Logo PTB

MetroBeta: Höchstauflösende Betaspektrometrie mit MMCs in der PTB

Kolloquium der Abteilung 7

Die Fachbereiche 6.1 und 7.2 entwickeln gemeinsam ein Spektrometer, mit dem Ziel die Zerfallsspek-
tren verschiedener Betastrahler präzise zu bestimmen. Die Kernkomponenten dieses Spektrometers bilden neuartige Tieftemperatur-Teilchendetektoren, sogenannte metallische magnetische Kalorimeter (kurz MMC von Metallic Magnetic Calorimeter), die sich ebenfalls für Strahlung im Röntgen- bis Gamma-Bereich eignen. Die im Rahmen des EMPIR-Projekts MetroBeta aufgenommenen Zerfallsspektren sollen helfen, theoretische Berechnungen von Betaspektren zu verbessern.

Für die Bestimmung der spezifischen Aktivität der Aktivitätsnormale ist die genaue Kenntnis der Zerfalls-spektren besonders wichtig. Die bisher verfügbaren Betaspektren führen zu deutlichen Unterschieden zwischen verschiedenen Standardauswertungsmethoden zur Aktivitätsbestimmung. Um die daraus resul-tierenden Messunsicherheiten zu reduzieren, werden Betaspektren mit höherer Genauigkeit benötigt.

Auf MMCs basierende Betaspektrometer haben das Potential, die gewünschte Präzision zu erreichen. Das Funktionsprinzip der MMCs beruht auf der Messung der Magnetisierungsänderung eines paramag-netischen Materials aufgrund eines Wärmeeintrags durch die Absorption eines Teilchens. Eine höhere Auflösung eines Betaspektrums wird nur dann erreicht, wenn die gesamte Zerfallsenergie detektiert wird. Dazu ist es nötig, dass der Betastrahler vollständig von einem Absorber umschlossen ist. Dabei hängt die Dimension des Absorbers von der Endpunktsenergie des Betastrahlers ab.

Der Schwerpunkt dieses Vortrages liegt bei dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines MMC basierenden Betaspektrometers in der PTB. Es wird der beschaffte Millikelvin-Kryostat mit einer Temperaturstabilität von wenigen µK sowie der Entwurf eines geeigneten Detektormoduls vorgestellt. Zusätzlich wird auf die Entwicklung von MMCs für Betastrahler mit Endpunktsenergie zwischen < 100 keV und < 1 MeV eingegangen. Abschließend werden erste Ergebnisse im Rahmen der Probenpräparation präsentiert.