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kinematische Doppler-Korrektur

Kernphysik, spektroskopisches Verfahren zur Korrektur der kinematischen Energieverschiebung, die eine Strahlung bei einem relativ zum Messgerät (Laborsystem) bewegten Emitter erfährt. Die kinematische Verschiebung wird generell durch die Lorentz-Transformation beschrieben und ist bei Experimenten an Hochenergiebeschleunigern (Beschleuniger) integraler Teil der relativistischen Streukinematik.

Für die Gammaspektroskopie von Kernen ist diese als Doppler-Effekt eines Gammaquants der Energie kinematische Doppler-Korrektur bzw. eines Elektrons der kinetischen Energie Ee bekannt und wird gesondert berücksichtigt. Experimentell wichtig ist die Doppler-Verschiebung DEg und die Raumwinkelveränderung kinematische Doppler-Korrektur (Laborgrössen durch Hochkomma gekennzeichnet):

kinematische Doppler-Korrektur.

Der Emissionswinkel kinematische Doppler-Korrektur ist relativ zur Emittergeschwindigkeit kinematische Doppler-Korrektur gegeben durchkinematische Doppler-Korrektur(c: Lichtgeschwindigkeit, J, j, Jg : Streuwinkel des Emitters bzw. des Gammaquants im Laborsystem).kinematische Doppler-Korrektur ist durch die Kernübergangsenergie Eif und die Rückstossenergie bestimmt zu kinematische Doppler-Korrektur. Letztere beträgt für eine Masse MK eines Kerns der Nukleonenzahl A = 100 und kinematische Doppler-Korrektur = 1 MeV ca. 0,5 keV. Für Emittergeschwindigkeiten um b = 0,05 ergeben sich für ein solches Gammaquant Doppler-Verschiebungen von bis zu 50 keV, die bei veränderlicher Emittergeschwindigkeit und zu grossem Detektorraumwinkel zu einer die Auflösung begrenzenden Linienverbreiterung führen. Für Elektronen ergibt sich der Doppler-Effekt in 1. Ordnung in b, indem man kinematische Doppler-Korrektur durch kinematische Doppler-Korrektur ersetzt.

Für die hochauflösenden Gamma- und Elektronenspektroskopie von Kernen nach Schwerionenstössen wurden Methoden zur ereignisweisen kinematischen Doppler-Korrektur entwickelt. Sie beruhen auf der Koinzidenzmessung der gestreuten Kerne in ortsempfindlichen Detektoren und dem Gammaquant bzw. Elektron in Halbleiterzählern. Die Messung legt alle erforderlichen Winkel fest. Die Emittergeschwindigkeit ergibt sich aus der Reaktionskinematik, die Kernzuordnung aus der Anwendung der Korrektur. Für Elektronen gibt es zusätzlich die Möglichkeit einer direkten kinematischen Korrektur bei Verwendung fokussierender magnetischer Spektrometer (Orange-type-Spektrometer). Der Doppler-Effekt kann auch für experimentelle Messtechniken, z.B. für Lebensdauermessungen (Doppler-Rückstossmethode, Plunger-Methode, Recoil-Shadow-Methode), genutzt werden.

 

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