thesis

Aufbau und Inbetriebnahme des DAGATA-Polarimeters

Abstract

Die vorliegende Arbeit präsentiert erstmals die Kalibrierung eines hochsegmentierten HPGe-Detektors, des DAGATA-Detektors (DArmstadt GAmma-ray Tracking Assembly), als ein Compton-Polarimeter. Dabei wurde eine Methode entwickelt, die auf der (quasi-)kontinuierlichen Messung des Compton-Streuwinkels basiert. Hier werden die Ergebnisse der Polarisationssensitivität des 36-fach segmentierten DAGATA-Polarimeters gezeigt. Die Polarisationssensitivität wurde in einem Experiment anhand einer 60Co-Quelle mit einer Aktivität von 680 kBq für zwei Übergangsenergien aus der 4+ - 2+ - 0+ -Kaskade in 60Ni kalibriert. Mit der Polarisationssensitivität konnte auch die Figure-of-Merit für die Photonenenergien von 1173 und 1332 keV berechnet werden. Beim Kalibrierungsexperiment zur Bestimmung der Polarisationssensitivität des DAGATA-Polarimeters handelte es sich um ein Koinzidenzexperiment mithilfe zweier externen Detektoren. Die Richtungen der externen Detektoren definierten eine Quantisierungsachse bezüglich jedes Detektors. Somit wurden die polarisierten Photonen aus Koinzidenzmessungen gewonnen. Die emittierten Photonen besitzen einen Polarisationsgrad von 1/6, wenn der Winkel zwischen ihren Emissionsrichtungen 90° beträgt. Die unpolarisierten Photonen erhielt man in Singlemessungen. In dieser Arbeit wurden die theoretischen Grundlagen der Polarisation behandelt und wichtige Observablen hergeleitet, die bei der Messung der Polarisation verwendet wurden. Das DAGATA-Polarimeter ist ein neuartiges Compton-Polarimeter. Es werden neue Größen benötigt, um seine Polarisationssensitivität erst erhalten zu können. Die Analyse des Experiments geschah aufgrund von Informationen, die die Segmente des DAGATA-Polarimeters lieferten. Damit konnten die Wechselwirkungsorte bis auf die Segmentvolumen bestimmt werden. Zur Auswertung der experimentellen Daten wurden die Schwerpunkte der Segmente verwendet (Segmentbasis), die aus den Simulationen bestimmt wurden. Die für die Analyse benötigten Winkel wurden aus den Schwerpunktkoordinaten berechnet und in Form einer Tabelle aufgelistet. Durch Einführung einer neuen Asymmetrie, die auf den unterschiedlichen Streuverteilungen der polarisierten und unpolarisierten Ereignisse zwischen Detektorsegmenten basierte, wurde die Polarisationssensitivität des DAGATA-Polarimeters definiert. Die aus dem Kalibrierungsexperiment bestimmten Polarisationssensitivitäten auf Segmentbasis betrugen 21(3)% bei 1173 keV und 19(1)% bei 1332 keV. Im Vergleich zu vierfach segmentierten Polarimetern besitzt das DAGATA-Polarimeter eine höhere Polarisationssensitivität

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