Dokument: A Lamb-Shift Polarimeter for a Molecular Beam Source and Further Applications

Titel:	A Lamb-Shift Polarimeter for a Molecular Beam Source and Further Applications
Weiterer Titel:	Ein Lambshift-Polarimeter für eine Molekül-Strahl Quelle und weitere Anwendungen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58549
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220119-105720-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Huxold, Lukas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 43,19 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 17.01.2022 / geändert 17.01.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Büscher, Markus [Gutachter] Prof. Dr. Görlitz, Axel [Gutachter]
Stichwörter:	nuclear spin polarisation, hydrogen, deuterium, atomic beam source, molecular beam source, Lamb-shift, Sona-transition, spectroscopy
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	For decades, Lamb-shift polarimeters have been used successfully to measure the nuclear spin polarization of hydrogen and deuterium atomic beams as well as proton and deuteron beams. In particular, they are used for polarized atomic beam sources, which in turn are used as sources for accelerators or as internal gas targets in collision experiments. In previous experiments it has been shown that Lamb-shift polarimeters are also suitable for measuring the nuclear spin polarization of hydrogen and deuterium molecules and molecular ions. Since polarized atomic beam sources are largely exhausted in terms of their intensity and since nuclear spin-polarized molecules are advantageous in various applications, the development of a polarized molecular beam source was started at the Budker Institute for Nuclear Physics in Novosibirsk. It has already been demonstrated that with a prototype of such a source, parts of the molecular beam can be focused, which is an indirect proof of successful polarization of the beam. In order to confirm this result through direct polarization measurements and to determine the degree of nuclear-spin polarization of the bound atoms, a Lamb-shift polarimeter was build at the research center Jülich, in a cooperation of the Peter-Grünberg Institute (PGI), the Institute for Nuclear Physics (IKP) and the Institute for Laser and Plasma-Physics (ILPP) of the Heinrich-Heine University Düsseldorf. After checking the components and optimizing the magnetic field homogeneity of the spin filter in Jülich, the Lamb-shift polarimeter was sent to Novosibirsk and connected to the source. The functionality of the polarimeter has been shown through first measurements with atomic beams. In addition, a Lamb-shift polarimeter setup in Jülich was supplemented by a second spin filter and two coils to carry out experiments with Sona transitions in the 2S state of hydrogen atoms. The setup is capable of performing spectroscopy with quantum energies in the order of 10 neV. Lambshift-Polarimeter werden seit Jahrzehnten erfolgreich genutzt um die Kernspin-Polarisation sowohl von Wasserstoff- und Deuterium-Atomstrahlen, als auch von Proton- und Deuteronstrahlen zu messen. Insbesondere wird es bei polarisierten Atomstrahlquellen eingesetzt, die wiederum als Ionenquellen für Beschleuniger oder als interne Gastargets in Kollisionsexperimenten genutzt werden. In vorhergehenden Experimenten konnte gezeigt werden, dass sich Lambshift-Polarimeter auch für die Messung der Kernspin-Polarisation von Wasserstoff- und Deuterium-Molekülen und Molekülionen eignen. Da polarisierte Atomstrahlquellen hinsichtlich ihrer Intensität weitestgehend ausgereizt sind und da kernspin-polarisierte Moleküle für eine Reihe von Anwendungen vorteilhaft sind, wurde die Entwicklung einer polarisierten Molekülstrahlquelle am Budker Institut für Kernphysik in Nowosibirsk begonnen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass mit einem Prototyp einer solchen Quelle Teile des Molekülstrahls fokussiert werden können, was ein indirekter Nachweis einer erfolgreichen Polarisierung des Strahls ist. Um dieses Ergebnis durch eine direkte Polarisationsmessung zu bestätigen und den Grad der Kernspin-Polarisation der gebundenen Atome zu bestimmen wurde im Forschungszentrum Jülich -- in Zusammenarbeit des Peter Grünberg Instituts (PGI), des Instituts für Kernphysik (IKP) und des Instituts für Laser- und Plasmaphysik (ILPP) der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf -- ein Lambshift-Polarimeter gebaut. Nach Überprüfung der Komponenten und Optimierung der Magnetfeldhomogenität des Spinfilters in Jülich wurde das Lambshift-Polarimeter nach Nowosibirsk versandt und mit der Quelle verbunden. Durch erste Messungen mit Atomstrahlen konnte die Funktionsfähigkeit des Polarimeters gezeigt werden. Außerdem wurde ein Lambshift-Polarimeter Aufbau in Jülich um einen zweiten Spinfilter und zwei Spulen ergänzt um Experimente mit Sona-Übergängen im 2S Zustand von Wasserstoff-Atomen durchzuführen. Dabei zeigte sich, dass ein solcher Aufbau geeignet ist um Spektroskopie mit Quantenenergien in der Größenordnung von 10 neV durchzuführen.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:	19.01.2022
Dateien geändert am:	19.01.2022
Promotionsantrag am:	25.05.2021
Datum der Promotion:	02.12.2021