonanzen in 28Si, 48Ca und 166Er mit Waveletmethoden. Eine diskrete Waveletanalyse wurde zur Bestimmung des Untergrundverlaufs in Spektren der isovektoriellen E1- und M2-Resonanz in 48Ca eingesetzt. Diese ermöglicht die Bestimmung von 1- und 2- Niveaudichten im Anregungsenergiebereich der jeweiligen Resonanzen mit Hilfe einer Fluktuationsanalyse. Die Resultate werden mit Niveaudichtemodellen basierend auf der semiempirischen "Back-Shifted Fermi Gas" Beschreibung und den mikroskopischen HF-BCS Rechnungen verglichen. Eine Fluktuationsanalyse der Feinstruktur der isoskalaren E2-Riesenresonanz in 166Er erlaubt die Extraktion der Kohärenzbreite der 2+ Zustände. Im Anregungsenergiebereich Ex = 10-16 MeV findet man Werte zwischen 30 und 80 eV. Die Feinstruktur von Riesenresonanzen ist außerdem durch Energieskalen charakterisiert. In Rahmen dieser Arbeit wurden Skalen in 28Si und 48Ca mit Hilfe der kontinuierlichen Waveletanalyse bestimmt. In 28Si wurden die isovektoriellen E1- und isoskalaren E2-Resonanzen analysiert. Für die E1-Resonanz werden vier Skalen bei 110 keV, 410 keV, 640 keV und 2.2 MeV gefunden. Die kleinste Skala zeigt eine systematische Abhängigkeit von der Anregungsenergie und steigt von 110 keV bei 16 MeV auf 220 keV bei 23 MeV. Mikroskopische Rechnungen im Rahmen der SRPA mit der realistischen UCOM-Wechselwirkung und unter Verwendung von Grundzustandsbesetzungszahlen aus einer Schalenmodellrechnung zeigen ebenfalls vier Skalen bei 80 keV, 200 keV, 500 keV und 1.5 MeV. Für die E2-Resonanz in 28Si wurden sechs Skalen bei 100 keV, 180 keV, 330 keV, 470 keV, 750 keV und 2.5 MeV gefunden. In 48Ca wurden die isovektorielle E1- und die M2-Resonanz untersucht. Die extrahierten Skalen für die E1-Resonanz liegen bei 190 keV, 290 keV, 650 keV und 3.3 MeV. Das oben beschriebene Modell liefert für 48Ca vier Skalen bei 90 keV, 240 keV, 400 keV und 700 keV. Für die M2-Resonanz werden Skalen bei 100 keV, 180 keV, 530 keV und 1.5 MeV extrahiert. Eine SRPA Rechnung mit der M3Y-Wechselwirkung liefert eine gute Übereinstimmung der Skalen

In-situ formation, thermal decomposition, and adsorption studies of transition metal carbonyl complexes with short-lived radioisotopes

Abstract We report on the in-situ synthesis of metal carbonyl complexes with short-lived isotopes of transition metals. Complexes of molybdenum, technetium, ruthenium and rhodium were synthesized by thermalisation of products of neutron-induced fission of 249Cf in a carbon monoxide-nitrogen mixture. Complexes of tungsten, rhenium, osmium, and iridium were synthesized by thermalizing short-lived isotopes produced in 24Mg-induced fusion evaporation reactions in a carbon monoxide containing atmosphere. The chemical reactions took place at ambient temperature and pressure conditions. The complexes were rapidly transported in a gas stream to collection setups or gas phase chromatography devices. The physisorption of the complexes on Au and SiO2 surfaces was studied. We also studied the stability of some of the complexes, showing that these start to decompose at temperatures above 300 ℃ in contact with a quartz surface. Our studies lay a basis for the investigation of such complexes with transactinides.</jats:p

Rapid Synthesis of Radioactive Transition-Metal Carbonyl Complexes at Ambient Conditions

Carbonyl complexes of radioactive transition metals can be easily synthesized with high yields by stopping nuclear fission or fusion products in a gas volume containing CO. Here, we focus on Mo, W, and Os complexes. The reaction takes place at pressures of around 1 bar at room temperature, i.e., at conditions that are easy to accommodate. The formed complexes are highly volatile. They can thus be transported within a gas stream without major losses to setups for their further investigation or direct use. The rapid synthesis holds promise for radiochemical purposes and will be useful for studying, e.g., chemical properties of superheavy elements