Ontwikkeling en karakterisering van de ‘S3-Low Energy Branch’ voor laser spectroscopie studies van exotische kernen

In dit proefschrift wordt de ontwikkeling de Super Separator Spectrometer (S³) Low Energy Branch (S³-LEB) besproken. Deze nieuwe installatie zal de studie van neutron-deficiënte, middelzware en zware isotopen met behulp van laser-, massa- en vervalspectroscopietechnieken mogelijk maken. In het kader van het GANIL-SPIRAL2 project worden intense, energetische zware ionenbundels ontwikkeld. In deze thesis worden het volledige S³-LEB systeem, opgesteld in het Laboratoire de Physique Corpusculaire Caen instituut (LPC Caen) in off-line modus, de GANIL Ion Source using Electron Laser Excitation (GISELLE) laboratorium, en de resultaten van de karakterisatie studie gepresenteerd. De S³-LEB-opstelling maakt gebruik van de in-gas laser-ionisatie-spectroscopie (IGLIS) techniek die ontworpen en ontwikkeld werd met het doel om efficiënt grond- en isomere eigenschappen van exotische isotopen te bestuderen, zoals de veranderingen in de gemiddelde -gekwadrateerde ladingsstralen, elektromagnetische momenten en kernspins.

De karakterisering en upgrade van het GISELE-laser systeem heeft geresulteerd in een op afstand bestuurbaar breed- en middenband/multi-mode en smalband/'injection-locked single-mode' laser systeem voor laser spectroscopie metingen met hoge resolutie bij de S³-LEB installatie. Het volledig functionerende op GISELE Ti:sa laser systeem werd getest met resonantie-ionisatie spectroscopie (RIS) onderzoeken van twee elementen die zullen worden gebruikt voor de S³-fysicagevallen, respectievelijk erbium en tin. Tests werden uitgevoerd onder vacuüm in offline-modus met behulp van een atoom straaleenheid. Ten eerste werd de ontwikkeling gestart met erbium, aangezien 152Er de ingebruiknamebehuizing van de S³ zal zijn en tegelijkertijd de meting van 151Er HFS mogelijk zou zijn. Dit zou nucleaire grond- en isomere toestands informatie een stap dichter bij de N = 82 shell-sluiting opleveren. Ten tweede is 100Sn een van de hoekstenen van de faciliteit, aangezien het de zwaarste N = Z-kern is die ook dubbel magisch is. Deze radio-isotoop zou voor het eerst interessante experimentele proton-neutron-interactie, nucleaire schil, vormen en symmetrie-eigenschappen kunnen onthullen. In dit werk presenteren we twee RIS-overgangsmetingen voor elk element. De isotoopverschuivingen en HFS constante informatie wordt geëxtraheerd en, indien beschikbaar, vergeleken met de literatuur, die consistent is.

De volledige S³-LEB opstelling is in gebruik genomen bij het Laboratoire de Physique Corpusculaire Caen instituut (LPC Caen) voor offline karakterisering. De resultaten van de uitlijnings- en transmissie tests van de RFQ-ionengeleiders en het massafilter, de ionenkoeler en de RFQ bundel met een stabiele oppervlakte-ionenbron zijn gerapporteerd en tonen een transmissie-efficiëntie van 80 (10) % in continue modus. Het laatste onderdeel van de S³-LEB is een multi-reflection time-of-flight massaspectrometer (MR TOF MS), die is ontworpen voor isobare scheidingsoplossend vermogen. De MS vereist een gepulseerde bundelinjectie, dus de RFQ-ketting transmissie tests in gebundelde modus werden uitgevoerd en onthulden een transmissie van 30(10)%.