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Simulation and design of the high voltage post-acceleration electrode for NoMoS
Raluca Maria Jiglau
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Johann Zmeskal
DOI
10.25365/thesis.64817
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10313.15521.305811-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Standardmodell der Teilchenphysik (SM) umfasst unser derzeitiges Verständnis von Elementarteilchen und Feldern. Präzisionsexperimente in dem Bereich niedriger Energien, wie Studien zu dem Beta-Zerfall freier Neutronen, sind wichtige Werkzeuge für Tests des SM und für die Suche nach Erweiterungen des Modells. NoMoS, das neutron decay products momentum spectrometer, ist ein neues Experiment für die Bestimmung mehrerer Observablen aus den Spektren der geladenen Neutronenzerfallsprodukte mit hoher Präzision. Es verwendet eine neuartige Technik der Impulsspektroskopie, die auf dem RxB-Effekt basiert, um die Zerfalls-Elektronen und Protonen nach ihrem Impuls zu trennen. Eine Schlüsselkomponente des Experiments ist die Hochspannungselektrode, die für die Nach\-beschleunigung der Zerfallsprotonen auf nachweisbare Energien erforderlich ist. Ein sorgfältiges Design der Elektrode ist erforderlich, um systematische Effekte zu unterdrücken, die von der Hochspannung induziert werden. Ziel dieser Arbeit war es, mehrere Elektrodengeometrien für die gleichzeitige und individuelle Messung der Zerfallsprodukte zu untersuchen, anhand von Designkriterien und unter Verwendung numerischer Simulationen. Elektrostatische Potentialberechnungen wurden durchgeführt, um systematische Effekte, wie das Auftreten von Teilchen-Fallen oder Inhomogenitäten des Potentials zu untersuchen. Der adiabatischen Teilchentransport und ExB-Drifteffekte wurden mithilfe von Teilchen-Tracking Simulationen untersucht, die auf Berechnungen elektrischer und magnetischer Felder beruhen. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen dienen als Grundlage für zukünftige Studien des Elektrodendesign.
Abstract
(Englisch)
The standard model of particle physics (SM) comprises our current understanding of elementary particles and fields. Precision experiments in the low energy regime, such as studies of the free neutron beta decay, are important tools for tests of the SM and searches of physics beyond. NoMoS, the neutron decay products momentum spectrometer, is a new experiment designed to determine multiple observables from the spectra of the charged neutron decay products with high precision. It uses a novel technique of momentum spectroscopy, based on the RxB effect, to separate decay electrons and protons according to their momentum. One key component of the experimental design is the high voltage electrode required for the post-acceleration of decay protons to detectable energies. A careful design of the electrode is required to suppress systematic effects introduced by the high voltage. The aim of this thesis was to study multiple electrode geometries for the simultaneous and individual measurement of the charged decay particles based on a set of design criteria using numerical simulations. Electrostatic potential computations were performed to evaluate systematic effects, such as the emergence of particle traps or radial inhomogeneities of the electrostatic potential. The adiabatic particle transport and ExB drift effects were studied using particle-tracking simulations which rely on computations of electric and magnetic fields. Investigations performed in this thesis serve as a base for future electrode design studies.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Neutron Beta Decay NoMoS Experiment Decay Protons Post-acceleration Electrode Design
Schlagwörter
(Deutsch)
Neutronen Beta-Zerfall NoMoS Experiment Nachbeschleunigung Zerfallsprotonen Elektrodendesign
Autor*innen
Raluca Maria Jiglau
Haupttitel (Englisch)
Simulation and design of the high voltage post-acceleration electrode for NoMoS
Paralleltitel (Deutsch)
Simulation und Design der Hochspannungs-Nachbeschleunigungselektrode für NoMoS
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
vii, 117 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Johann Zmeskal
Klassifikation
33 Physik > 33.40 Kernphysik
AC Nummer
AC16226197
Utheses ID
57510
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |