Elektronenspektroskopie im Fundamentalprozess der Elektron-Kern-Bremsstrahlung

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Fundamentalprozess der Elektron-Kern-Bremsstrahlung in inverser Kinematik am Experimentier-Speicherring ESR der GSI untersucht. Am Beispiel des Stoßsystems U88+ + N2 bei 90 MeV/u wurde gezeigt, dass sich in inverser Kinematik Koinzidenzmessungen zwischen dem gestreuten Elektron und dem emittierten Photon durchführen lassen für den Fall, in dem das einlaufende Elektron nahezu seine gesamte kinetische Energie an das Bremsstrahlungsphoton überträgt. Die Sensitivität auf den Fundamentalprozess wurde durch die Messung dreifach-differentieller Wirkungsquerschnitte in Abhängigkeit des Emissionswinkels des Photons und des gestreuten Elektrons sowie der Energie des gestreuten Elektrons erreicht. Die Optik des dazu verwendeten magnetischen Elektronenspektrometers wurde im Rahmen dieser Arbeit grundsätzlich überarbeitet und den experimentellen Anforderungen entsprechend optimiert. Durch die Analyse verschiedener Koinzidenzen war es möglich, bei diesem Stoßsystem für das Elektronenspektrum neben dem Beitrag des radiativen Elektroneneinfangs ins Projektilkontinuum auch die Beiträge des nichtraditiven Elektroneneinfangs ins Projektilkontinuum und der Projektilionisation ins Kontinuum zu bestimmen. Die experimentellen Ergebnisse wurden für jeden Prozess mit theoretischen Modellen verglichen. Die Elektronenspektren für den radiativen und den nichtradiativen Elektroneneinfang ins Projektilkontinuum geben in ihrem Verlauf deutlich die von der Theorie vorhergesagte entgegengesetzte Asymmetrie wieder. Darüber hinaus wurden auch Elektronenspektren für U28+ in Stößen mit verschiedenen Gasen gemessen. Within the scope of this thesis the fundamental process of electron-nucleus bremsstrahlung was studied in inverse kinematics at the Experimental Storage Ring ESR at GSI. For the system U88+ + N2 at 90 MeV/u it was shown, that by using inverse kinematics coincidence measurements between the scattered electron and the emitted photon can be performed for the case, in which the incoming electron transfers almost all of its kinetic energy onto the emitted photon. The sensitivity to the fundamental process could be achieved by measuring triple differential cross sections as a function of the emission angle of the photon and the scattered electron as well as the energy of the scattered electron. The optics of the magnetic electron spectrometer used were thoroughly revised and optimized to the experimental requirements. Analyzing different coincidences in this collision system, it was possible to determine the contributions to the electron distribution arising from radiative electron capture to the projectile continuum, nonradiative electron capture to the projectile continuum, and electron loss to the projectile continuum. The experimental results of each of these processes were compared to theoretical calculations. The electron spectra for the radiative and the nonradiative electron capture to continuum clearly reproduce the opposite asymmetry predicted by theory. Furthermore electron spectra for collisions of U28+ with different gases were measured.