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Drift Time Spectrometer for Heaviest Elements
Ludwig-Maximilians-Universität München
March 2006
Mustapha Laatiaoui
2
Drift Time Spectrometer for Heaviest Elements
Overview

• Motivation
• Atom physics Relativistic Effects
• Valence Electron Configuration
• Element Identification
• Experiments
• Drift time measurements on actinides
• Atoms and Molecules
• Concept for an Online-Spectrometer
• Prospects

Ludwig-Maximilians-Universität München
March 2006
Mustapha Laatiaoui
3
Periodic Table of Elements
1
2
H
He
3
4
5
7
6
8
9
10
Li
Be
B
N
C
0
F
Ne
11
12
13
14
15
16
17
16
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
108
109
110
111
112
114
113
115
116
117
118
Bh
Hs
Mt
Ds
6d
2
6d
3
6d
4
6d
7s
7s
2
6d
5
6d
6
1
Lanthanides (4f)
Actinides (5f)
94
90
91
92
93
95
96
97
98
99
101
102
103
100
Pu
Th
Pa
U
Np
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Md
No
Lr
Fm
5f 6d
6d
5f 6d
5f 6d
5f 6d
5f 6d
5f
5f
5f
5f
5f
5f
5f
5f
4
For hydrogene-like mercury (Hg) with Z80
?
5
J.P. Desclaux, At. Data Nucl. Data Tables 12,
311 (1973)
rmax Principal Maximum of the Wave Function
of the Outermost Orbital
P. Pyykkö, Phys. Scr. 20, 647 (1979)
6
(No Transcript)
7
J.P. Desclaux At. Data Nucl. Data Tables 12, 311
(1973)
8
P.R. Kemper and M.T. Bowers J. Am. Chem. Soc.
112, 3231 (1990)
Co 3d8, 3F
mCo 3d74s1, 3F
T 10-4 s
Mc Daniel et al. 1970
9
K Ion Mobility E Electric Field Strength s Ion
path tdrift drift time
In Rigid Sphere Model
Relative Measurements
10
Optical Fiber
LPM
11
Computer Simulation SIMION 7
For absolute Measurements!
12
PHD Thesis, Achim Dretzke, Mainz
13
Ab Initio Theorie J.P. Desclaux
14
Objectives No (Z102) to Db (Z105)
Z102 208Pb (48Ca,2n) 254No (t1/255 s)
5 Ions/s
Z103 209Bi (48Ca,2n) 255Lr (t1/221.5 s)
SHIP _at_ GSI
15
Development of an On Line Spectrometer
Trigger
Drift Time Cell (100 mbar Ar Buffer Gas)
Electric Field ( 50 V/cm)
Channeltron 1.5 kV
254No Ion Beam
Ion Guide
QMS
e-
HI
Dynode Foils - 1.5 kV
a_Detector Wheel
30 cm
Fixed a_Detectors
QMS 40 u
QMS 254 u
Direct Measurement of TbD DTa,bD TaD - TbD
Counts
40
39
TD ms
16
118 294 1,8 ms
118
116 292 18 ms
116 290 15 ms
116 291 6,3 ms
116
7p
115 288 125 ms
115 287 32 ms
115
Heavy Ion Induced Nuclear Fusion Reactions
114 289 2,6 s
114 288 0,8 s
114 287 0,51 s
114 286 0,16 s
114 290 21 s
114
113 278 0,34 ms
113 283 0,10 s
113 284 0,69 s
113
112 277 1,5 ms
112 283 4,0 s
112 284 97 ms
112 285 29 s
112 282 0,50 ms
112 286 11 m
112
Rg 274 9,26 ms
Rg 272 1,5 ms
Rg 280 5,2 s
Rg 279 0,17 s
Rg
111
Ds 271 1,1 ms 56 ms
Ds 273 0,076 118 ms ms
Ds 269 0,17 ms
Ds 279 0,18 s
Ds 270 0,1 ms 6,0 ms
Ds 281 11,1 s
Ds 282 1,1 m
Ds
110
Mt 268 70 ms
Mt 266 3,4 ms
Mt 270 7,16 ms
Mt 276 1,03 s
Mt 275 9,7 ms
Mt
109
6d
Hs 269 9,3 s
Hs 265 0,8 ms 1,7 ms
Hs 267 33 ms
Hs 264 0,45 ms
Hs 275 11,8 ms
Hs 277 16,5 m
Hs 278 11 m
Hs 270 2,4 s
Hs 266 2,3 ms
Hs
108
Bh 262 8,0 ms 102 ms
Bh 261 11,8 ms
Bh 264 440 ms
Bh 272 14,14 s
Bh 266 1 s?
Bh 265 940 ms
Bh 267 17 s
Bh
107
Sg 263 0,3 s 0,9 s
Sg 259 0,48 s
Sg 258 2,9 ms
Sg 265 7,1 s
Sg 266 34 s
Sg 261 0,23 s
Sg 260 3,6 ms
Sg 271 29,14 s
Sg 262 6,9 ms
Sg
106
Db 260 1,5 s
Db 257 1,3 s
Db 256 2,6 s
Db 258 4,4 s
Db 262 34 s
Db 267 73 m
Db 268 23,1 h
Db 259 0,5 s
Db 261 1,8 s
Db 263 27 s
Db
105
Rf 268
Rf 262 47 ms 1,2 s
Rf 255 1,4 s
Rf 254 22 ?s
Rf 253 48 ?s
Rf 256 6,7 ms
Rf 257 4,7 s
Rf 259 3,1 s
Rf 261 65 s
Rf 260 21 ms
Rf 267 2,3 h
Rf 263 15 m
Rf 258 12 ms
Rf
104
Lr 254 16 s
Lr 253 1,5 s 0,6 s
Lr 255 21,5 s
Lr 260 3 m
Lr 256 25,9 s
Lr 258 4,35 s
Lr 252 0,4 s
Lr 261 39 m
Lr 262 3,6 h
Lr 257 0,66 s
Lr 259 5,4 s
Lr
103
162
Actinides
No 250 0,25 ms
No 257 26 s
No 252 2,39 s
No 251 0,8 s
No 253 1,7 m
No 258 1,2 ms
No 259 58 m
No 255 3,1 m
No 256 3,1 s
No 260 106 ms
No 262 5 ms
No 254 0,28 s 55 s
No
102
Md 247 2,9 s
Md 252 2,3 m
Md 254 10m 28 m
Md 249 24 s
Md 248 7 s
Md 250 52 s
Md 251 4,0 m
Md 256 1,3 h
Md 258 43 m 56 d
Md 257 5,0 h
Md 259 95 m
Md 260 31,8 d
Md 255 27 m
Md
101
Breeding in High Flux Nuclear Reactors
17
Ludwig-Maximilians-Universität München Maier-Leibn
itz-Labor Germany
D. Habs, V. Kolhinen, M. Laatiaoui, J. Neumayr,
M.Sewtz, P. Thirolf
Institut für Kernphysik Universität Mainz Germany
Fachbereich Physik Universität Kassel Germany
H. Backe A. Dretzke P. Kunz W. Lauth
S. Fritzsche
SHIPTRAP-Collaboration TASCA-Collaboration _at_GSI
18
(No Transcript)