Zu Problemen der Flüssigszintillationsspektroskopie bei Transactiniden-Experimenten

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich vorwiegend mit Detektionsproblemen, die bei Experimenten zur Chemie der Transactiniden mit dem schnellen Flüssig-Flüssig-Extraktionssystem SISAK auftraten. Bei diesen Experimenten wird als Detektionsmethode die Flüssigszintillationsspektroskopie (LSC) eingesetzt. Es werden Szintillationspulse registriert, die für das verursachende Teilchen charakteristische Formen zeigen, die unterschieden werden müssen. Am Beispiel der Auswertung des SISAK-Experimentes zur Chemie des Rutherfordiums vom November 1998 wurde gezeigt, dass es mit den herkömmlichen Verfahren zur Pulsformdiskriminierung nicht möglich ist, die aus dem Zerfall der Transactiniden stammenden alpha-Ereignisse herauszufiltern. Ursache dafür ist ein hoher Untergrund, der in erster Linie von beta/gamma-Teilchen, Spaltfragmenten und pile ups verursacht wird. Durch die Verfügbarkeit von Transientenrecordern ergeben sich neue Möglichkeiten für eine digitale Pulsformdiskriminierung. In dieser Arbeit wird erstmals die Methode der digitalen Pulsformdiskriminierung mit künstlichen neuronalen Netzen (PSD-NN) vorgestellt. Es wurde im Zuge der Auswertung des SISAK-Experimentes vom Februar 2000 gezeigt, dass neuronale Netze in der Lage sind, Pulsformen automatisch richtig zu klassifizieren. Es ergeben sich nahezu untergrundfreie alpha-Flüssigszintillationsspektren. Es werden Vor- und Nachteile der neuen Methode diskutiert. Es ist dadurch möglich geworden, in SISAK-Experimenten Transactinidenatome anhand ihres Zerfalls eindeutig zu charakterisieren. Das SISAK-System kann somit bei Experimenten zum Studium des chemischen Verhaltens von Transactiniden in flüssiger Phase eingesetzt werden.____

This work deals mainly with detection problems occuring at transactinide chemistry experiments with the fast liquid-liquid extraction system SISAK. Using liquid scintillation counting (LSC), scintillation pulses with different pulse shapes due to different particles are registered and have to be distinguished. It has been shown in the analysis of the SISAK 1998 experiment that common methods of pulse shape discrimination are not able to filter out alpha events originating in the decay of transactinide atoms. This is caused by a huge background which is mainly due to beta/gamma particles, fission fragments and pile ups. The availability of transient recorders gives new possibilities for a digital pulse shpae discrimination. In this work, the method of digital pulse shape discrimination with artificial neural networks (PSD-NN) is introduced. It has been shown in the analysis of the SISAK 2000 experiment that neural networks are able to classify pulse shapes correctly leading to almost background free alpha LSC spectra. The limits of this new method are discussed. With this improvements, the SISAK system can be used in experiments to study the chemical properties of transactinides in liquid phase and to identify transactinide atoms unambiguously.