Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 71 Entwicklung kryogener Mikrokalorimeter-Detektoren für Hochpräzisions-Röntgenspektroskopie Neueste Entwicklungen im Bereich kryogener Kalorimeter haben pixelierte metallisch-magne- tische Mikrokalorimeter wie die maXs-Detekto- ren, die im Rahmen einer Kollaboration mit dem KIT in Heideberg entwickelt wurden, zu einem besonders vielversprechenden Werkzeug für die Hochpräzisionsröntgenspektroskopie gemacht. Das Messprinzip, Teilchenenergien durch die temperatursensible Änderung der Material- magnetisierung im Sensor zu detektieren, macht extrem niedrige Temperaturen notwendig (<20 mK), aufgrund derer Mikrokalorimeter eine außerordentlich hohe Energieauflösung errei- chen (E/ΔE FWHM ≈ 3000). Gleichzeit weisen sie eine hohe Nachweiseffizienz in einem weiten spektralen Bereich auf (100 eV – 100 keV) und eignen sich daher besonders gut für Spektrosko- pie-Experimente wie die Messungen der Lamb- Verschiebung zur Bestimmung von QED- Effekten. Hengstler D. et al. (2015): Towards FAIR: first measurements of me- tallic magnetic calorimeters for high-resolution x-ray spectroscopy at GSI. Phys. Scr. T166, S. 014054, DOI: 10.1088 /0031-8949/2015/ T166/014054 Enss C. et al. (2000): Metallic Magnetic Calorimeters for Particle Detection. J. Low Temp. Phys. 121, S. 137, DOI: 10.1023/ A:1004863823166 Hochintensitäts-Laser-Experimente an gespeicherten Ionen HILITE (High-Intensity Laser-Ion Trap Experi- ment) ist eine im Aufbau befindliche Penning- Falle zum Speichern von hochgeladenen Ionen, um sie in einem wohldefinierten Zustand zu prä- parieren. Die Geometrie der Falle bietet dabei die Möglichkeit, einen hochintensiven Laserpuls in die Falle zu fokussieren. Zusätzlich kann mit die- sem Aufbau die Zahl der gespeicherten Teilchen gemessen werden — sowohl vor als auch nach dem Laserbeschuss. So können absolute Quer- schnitte bei der Laser-Ionen-Wechselwirkung bestimmt werden. Das System ist daneben ver- hältnismäßig einfach zu bewegen und kann so leicht mit unterschiedlichen Großlasern, wie PHE- LIX in Darmstadt, POLARIS in Jena und FLASH in Hamburg vereinigt werden. Vogel M. et al. (2012): Beam Interactions with Materials and Atoms. Nucl. Instrum. Meth. B 285, S. 285, DOI: 10.1016/j.nimb.2012.05.001 Ringleb S. et al. (2015): HILITE—ions in intense photon fields. Phys. Scr. 2015, S. 014067, DOI: 10.1088 /0031-8949/2015 / T166/014067 Abb. 2. Fotografie der HILITE-Penningfalle Foto: Manuel Vogel, GSI und HI Jena. Kempf S. et al. (2015): Direct-current superconducting quantum inter- ference devices for the readout of metallic magnetic calorimeters. Supercond. Sci. Technol. 28, S. 045008, DOI: 10.1088/0953- 2048/28/4/045008 Abb. 3. Ansicht eines maXs-Mikrokalorimeters. Foto: Marc Oliver Herdrich .