KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit wurde im Rahmen des ECHo-Experiments der Elektron-Einfang-Prozess des Isotops 163-Ho hinsichtlich seiner radiativen (Roentgen-Floureszent und Interne Bremsstrahlung) und nicht-radiativen Anteile (Auger- und Coster-Kronig-Uebergaenge) hin untersucht. Hiefuer wurde fuer 13 Tage das Spektrum der Energieeintraege in  einem magnetischen Mikrokalorimeters aufgezeichnet, das bei 15 Milli-Kelvin betrieben wurde, und so an einer Oberflaeche mit Atomen des Isotops 163-Ho mit einer Aktivitaet von 0.5 Bq implantiert war, dass nach jedem EC-Zerfall nur Fluoreszenzphotonen mit Energien zwischen 1.3 keV and 2 keV eine nennenswerte Wahrscheinlichkeit fuer ein Entkommen besitzen. Zusaetzlich wurde versucht, die entkommenden Fluoreszezsphotonen mit einem grossflaechigen Detektor vom Typ maXs-30, einem 8x8-Pixel-Array von magnetischen Kalorimetern fuer den Nachweis von Photonen bis 30 keV, koinzident nachzuweisen. Im diskutierten Experiment konnte die prinzipielle Machbarkeit eines solchen Koinzidenz-Experiments gezeigt werden, wenn auch der koinzidente Nachweis entkommender Fluoreszenzphotonen wegen der geringen Rate, ausfallender maXs-30 Detektorkanaele und schlechtem Signal-zu-Rauschen-Verhaeltnis nicht moeglich war. Die Detektoren mit implantiertem 163-Ho zeigten im Gegensatz hierzu sehr gutes Signal-zu-Rauschen-Verhaeltnis. Ein Energieeintragsspektrum mit ~50000 Ereignissen wird diskutiert. Zum ersten Mal konnte hierbei auch die niederenergetische OII-Linie mit einer Energie von nur 20 eV in einem kalorimetrischen Experiment beobachtet werden. Fuer eine zukuenftige erfolgreiche Koinzidenzmessung sind eine 163-Ho Aktivitaet von mehr als 10 Bq und eine groessere Zahl gut funktionierender externer Roentgendetektorpixel empfehlenswert.

At a percent neutrino mass level, the present models still do not describe accurately the experimental 163-Ho electron capture calorimetric spectrum. Hence, different experiments to investigate the de-excitation processes in 163-Dy are needed. This thesis reports the study and experimental development of a new technique for the simultaneous and distinct measurement of the radiative (fluorescence, internal Bremsstrahlung) and non-radiative (Auger, Coster-Kronig transitions) components of the calorimetric energy spectrum of 163-Ho nuclear electron capture decay within the ECHo experiment. A 13-days long measurement of the partially calorimetric energy spectrum was performed via the read-out of an 163-Ho implanted MMC pixel operated at 15 mK, which showed an activity of 0.5 Bq. An attempt to a radiative/non-radiative event coincidence measurement was made using, in addition to the implanted detector, the maXs-30, a 64 MMC pixel matrix designed to measure X-rays having energies up to 30 keV. The separate X-ray spectrum could not be measured due to the low-activity of the 163-Ho source, but the measurement of the spectrum of the embedded source proves the feasibility of such a measurement. The characterization of the spectrum shows the expected difference between the data and the full calorimetric spectrum predicted by the theory. Furthermore, due to very good detector resolution, the OII line is visible. Although the 163-Ho implanted detector showed a satisfactory performance, a source with at least an activity of 10 Bq would be required for a successful coincidence measurement. However, the running of the whole experimental setup suggested this method is a promising way to investigate the radiative component of the 163-Ho calorimetric spectrum.