TY  - THES
T1  - Investigation of neutron production by pyroelectric ion acceleration
A1  - Deuter,Gerhard
Y1  - 2012/11/16
N2  - Hochsensible Experimente zur direkten Suche nach Dunkler Materie wie zum
Beispiel CRESST werden mit Neutronen kalibriert. Dafür verwendet man bislang radioaktive Isotope oder kleine Linearbeschleuniger. Beide Möglichkeiten sind unvorteilhaft für ein Experiment wie CRESST, da radioaktive Substanzen die Gefahr einer Kontamination bergen und normalerweise die Erzeugung der notwendigen Hochspannung für herkömmliche Kleinstbeschleuniger die Elektronik
so stört, dass eine Messung unmöglich wird. Abhilfe schafft die Hochspannungserzeugung mit Hilfe eines pyroelektrischen Kristalls, beispielsweise Lithiumtantalat. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass man die Temperaturabhängigkeit der spontanen Polarisierung von Lithiumtantalat ausnutzen kann, um Spannungen von mehr als 120.000 Volt zu erzeugen. Mit dieser Hochspannung kann nun durch Feldüberhöhung an Nanospitzen eine Feldstärke generiert werden, die Tunnel- und Feldionisation von Deuteriummolekülen in der Nähe der Spitze ermöglicht. Hat die Hochspannung die benötigte Polarität, kann ein entstandenes Ion auf Material beschleunigt werden, welches bereits weiteres
Deuterium enthält, zum Beispiel deuteriertes Polyethylen (CD2 ). Dort findet mit energieabhängiger Wahrscheinlichkeit eine Kernfusionsreaktion statt, bei der monoenergetische Neutronen mit einer kinetischen Energie von 2,45 MeV durch die Reaktion D(D,n)3 He erzeugt werden. Die im hier  verwendenten Aufbau theoretisch maximal erreichbare Neutronenrate für eine Beschleunigungsspannung von 100 kV liegt bei ca. 200 Neutronen pro Sekunde, eine realistische Berechnung ergab jedoch ca. 1-10 Neutronen pro Sekunde. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp eines solchen pyroelektrischen Ionenbeschleunigers aufgebaut und charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass eine pyroelektrische Hochspannung verlässlich und reproduzierbar generiert werden
kann. Es wurden Wolframspitzen und Kohlenstoffnanoröhrchen auf ihre Ionisationseigenschaften hin untersucht. Ein Ionenstrom von bis zu 1.2 nA wurde auf dem Zielmaterial nachgewiesen. Es wurde ein Neutronendetektorsystem aufgebaut, welches in der Lage ist, selbst kleinste Neutronenflüsse, die mit dem Beschleuniger produziert werden, nachzuweisen. Die absolute Neutronennachweiswahrscheinlichkeit für Neutronen aus der Fusionsreaktion beträgt derzeit ca. 2.5%.
Durch eine geschickte Analyse kann die Nachweisgrenze für den Neutronenfluss
weiter gesenkt werden. Geeignete Analysemethoden wurden entwickelt und werden in dieser Arbeit diskutiert. Es konnte eine mittlere erzeugte Neutronenrate von etwa 0.5 n/s nachgewiesen werden.
KW  - Neutron
KW  - Teilchenbeschleuniger
KW  - Potenzialbeschleuniger
KW  - Kernfusion
KW  - Neutronendetektor
KW  - Charakteristische Röntgenstrahlung
KW  - Röntgenstrahlung 
CY  - Tübingen
PB  - Universitätsbibliothek Tübingen
AD  - Wilhelmstr. 32, 72074 Tübingen
UR  - http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/volltexte/2012/6516
ER  -