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AMS detection of 10 Be with a SiN-foil stack
Edith Schmidt
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Robin Golser
DOI
10.25365/thesis.26821
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30466.47292.165869-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Be-10 (Beryllium) ist ein natürlich vorkommendes Radionuklid mit einer Halbwertszeit von (1.387+-0.012) Ma. Es entsteht in der Atmosphäre und in Gesteinsoberflächen durch den Einfluss der kosmischen Strahlung und ist daher ein nützlicher Tracer in der Klimaforschung und für geologische Anwendungen.
Die Messung dieser natürlichen, sehr geringen Be-10 Häufigkeit und die Unterscheidung vom wesentlich häufigeren, stabilen B-10 (Bor) ist selbst mittels AMS (Accelerator Mass Spectrometry) mit seiner hervorragenden Sensitivität eine Herausforderung.
Mit Hilfe von sehr homogenen Silizium Nitrid-Folien wurde bei VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) eine neue Messmethode entwickelt. Durch den unterschiedlichen Energieverlust in Materie von Ionen verschiedener Kernladung
wird der überwiegende Teil des B-10 bereits in den Folien gestoppt. Die Be-10 Ionen erreichen die dahinter liegende Ionisationskammer, wo sie von den restlichen Bor- und anderen Hintergrund-Ionen unterschieden werden können.
Ausführliche Simulationen zum Energieverlust in SRIM trugen dazu bei, das optimale Setup zu finden. Zusätzlich wurden teilweise bereits bekannte Proben erneut gemessen, um die neue Messmethode mit den beiden früher bei VERA erwendeten Methoden (Gasabsorber-und Degraderfoilmethode) vergleichen zu können.
Die neue Foil stack-Methode vereint die Vorteile beider früheren Methoden. Es konnte sowohl eine hohe Effizienz von 45 %, als auch ein verbesserte Reproduzierbarkeit von unter 0.3 % erreicht werden. Die Reduktion des Hintergrunds auf Be-10/Be-9=7x10^-16 erlaubt die Messung von Proben mit sehr niedrigem Be-10-Gehalt. Die neue Foil stack-Methode wird daher in Zukunft die vorher benutzen Messmethoden bei VERA ersetzen.
Abstract
(Englisch)
Be-10 (beryllium), with a half-life of (1.387+_0.012) Ma, is a long-lived, naturally occurring radioisotope. It is a cosmogenic nuclide, produced in the atmosphere and in-situ in surface rocks. Be-10 therefore carries valuable signals for climate research and also is the primary tool for exposure dating in geology. Accelerator Mass Spectrometry (AMS) with its outstanding abundance sensitivity is the only technique capable of detecting $ {}^{10}\mathrm{Be}$ at natural levels. Here, the challenge is to separate it form its stable isobar B-10. Based on almost perfectly homogeneous silicon nitride foils (SiN), a new AMS-method has been developed to detect Be-10 at the Vienna Environmental Research Accelerator (VERA). The dependence of energy-loss in matter from the atomic number is used to induce a difference in kinetic energy between Be-10 and its stable isobar B-10 are detected in an ionization chamber. To find the optimal setup, detailed simulations were performed. Until now, two other methods are used which are available at VERA and are commonly used at other facilities: absorption of B-10 in a gas cell, and the use of a degrader foil followed by a magnetic separator. For comparison, environmental samples have been remeasured and compared to the results of the new foil stack method.
With the new foil stack method, that was developed during this thesis, the advantages of both methods have been combined. The significantly higher detection efficiency of 45\% provides superior precision with a reproducibility better than 0.3\%. The background has been reduced to Be-10/Be-9=7 x 10^-16, which makes the measurement of very low values possible. The foil stack method will replace the old method at VERA for future measurements.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
AMS SiN-foils Be-10 VERA Vienna environmental research accelerator Isobar separation ionization chamber SRIM
Schlagwörter
(Deutsch)
AMS SiN-Folien Be-10 VERA Ionisationskammer SRIM Isobarentrennung
Autor*innen
Edith Schmidt
Haupttitel (Englisch)
AMS detection of 10 Be with a SiN-foil stack
Paralleltitel (Deutsch)
Detektion von Be-10 mit AMS unter Verwendung eines SiN Folienstapels
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
69 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Robin Golser
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.40 Kernphysik
AC Nummer
AC11129812
Utheses ID
23994
Studienkennzahl
UA | 411 | | |