Magnetische Mikrokalorimeter

In den letzten Jahren wurden wichtige Fortschritte auf den Gebieten der Astro- und Elementarteilchenphysik gemacht, die zu einem tieferen Verständnis der fundamentalen Eigenschaften von Materie und der Natur des Universums geführt haben. Ein großer Teil der experimentellen Fortschritte war nur möglich durch neue technologische Entwicklungen auf anderen Gebieten wie z.B. der Optik, Elektronik und Informatik. Im Strom dieser Entwicklungen ist nun die neu entstandene Technologie der kryogenen Teilchendetektoren an der Schwelle, wichtige Beiträge zu einer breiten Vielfalt von astrophysikalischen Experimenten zu leisten. Beispiele hierfür sind die Suche nach dunkler Materie und die Messung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung sowie verschiedene Projekte in der Röntgenastronomie. Aber nicht nur in der astrophysikalischen Grundlagenforschung besitzen kryogene Teilchendetektoren großes Potential, sondern auch in technischen Anwendungen wie der Röntgenfluoreszenzanalyse und der Massenspektroskopie schwerer Biomoleküle. Darüber hinaus gibt es auch attraktive Einsatzmöglichkeiten in der Atom- und Kernphysik.

Direkte Bestimmung der Neutrionmasse

Die Bestimmung der absoluten Neutrinomassen ist eine der großen Herausforderungen der modernen Teilchenphysik. Derzeit werden verschiedene Methoden verfolgt die Empfindlichkeit solcher Messungen auf unter 1 eV zu steigern. Wir entwickeln neuartige Tieftemperaturdetektoren, die in verschiedenen Großexperimenten zu Bestimmung der Neutrinomassen wie ECHo, MARE and AMoRe eingesetzt werden sollen.

Hochauflösende Röntgenspektroskopie

Basierend auf dem Funktionsprinzip von magnetische Kalorimetern werden zweidimensionale Arrays von Röntgendetektoren (maXs-20 und maXs-200) mit höchster spektraler Auflösung entwickelt und gebaut. Anwendungen finden diese Detektoren in der Röntgenastronomie und der Spektroskopie von hochgeladenen Ionen an der GSI und in EBIT Anlagen.

Detektoren für hochenergetische Molekülfragmente

Neuartige großflächige kyogene Detekoren werden entwickelt, die für die Spektroskopie von Molekülfragmenten eingesetzt am Max-Planck-Insititut für Kernphysik am CSR-Speicherring eingesetzt werden sollen. Dort werden gespeicherte und gekühlte, schnelle Molekülionen durch Rekombination m it Elektronen gespalten.

Entwicklung von Multiplexverfahren für magnetische Kalorimeter

Die parallele Auslese von Systemen mit vielen Tieftemperaturdetektoren erfordert zwingend den Einsatz von Multiplexverfahren. Hierbei sollen die grundlegenden Eigenschaften, wie Energieauflösung und Geschwindigkeit der Detektoren möglichst nicht eingeschränkt werden. Basierend auf rf-SQUIDs entwickeln wir ein neuartiges Mikrowellen-SQUID- Multiplexverfahren, das speziell für diesen Anwendungsfall optimiert ist.

Prozessentwicklung für die Mikrostrukturierung von Detektoren

Die Herstellung von Mikrokalorimetern erfordert den Einsatz moderner Mikrostrukturierungstechniken. In vielen Fällen müssen neuartige Prozesse entwickelt werden, die es erlauben die notwendigen Materialien aufzubringen und zu strukturieren.

 
zum Seitenanfang