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AMS measurements of ³⁶Cl using isobar suppression via laser photodetachment
Christoph Marek
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Robin Golser
Mitbetreuer*in
Johannes Lachner
DOI
10.25365/thesis.53560
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-17896.86742.891570-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Natürliche Phänomene und archäologische Funde werden häufig mithilfe von langlebigen Radionukliden (z.B. 14C, 36Cl) datiert. Aufgrund der langen Halbwertszeit dieser Isotope ist eine radiometrische Messung ineffizient und deshalb wird häufig Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) verwendet um niedrige Konzentrationen zu messen. Abhängig vom Isotop können damit Verhältnisse (z.B. 36Cl/Cl) bis zu 10^−16 gemessen werden. Limitiert wird dies durch Isobare, welche nicht mithilfe der elektrostatischen und magnetischen Filter des Massenspektrometers unterschieden werden können. Das neue ”Ion Laser InterAction Mass Spectrometer” (ILIAMS) wurde entwickelt um Isobare mithilfe von selektivem Photodetachment zu unterdrücken und erweitert die etablierte AMS-Anlage ”Vienna Environmental Research Accelerator” (VERA) der Universität Wien. Die Photonen eines Lasers werden hierbei verwendet, um Interferenzen mit geringerer Elektronen Affinität als die atomare oder molekulare Form des gewünschten Isotops zu neutralisieren. Das Ziel dieser Masterarbeit war die Anwendung dieser neuen Technik für 36Cl Messungen, bei denen die stabile Interferenz 36S eine niedrigere Elektronen Affinität aufweist. Durch Wechselwirkung zwischen Schwefelanionen und einem grünen Laser (λ = 532 nm) konnte eine Unterdrückung in der Größenordnung 10^10 demonstriert werden, was die Detektoreffizient auf beinahe 100 % erhöht. Zwei größere 36Cl Messungen wurden erfolgreich durchgeführt und die Auswahl des Ladungszustandes 2+ konnte die Gesamteffizienz der Messung weiter verbessern. Die Untersuchung des bisher bekannten molekularen Hintergrundes zeigte, dass ein Laser mit höherer Photonenenergie alle Interferenzen unterdrücken könnte, was Messungen auf der Niederenergieseite ermöglichen würde.
Abstract
(Englisch)
Natural phenomena and archaeological findings are commonly dated with the use of long-lived radionuclides (e.g. 14C, 36Cl). Depending on the isotope of interest, the isotope ratio can be measured down to 10^−16 in AMS, e.g. for 36Cl/Cl. The limiting factor is the interference of isobars, which cannot be separated by the electrostatic and magnetic filters of the mass spectrometer. The new Ion Laser InterAction Mass Spectrometer (ILIAMS) is designed for the application of a selective photodetachment suppression for AMS measurements. The ILIAMS setup extends the already established Vienna Environmental Research Accelerator (VERA), the AMS facility at the University of Vienna. In the ILIAMS system a laser is used to neutralize unwanted interferences with lower electron affinity (EA) than the measured atomic or molecular form of the isotope of interest. The aim of this master’s thesis was to use this new suppression technique for 36 Cl measurements, where the stable isobar 36S has a lower electron affinity. During the investigation the suppression of sulfur by the interaction with a green laser (λ = 532 nm) could be demonstrated. A suppression factor in the order of 10^10 was reached, increasing the detector efficiency to nearly 100 %. Measurements with two sets of unknown samples were successfully carried out. By the selection of the 2+ high energy charge state the overall measurement efficiency could be further improved. Molecular background investigations revealed that the application of higher photon energy could possibly suppress all interferences, making measurements at low beam energy (e.g. 30 keV) feasible.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Accelerator Mass Spectrometry AMS Trace isotopes ³⁶Cl Photodetachment ILIAMS VERA
Schlagwörter
(Deutsch)
Beschleuniger-Massenspektrometrie AMS Spurenisotope ³⁶Cl Photodetachment ILIAMS VERA
Autor*innen
Christoph Marek
Haupttitel (Englisch)
AMS measurements of ³⁶Cl using isobar suppression via laser photodetachment
Paralleltitel (Deutsch)
AMS-Messungen von ³⁶Cl unter Verwendung von Isobarenunterdrückung mittels Laserphotodetachment
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
VI, 92, xxii Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Robin Golser
AC Nummer
AC15306530
Utheses ID
47318
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |