Berlin 2015 – scientific programme

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VA: Fachverband Vakuumphysik und Vakuumtechnik

VA 1: Vacuum systems and tools

VA 1.2: Invited Talk

Monday, March 16, 2015, 10:40–11:20, HFT-FT 131

Radonprozesse im KATRIN-Experiment — •Joachim Wolf — KIT, IEKP, Postfach 3640, 76021 Karlsruhe (KATRIN Kollaboration)

Das KATRIN Experiment am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) soll die Neutrinomasse mit einer Sensitivität von m_ν<0,2 eV/c² messen. Eine zentrale Komponente ist das elektrostatische Hauptspektrometer (HS), mit dem die Energie von Tritium-β-Elektronen gemessen wird. Es besteht aus einem 23 m langen UHV-Behälter mit einem Volumen von 1240 m³. Der angestrebte Druck von 10⁻¹¹ mbar wird mit 6 TMPs und drei Getterpumpen mit insgesamt 3000 m St707 NEG-Streifen erzeugt. Die Sensitivität der Messung hängt von einer niedrigen Untergrundrate ab. Nach aktuellen Messungen sind einzelne Radonatome, die im HS zerfallen, für einen Großteil der Untergrundrate verantwortlich. Dazu tragen besonders die kurzlebigen Isotope aus der Tankwand (²²⁰Rn) und aus dem NEG-Material (²¹⁹Rn) bei. Beim α-Zerfall dieser Isotope entstehen u.a. Elektronen mit Energien bis 200 keV, die im Magnetfeld des HS für mehrere Stunden gespeichert werden. Bei Stößen mit Restgasmolekülen werden kontinuierlich niederenergetische Elektronen erzeugt. Zur Vermeidung dieses Untergrundes sollen mit LN₂-Kühlblechen vor den NEG-Pumpen die Rn-Atome so lange adsorbiert werden, bis sie zerfallen sind. Ein Problem beim Einfang der einzelnen Rn-Atome ist ihre kurze Verweildauer auf der kalten Oberfläche, die teils deutlich unter der Halbwertszeit der Isotope liegt. Im Vortrag wird über die Rn-Problematik im HS und über entsprechende Gegenmaßnahmen berichtet. Teilweise gefördert vom BMBF unter 05A14VK2.