KIP-Veröffentlichungen

Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung und Charakterisierung eines metallisch magnetischen Kalorimeters für die Untersuchung der dissoziativen Rekombination molekularer Ionen. Ein metallisch magnetisches Kalorimeter besteht aus einem paramagnetischen Temperatursensor, der sich in einem schwachen äußeren Magnetfeld befindet. Ein Energieeintrag im Detektor, hervorgerufen durch die Absorption eines Teilchens, führt gemäß dem kalorimetrischen Messprinzip zu einer Änderung der Temperatur des Sensors. Die damit verbundene Änderung der Magnetisierung kann mit Hilfe eines rauscharmen dc-SQUID-Magnetometers sehr präzise in Form einer Flussänderung gemessen werden und stellt ein Maß für die im Detektor deponierte Energie dar.
Bei dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Detektor wurde nicht nur die supraleitende Detektionsschleife sondern erstmals auch der paramagnetische Sensor mikrostrukturiert. Anhand von temperaturabhängigen Messungen der Magnetisierung und der Wärmekapazität wird gezeigt, dass sich die Eigenschaften des gesputterten Au:Er-Sensors nicht von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials unterscheiden. Ferner werden Energieauflösung und Form der Pulsantwort des Detektors sowie die im Experiment auftretenden Rauschquellen als Funktion der Temperatur und des magnetischen Feldes diskutiert.

This thesis describes the development and characterization of a metallic magnetic calorimeter for studying the dissociative recombination of molecular ions. A metallic magnetic calorimeter consists of a paramagnetic temperature sensor positioned in a weak magnetic field. According to the calorimetric detection principle, the deposition of energy in the detector due to the impact of a massive particle or a x-ray photon causes a rise of temperature and results in a change of magnetization of the sensor. This is detected very precise as a change of magnetic flux in a low-noise high-bandwidth dc-SQUID magnetometer and acts as a measure of the deposited energy.
For the detector developed in this work not only the superconducting meander-shaped pickup coil but also for the first time the paramagnetic sensor were microstructered. By means of temperature dependent measurements of magnetization and heat capacity it is shown that the thermodynamic properties of the sputtered Au:Er-sensor do not differ from the properties of bulk-material. We also discuss the energy resolution, the shape of the pulses and noise of the detector as a function of temperature and magnetic field.