Entwicklung eines Gasmoderators f\"ur Positronen

TL;DR

This paper reports the development and testing of a nitrogen gas-based positron moderator that slows and focuses positrons for analysis, combining experimental setup, simulations, and energy measurement techniques.

Contribution

It introduces a novel gas moderator setup for positrons using nitrogen, with optimized electric fields and energy analysis, validated through experiments and simulations.

Findings

Positron beam was successfully moderated in nitrogen gas.

Electric field optimization improved positron focusing.

Moderated positrons were observed at the NEPOMUC beam.

Abstract

(Translated Title: Development of a positron gas moderator) In this work a positron moderator that is based on inelastic positron scattering in nitrogen gas has been developed and set-up. A positron beam enters a gas cell through a small aperture. In the cell the positrons lose kinetic energy through collisions with the nitrogen molecules. By means of an electric field the positrons are then focused towards an exit where their kinetic energy is analysed. During measurements at the NEPOMUC beam moderated positrons could be observed. ----- Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde das Konzept eines Moderators f\"ur Positronen untersucht, welches auf der Abbremsung und dem Drift von Positronen in gasf\"ormigem Stickstoff beruht. Dazu wurde ein Versuchsaufbau konstruiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Ein Positronenstrahl wird durch eine kleine Blende in eine Gaszelle eingekoppelt, dort durch St\"o{\ss}e mit den Gasmolek\"ulen abgebremst, durch ein elektrisches Feld auf den Ausgang fokussiert und dahinter analysiert. Durch ausf\"uhrliche Simulationen mit dem Programm Simion 3D konnte das elektrische Feld im Inneren der Gaszelle optimiert werden. Zur Untersuchung der Energie der moderierten Positronen wurde ein Bremsspannungsanalysator angefertigt und am Ausgang der Zelle installiert. Die Lokalisierung der im Versuchsaufbau zerstrahlenden Positronen wurde durch zwei in Koinzidenz geschaltete Gammadetektoren erm\"oglicht, welche gegen\"uber liegend l\"angs des Moderators auf Schienen verfahrbar waren.