TRIGA-LASER

Kollineare Laserspektroskopie ist eine bewährte Methode zur Bestimmung der Eigenschaften von Grund- und Anregungszuständen der Kerne seltener kurzlebiger radioaktiver Isotope. Sie erlaubt die Bestimmung des Kernspins und der Eigenschaften der Kernform, wie etwa das magnetische Dipolmoment und das elektrische Quadrupolmoment, sowie der Änderung des mittleren quadratischen Ladungsradius des Kerns. Diese extrahierten Parameter liefern grundlegende Informationen über die Struktur von Kernen fern der Stabilität.

Um radioaktive Isotope zu erhalten, haben wir mit dem Aufbau eines kollinearen Laserspektroskopie-Experiments am TRIGA Forschungsreaktor der Universität Mainz begonnen. Ein Uran- oder Californium-Target wird nahe am Reaktorkern in einer Target-Kammer platziert werden und einem starken Neutronenfluss von ca. 10^11 Neutronen/cm^2 ausgesetzt sein. Die Produkte der neutroneninduzierten Spaltung werden anschließend mittels Puffergas thermalisiert und durch ein Gasjet-System zu einer Ionenquelle transportiert. Das Transportgas ist mit Aerosol-Clustern durchsetzt, um die Spaltprodukte in der Kammer zu adsorbieren, welche nachfolgend durch eine kleine Kapillare zu einer Ionenquelle geleitet werden. Dort wird das dünne Transportgas entfernt und die Spaltprodukte werden ionisiert, damit ein radioaktiver Ionenstrahl entsteht.

TRIGA Forschungsreaktor der Universität Mainz - klicken für größere Version -

Nach Beschleunigung und Massenseparation tritt der Strahl in ein Switchyard ein und kann dann entweder zu einer kryogenen Penningfalle oder zu unserem kollinearen Spektroskopie-Aufbau geführt werden.

Das He Gasjet-System - klicken für größere Version

Um am Ionenstrahl Laserspektroskopie durchzuführen, wird dieser mittels Ablenkungskondensator mit dem Anregungslaser überlagert. Die Wellenlänge des Lasers im Ruhesystem des Strahls hängt von der Ionengeschwindigkeit ab (Doppler-Verschiebung). Der Strahl wird daher durch elektrostatische Linsen abgebremst , um die Wellenlänge auf Resonanz mit dem Atomübergang abzustimmen. Der gesamte Resonanzbereich kann abgetastet werden, indem man die Bremsspannung variiert während die Laserwellenlänge konstant gehalten wird und die Resonanz wird durch Fluoreszenz im optischen Bereich beobachtet. Für den Fall, dass die Ionenwellenlängen nicht brauchbar für Standard-Lasersysteme sind, ermöglicht eine optionale Ladungsaustauschzelle die Transformation des schnellen Ionenstrahls in einen Atomstrahl.

Überlagerung des Ionenstrahls mit dem Anregungslaser mittels Ablenkungskondensator - klicken für größere Version