Mass measurements on neutron-deficient nuclides at SHIPTRAP and commissioning of a cryogenic narrow-band FT-ICR mass spectrometer [Elektronische Ressource] / von Rafael Ferrer García

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• Publié par: johannes_gutenberg-universitat_mainz
• Publié le: 01 janvier 2008
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alenciaMassGutenmeasuremen08:tsRafaelonbneutron-decienundtMnGarc?auclides7ateicSHIPTRAPysik,anddercommissioningerg-UnivofVaecryinogenicMainz,narrohw-banderFT-ICRhmassPhspMathematikectrometerInformatikDissertationJohanneszurbErersit?tlainzangungondesFGradesrrerDoktorgeb.derVNaturwissenschaften(Spanien)am200Facβ
A
σ < 1μ
ogeneneitmitbdessenehandeltwurdehotcvhpr?zisehMassenspdieserektrometriehmalbandigeaneinzelnes,kurz-ExplebigendiRadionunguklidenPromittelstbPbecnningmethofallen.FT-ICRAufgrundbderbF?higkaufeitPumpspalleestimmKern-hwhecphselwiorgelegterh-kzwutngbnahmedemnizuNacTwageniczueismethobringen,gespkw?nnenbMassenmessungen?bweinemeitabmitdermitZusammenfassungV-?hrendStabilit?tslinieundneueEinzelionnensensitivit?tEiErforscnsiconheren/suptenerenzummitgegenhnittenwDie?rtigenneuesWisseneissystem?bh.erTneuklearedieEigen-isceineshaftenel-Pliefernineundnsidiee,Vouriertransformation-IonenzyklotronresonanzorhewrsazurgegebracmMitact-destruktivhh-tliefertvhonhertesMassenmodiedellenInformationsozwieEs-gleichhersteungentetesten.DetektorsystemAuf"Chan-demKGebietdederkryndieuklearenbAstrophnysikMassendienengaranatomarehlie?licMassenf?ralsen?tigtengrund-eiselektronik.legendehPvarameterscumwKernsynerscthesewinSstellaremezienUkleinenmfeldduktionsquersczu(Doktorarbvb)setzvGrenzenerstehen.t,IneindieserNacArbweitunenwehrlicerImdeneitenzehneilMArbasseniwwirderteInvetroneRadioneuklidenkryumDoppiienningfallensystemsdiskutiert,in=e90hovhseorgestellt,tdievdenscvForhergesagten(FT-ICR)Pfadhdeseis-rp-ProzessesdedurcAnhsetzen.endungSechhswird.dadervhonenwurdenNaczumwer-desteneinMaleinfacexpgeladeneserimeneictellIonbereitsestimmnott.endigeDieumMessungenMassewurdenuamestimmen.Pwirdenningfaericllenmassen-tetsperektrometer"o-line"SHIPTRerimenAmitPneuendurcbasierendhgef?hrteinemunneltron"terangeh?ngterAusnonutzungersionsdynoder,destruktiveinerenogenenFlughzeit-erre,Ionenzyklotronresonanzultrahohe(TOF-ICR)akuumNacehngungewweismethoderdeb.ungDatiert,diescLeistungsmerkmalehdesderTOF-ICRdieNacbhNacwweisesderβ
A
σ μ
enningpresen(TOF-ICR)tedhedheresectionsdealsly-cwithyhigh-precisiontoP.enning(FT-ICR)trapFirstmassvsptime-of-ighectrometryponspshort-livsystemedthesisradionauclides.FT-ICROwtheedbasedtocrythetheabilitusingyotron-reofGivrevTOF-ICRealingheaallalln1u-bcleonicsecondincommissioningteractions,themassw-bandmeasuremenWithtsdfarionodeter-thealinehanneltronofdynoSummaryto-stabilitmassytheareterexpdestructivectedion-cyctonbringtecntheewofinsighwhentvtoerheathewithcurrenductiontTheknonewwledgefoundofnecnus,uclearofpropwitheogenicrtiessystemandcationserve,eourier-transformtotectestnon-destructivthetectionpredictivsingleetrapppprooinformationwitsertestsofdetectormassamoandelsvandofformpumpingulas.teeIconditionsnandnelectronicsuclearsingle-ionastrophrepysics,SHIPTRAPatomicthemassesearetfundamenltalsonaparameterscefordetectionthnique.heenunderstandinglimitedoferformancethethesyndetectionthesistryingofinnestigateucleivy/supinvytheeciesstellarsmenprovironmencrossts.(This<dissertationb),thesisapresendetectiontsistentomassevessaryaluesThofthera-partdionthisuclidesdealsaroundtheiiiofacry=double-P90trapinforterspappli-ersedofinhighly-sensitivthenarropredictedFrp-proion-cyclotron-resonancecessdetectionpathhnique.wtheaeyde.methoSixaofsingthemhargedhaedvwillevidebrequiredetoenmineexpmass.erimeno-linetallyofdeterminednewforsystemtheoncrstwithtime.attacTheconmeasuremenersiontsde,haavogenicebarrier,bguaran-eenultra-highcarriedacuumoutduringatdetermination,theofPdetectionenning-trapformassrequiredspsensitivitecaretromorted.eiv.Conesten.tsigh1.In.tro.duction.1TheI.Theory.5.2.Theory.of.ionetraps.7.2.1.Generationdoubleoftthe.elecatric26trapping.pTheoten.tialtec...particles...detection.detection.42.cell..............8.2.2.Descriptionedofclustersthe.ionofmotion.in.a.Pyenning.trap..28.Destructiv.....31.......ra...39.d10.2.3erimenThe47real.P.enning.trap..RF...............erimen.TOF-ICR...........3.1.3.of.b.......Pro.ucli.GSI....12.2.4.Excitation26ofelotheSHIPion.motion........Ion.31.time.detection.........Charge...........4.2.ourier.sf......15Narro2.4.1aD.i.p.olarIexcitation45.facilit.The.................5.2.bunc...............5.3.enning-trap........15.2.4.25.4Qmassuacedured.rup52olar.excitation................25.Laser-induc.ionization.c.r.on.............3.2.duction.radion16d2.5atCo.oling.tec.hniques..............3.2.1.v.cit.lter.......................4.detection.hniques.4.1.e.of.t-ICR19.2.5.1.Bu.er.gas.co.oling......4.1.1.d.detectors...................35.Non-destructiv.F.t.n.orm-ICR..........20.34.2.1Ionw-bandprousingductiontunemeccircuithanisms.23.3.1.Metho.ds.ofIionExpprotduction5.SHIPTRAP.y.5.1.gas.................................47.The.Q.her23.3.1.1.Sur.f.ac.e.ionization................50.The.P.system.....................50.Exp.tal.measuremen23pro3.1.2usingElec.tron.impact.ionization.A
.CONTENTSings6.Results.of.on-linemeasuremenmass.m.eecienciesa.suremencompletetsandaroundtialvi.78=.90erimen55.6.1.Thedetectionimperformanceortance.of.exp.erimenatal74data.for.rp-pro.cessocalculations....Co..56.6.2ComparisonData.analysis..Characterization.....inductivit...P.n.Exp.e...A.101.113.The.barrier...........Theoretical.studies.........78.with.r....58.6.382Thetheatomic-mass.ev.aluation....86.the.......7.5.1.the.......92.of.detec...92.tal.pro.FT-ICR...8.ok.ulations61approac6.3.1DraTBibliographreatmen.t7.3ofdierenthepumpinginput.data....................7.3.1.gas.w..............62.6.3.2.Results.of7.3.2themparisonevexpaluationtalandesultsconclusions..............7.4.of.detector......65.7.Commissioning.of.the.cry.ogenic7.5PofenningFT-ICRtrapsystemsetup.71.7.1.The.need.of90aPnon-destructivofedetectiondetectionytec.hnique..........7.5.2.erformance.the.FT-ICR.tio.system..71.7.27.6TheerimencrymassogenictPcedurenningusingtrap.setup.at.Mainz94.Summary.Outlo.97.Sim.as.rst.h.B.w.109.y..36List.ofLC-Figures.1.1fPro.cessescyclotronof.st.ell.arwn.ucleosyn.thesis4.2.34.of.....non-destructiv...........5.5.Nuclides.......a.....detec3.2.1detectorGeneration4.7ofCubican4.9axially.symmetricandquadrup.ole.p.oten48tial...5.3...enning...l...20068.2.2.Dierentrastt.electro.de.congurationsofof.P.ennwielectronng.andhP.aul.traps...Illustration.v...as.ion9fo2.3.SIMIONofsim.ulation.ofalenaimpquadrupfunctionole.e.lOvesetupctric.eld..gas.......Q.....50.......measureme10.2.4.Illustration.ofSHIPTRAPt.hedetectionion.tra.j.eofctories.with.asso.ciated.freque.ncies....Detection.MCP....12.2.5.Sk4.4etcyhseofultipliera.real.hSkypaerb.olical.precision.P.enning.tr.a37p.a.a.dyno.....detection.function.electron.38.enning.a13detection2.6.SkscetcFT-ICRh.of.a.real.cylindrical4.10Pparallelenningoftrap.of.as.the.........43.vi.the...........The..14.2.7.Electro.de.conguration.for.theSHIPTRAPcreationher.of.a.d.i.p.olarSHIPTRAPorsystema.quadrup.olar.eld.using.aofsegmentted.ring.electro.de....52.in.of...55.resonance.............32.Denition.con....16.2.8.Magnetron.radius.as.a.function.of.the.dip.olar.excitation.duration4.3.eciency.a17and2.9CEMCon.v.ersion.of.radial.m.otions..35.Cuta.a.view.a.condary.m.(SEM).........4.5.etc.of.MCP.tor............18.2.10.Radial.energy.gain.of.the4.6ionofmotionCEMaswithaconfunctionersionofdethe.detuning....3819CEM2.11eciencyIonatraojectorytheunderandpresenceenergyof4.8aPdampingtrapforcer.broad-band.e.....40.Detection.heme.a.system......20.3.1.Surface.ion.source.of41hot-caEquivvittyLC-circuittplotyptheeedancelledthewicircuitthacesium-zeoliteof.frequency......24.3.2.Axial.molecular.b.eam.ionizer5.1.er.e.of.SHIPTRAP.....................5.2.SHIPTRAP.cell..........25.3.3.TOF.sp.ectrum.of.carb.on-cluster49ionsTheandRFnbuncuclear.c.hart.................275.43.4PLatrapy.out.of.the.SHIP.facilit.y........51.Sequence.a.n.cyc.e.....................6.1.measured.the.campaign.July28.4.1.Time-of-igh.tion91 92
91
.FIGURES.6.2ofSk.etthec.htof.the.rp-pro.cess.pathtswempaolutionysetupinethe.endp.oin.ttheregion..ogenic.o...dieren........56.6.3.TOF-ICRMCPteciencyfor.OF.T.c.andmLIST.Ru....w.F...7.8.7.9.....83.at...tial.and...77.....86......60.6.4ofComparison.of.thepulsedAME2003.andresonatorthe.SHIPTRAP.data...Sk.....7.18.de...sp.system62of6.5setupExample.ofConnectioncounthet-rate.classoutanalysis.for.viii.spofandTET300WSc..barrier.sealings.........Results.pumping.om.....7.11.for.at63K6.6.T7.12wpressureo-neutron.separation.en.ergy......Detector...............7.14.ecien.CEM.......7.15.with.eam....677.166.7.T.w.o-proton.separation.energy....90.h.detection.........sp.the.helical.....7.19.m.FT-ICR...B.1.electro.cry....68.7.1110Ttheransuraniumtrapsrebarriergi.on111oflathethenforuclear.c.hart112...80.Pumping.eed.throughput.EBARA.turb.pumps.81.Pumping.elemen.and........72.7.2.Purication.trap.section..7.10.of.tial.tests.ro.t.erature.......84.Dieren.pumping.dieren.sealings.300.77.......85.Ev.of.at.K74.7.3.Hyp.erb.olical.measure.men.t.trap......7.13.test.............................87.Relativ.detection75cy7.4aCryvs.ogenic.P.enning.trap.setup....88.Detection.comparison.a.b...........89.Helical..................76.7.5.Lo.cation.of.trap.cen7.17tersetcwithofrespFT-ICRectelectronicsto.B............91.Resonance.ectru.of.unloa.d.resonator......77.7.692ScResonancehematiectrucoflacompleteydetectionout.of.connected93vPictureacuumallcompdesonenthetsogenic...............B.2.of.t79o7.7throughScpumpinghemati.c.setup.for.dierenB.3tialuturepumpiyngofstudiescry.setup.SHIPTRAP............T
lvof.T.ablesDb4.1massTresultec.hnical.sp94ecications.ofSHIPTRAPthe.t.wno73Listdieren.t.detectorsSummaryusedcedurefor.ion6.4detectionnwithintthis.w.ork...Prop.w...the.....arameters.FT-ICR...61.t.t.........of.on.as.the.cedure......39.6.1.List.o66fofinbvNoestigated.n.uclidesResultswithprobabilithalf-life,.spin-pa.r.i.t7.3yv,inandsystemexcitation.energy.of.the6.3rstofisomerichestateadjustmen.pro...............65.Impact.the.data.other.uclides.a.of.adjustmen.pro......57.6.2.Measured.cyclotron.frequency.ratios.of.T.c,.Ru,.and.Rh7.1isotopertiesestransuraniumatuclidesSHIPTRAPet.een.and.........7.2.of.t