Probing neutron deficient trans-lead nuclei with γ-ray spectroscopy using in-flight separator and recoil-decay tagging method

Abstract

Tämä väitöskirjatyö käsittelee koetta, jossa raskaita neutronivajaita ytimiä 213Ac, 211Ac ja 211Ra tutkittiin γ-spektroskopian avulla. Ytimet tuotettiin käyttäen 180Hf(37Cl, 4n)213Ac, 175Lu(40Ar, 4n)211Ac ja 175Lu(40Ar, 1p3n)211Ra fuusiohöyrystysreaktioita. Syntyneet energeettiset rekyylit ohjattiin MARA separaattorin läpi fokustasolle, jossa ne tunnistettiin ja merkittiin α-hajoamisten avulla. Havaittujen γ-siirtymien avulla näille ytimille pystyttiin laatimaan tasokaaviot ja vertaamalla niitä 212Ra ja 210Ra ytimiin, havaittiin tiettyjen tilojen välillä selvä korrelaatio. Tässä väitöstyössä käydään läpi kokeeseen käytetty koelaitteisto ja analyysimenetelmät, sekä keskustellaan tietyistä vaaranpaikoista korrelaatiotekniikoissa. Työssä vertaillaan myös MARA ja RITU separaattoreiden eroja ja etuja erityisesti liittyen raskaiden ytimien tutkimukseen. Myös päivitykset RITU:n fokustasoon käydään läpi. Lisaksi esitellään uusi automaattinen nestetyppijäähdytysjärjestelmä, joka on tarkoitettu germaniumilmaisimien jäähdyttämiseen kryogeenisiin lämpötiloihin.

This thesis describes the experimental setup, techniques, and analysis methods employed in the experiment probing neutron-deficient trans-lead nuclei 213Ac, 211Ac, and 211Ra. Particular attention is given to certain aspects of the used correlation techniques. The nuclei were produced using 180Hf( 37Cl, 4n)213Ac, 175Lu( 40Ar, 4n)211Ac, and 175Lu( 40Ar, 1p3n)211Ra fusion-evaporation reactions. The reaction products were separated using in-flight separator MARA and identified at its focal plane using the recoil-decay-tagging method. Extended level schemes were established for these nuclei. Level-energies of the low-lying yrast states in the 213Ac and 211Ac follow the analogue states in 212Ra and 210Ra, respectively. This thesis also discusses the differences and advantages between the MARA and RITU separators, especially from the perspective of the heavy element studies. Upgrades to the RITU’s focal plane setup are also presented. The thesis also introduces the newly developed and built automatic liquid nitrogen system made for cooling germanium detectors down to cryogenic temperatures.