Versuche

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Teil1
Nr. Kurzbezeichnung Nr. Kurzbezeichnung
1 Zeeman-Effekt 28 Mikrowellen
2 Abs. Bestimmung β-Präparat 30 Strahlungsgesetze
3 γ-Spektroskopie 40 Massenfilter
7 CAMAC & Plastikszintillatoren 44 Energielücke in GaAs & Si
10 β-Spektrum 49 Feldemissionsmikroskopv
13 Rutherford-Streuung 57 magnetische Kernresonanz
14 Ionisation durch α-Strahlung 58 Rastertunnelmikroskop
17 Balmer-Serie 60 Laser-Gyroskop
19 Hochauflösende γ-Spektroskopie 61 Dynamische Lichtstreuung
22 Driftgeschwindigkeit von Elektronen
24 Weiche Materie
Teil2
Nr. Kurzbezeichnung Nr. Kurzbezeichnung
5 γ/γ-Winkelkorrelation 41 Lebensdauer von Myonen
9 Neutronennachweis & Flugzeitmethode 48 Paulsche Ionenfalle
12 Paarspektrometer 52 Kritisches Feld eines Supraleiters
18 Mößbauer-Effekt 53 Magneto-optischer Kerr-Effekt
21 Driftkammer 55 Phasenraumellipse des MAMI-Beschleuniger
32 zeitaufgelöste Laserspektroskopie 56 Polarisationsverschränkte Photonenpaare
35 Zyklotronfrequenz 59 Datenanalyse eines Teilchenbeschleunigers
39 Optisches Pumpen von 3He





Versuch 12

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Paarspektrometer Teil 2
pair-spectrometer
Dauer: 2 Tage
   
  • Inhalt: Zerfall von Atomkernen über Emission von Teilchen und elektromagnetischer Strahlung; Zerfallsschemata von 22Na, 60Co und 226Ra; Wechselwirkung von γ-Strahlung mit Materie; Wirkungsweise von Szintillationszählern; Aufbau eines Paarspektrometers.
  • Durchführung: Eichen des Mittenkristalls mit Hilfe von 22Na- und 60Co-Eichquellen; Aufnahme des 214Po-Spektrums mit dem Mittenkristall Messen der Zeitauflösung der beiden NaJ-Detektoren; Einstellen der Zweifach-Koinzidenz der beiden Seitenkristalle; Messen der Doppelkoinzidenz-Zeitauflösung; Einstellen der Tripelkoinzidenz; Messen des 214Po Paarspektrums; Bestimmen der Verzweigungsverhältnisse und der Energie einiger Kernniveaus des 214Po.

Skript:  Wiki* verantwortlich: Kernphysik


Versuch 18

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Mößbauer-Effekt Teil 2
Mößbauer-effect
Dauer: 2 Tage
   
In diesem Praktikumsversuch werden der Mößbauer-Effekt und einige seiner Anwendungen in der ultra-hochauflösenden γ-Spektroskopie, ΔE/E ~ 10-12 studiert. Vermessen werden die Zeemanaufspaltung, die elektrische Quadrupolaufspaltung und die Isomerieverschiebung der 14 keV Mößbauerlinie nach rückstoßfreiem Zerfall des ersten angeregten Zustands in 57Fe-Kernen in Eisen und eisenhaltigen Verbindungen. Aus den Messdaten und der Kenntnis des magnetischen Moments des 57Fe-Grundzustands bestimmt man das magnetische Moment des ersten angeregten Zustands sowie die Stärke des Magnetfelds an den Gitterplätzen der Eisenkerne in metallischem Eisen. Die Linienintensitäten können mit unmagnetisierten und magnetisierten Proben untersucht werden. Die natürliche Linienbreite des 14 keV-Übergangs wird aus Messungen der Absorption in Edelstahlfolien bestimmt. Verschiedene Pulverproben aus Pyrit und Hämatit führen in das Gebiet der Mineralanalyse durch Mößbauerspektroskopie ein.
Skript:  Wiki* verantwortlich: Kernphysik


Versuch 19

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Hochauflösende γ-Spektroskopie Teil 1
high resolution γ-spectroscopy
Dauer: 1 Tag
   
In diesem Versuch wird die Verwendung von Germanium-Halbleiterdetektoren zur Aufnahme von hochauflösenden Energiespektren von Gamma-Präparaten studiert. Gegenüber herkömmlicher Spektroskopie mit Szintillatoren bieten Halbleiterdetektoren eine drastisch verbesserte Energieauflösung. Zunächst werden die Eigenschaften eines Germanium-Detektors und der angeschlossenen Ausleseelektronik untersucht und Energiespektren einfacher Präparate (z. B.: Cs-137 und Co-60) aufgezeichnet. Diese werden Totzeit und Akzeptanz korrigiert, um schließlich die Effizienz des Detektors in Abhängigkeit der Energie der Gammaquanten zu bestimmen zu können. Zum Abschluss werden unbekannte Materialproben mit Hilfe ihres Gammaspektrums identifiziert.
Skript:  Wiki* verantwortlich: Kernphysik


Versuch 24

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Elastische Eigenschaften weicher Materie Teil 1
elastic properties of soft matter
Dauer: 2 Tage
   
Im Versuch wird ein Modellsystem aus geladenen kugelförmigen Schwebstoffpartikeln in Wasser untersucht. Diese weisen unter salzfreien Bedingungen eine langreichweitige Coulomb Abstossung auf. Bei hinreichend starker Wechselwirkung bilden sich spontan Kristalle mit Gitterkonstanten g zwischen einigen hundert nm und einigen µm. Aufgrund ihrer geringen Teilchenanzahldichte sind die Kristalle extrem empfindlich gegen mechanische Belastung. Da andererseits aber g im Bereich der Wellenlänge sichtbaren Lichts liegt können die Eigenschaften dieser Systeme zerstörungsfrei mit optischen Methoden untersucht werden.
Ziel der Messung ist:
  • Präparation von Kolloidalen Kristallen aus kugelförmigen, geladenen Teilchen in wässriger Suspension
  • die Bestimmung der Gitterkonstante in Kolloidalen Modellkristallen mittels eines
  • Debye-Scherrer Experiments
  • die Bestimmung des Schermoduls dieser Kristalle mittels der Torsionsresonanz-spektroskopie

Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. T. Palberg


Versuch 41

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Lebensdauer von Myonen Teil 2
myon life time
Dauer: 2 Tage
   
Bestimmung Lebensdauer und magnetisches Moment von Myonen.
Physik:
  • Klassifikation der Elementarteilchen, Wechselwirkungen, Erhaltungssätze
  • Herkunft und Zerfall der Myonen, Polarisation der Myonen
  • (V-A)- Theorie der Schwachen Wechselwirkung
  • exp. Nachweis geladener Teilchen
Elektronik:
  • Aufbau und Funktion einer Koinzidenzschaltung
Auswertung:
  • Programmieren einer Subroutine zum Anpassen der Fit-Funktion an die Daten ( C++ )
  • ( Programmiererfahrung wird nicht vorausgesetzt, ist aber hilfreich )

Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. V. Büscher


Versuch 48

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Paulsche Ionenfalle Teil 2
Paul ion trap
Dauer: 2 Tage
   
  • Grundlagen der Paulfalle (Speicherung geladener Teilchen, Stabilitätsdiagramm, Mikro- und Makrobewegung)
  • Pseudopotentiale und Raumladungseffekte
  • Nichtlineare Resonanzen und Seitenbänder
  • Angeregte Resonanzen
  • Mutter-Tochter Resonanzen - Bistabilität

Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. J. Walz


Versuch 49

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Feldemissionsmikroskopie Teil 1
field emission microscope
Dauer: 2 Tage
   
Mit einem Feldemissionsmikroskop wird die Kristallstruktur von reinem Wolfram und Wolfram mit adsorbiertem Cäsium oder Sauerstoff untersucht.
  • Festkörperphysik: Kristallstruktur, Elektronen Modelle
  • Grundlagen Feldemissionsmikroskopie
  • Kalibrierung eines Feldemissionsmikroskops
  • Elektrochemische Spitzenherstellung
  • Beobachtung wandernder Oberflächenatome

Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. G. Schönhense


Versuch 52

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Kritisches Feld eines Supraleiters Teil 2
critical field of a superconductor
Dauer: 2 Tage
   
An einer im Rahmen des Versuches hergestellten Blei-Dünnschicht und an einem Bleidraht sollen bestimmt und verglichen werden:
  • Die supraleitende Sprungtemperatur bei verschiedenen Magnetfeldern
  • Daraus Berechnung der oberen kritischen Felder und der Kohärenzlängen, sowie der Eindringtiefe und des Ginzburg-Landau-Faktors
  • Restwiderstandsverhältnisse
1.Versuchstag:
  • Präparation einer Bleidünnschicht in einer Vakuumkammer
  • Kontaktierung zum Einbau in den Kryostaten
  • Programmierung einer temperaturabhängigen Widerstandsmessung mittels HP-Vee
2. Versuchstag:
  • Messung der magnetfeldabhängigen kritischen Temperaturen der beiden Blei-Proben
Skript:  Wiki* verantwortlich: PD Dr. M. Jourdan


Versuch 53

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Magneto-optischer Kerr-Effekt Teil 2
magneto optical Kerr-effect
Dauer: 2 Tage
   
Der magnetooptische Kerr-Effekt (MOKE) beschreibt die Drehung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes durch die Reflexion an einer magnetischen Oberfläche. Dieser Effekt ermöglicht es mit geringem Aufwand magnetische Systeme zu untersuchen. In diesem Versuch wird unter anderem eine Eisen-Chrom-Eisen Mehrfachschicht untersucht. Solche Mehrfachschichten ferromagnetischer und nicht-ferromagnetischer Metalle werden vor allem in Sensoren, wie z.B. Festplattenleseköpfen (Stichwort: GMR-Effekt), angewendet. Die Dicke der Chromschicht beeinflusst hierbei die Kopplung der beiden ferromagnetischen Eisenschichten zueinander. Der Praktikumsversuch gliedert sich in zwei Teile. Am ersten Tag werden magnetische Hysterekurven verschiedener Proben gemessen und ausgewertet. Am zweiten Versuchstag wird die Mehrfachschicht hinsichtlich der Kopplung der beiden Fe-Schichten untersucht. Anschliessend werden mit einem Kerr-Mikroskop die magnetischen Bereiche (Domänen) dieser Multischichtprobe sichtbar gemacht. An einer im Rahmen des Versuches hergestellten Blei-Dünnschicht und an einem Bleidraht sollen bestimmt und verglichen werden:
Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. H. J. Elmers


Versuch 56

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Polarisationsverschränkte Photonenpaare Teil 2
polarization entangled photon pairs
Dauer: 2 Tage
   
Wie kann es sein, dass die Messung einer Observablen (z.B. Polarisation in x-Richtung an einem Photon) an einem Quantenzustand, dass Ergebnis einer mit ihr nicht kommutierenden Observablen (z.B. Polarisation in y-Richtung) beeinflusst, ungeachtet der Distanz zwischen den beiden Messorten? Verstößt die (widerspruchsfreie) Quantenmechanik gegen das Paradigma einer lokal-realistischen Theorie oder ist die QM eine unvollständige Naturbeschreibung und gibt es vielleicht verborgene (uns noch unzugängliche) Variablen, die die ungewöhnlichen Korrelationen einer solchen Messung im vornherein festlegen? Die von John Bell 1964 formulierte Ungleichung holte die Entscheidung über diese Frage in die experimentelle Physik.
In diesem Experiment wollen wir durch Messungen an polarisationsverschränkten Photonenpaare versuchen die Bellsche Ungleichung zu verletzen und damit "zeigen", dass die von der QM gemachten Vorhersagen nicht durch verborgene Variablen erklärt werden können. Über parametric down conversion in einem doppelbrechenden BBO-Kristall werden die verschränkten Zustände erzeugt und einer der Bell-Zustände prepariert.
Im zweiten Teil des Versuchs wird eine Methode erprobt um die Dichtematrix eines preparierten Zustands experimentell zu messen (Measurement of qubits). Experimente zur Bellschen Ungleichung sind auch heute noch Gegenstand moderner Forschung mit dem Ziel alle Schlupflöcher (Loopholes) zu eliminieren.
Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. F. Schmidt-Kaler


Versuch 57

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Kernspintomographie Teil 1
magnetic resonance imaging
Dauer: 2 Tage
   
  • Grundlagen der kernmagnetischen Resonanz (Kernmagnetismus, Zeeman Wechselwirkung, Larmor Frequenz, Anregung, Pulse, NMR Signal, Echos)
  • Relaxation und ihre Messung
  • Selbstdiffusion (Messung und Anwendung)
  • Grundlagen der NMR-Bildgebung (Gradienten, Ortsauflösung, k-Raum)
  • technische Realisierung
Jeder theoretische Aspekt wird durch geeignete Experimente veranschaulicht.
Skript:  Wiki* verantwortlich: Dr. P. Blümler


Versuch 61

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Dynamische Lichtstreuung Teil 1
dynamic light scattering
Dauer: 1 Tag
   
Die Streuung von Lichtwellen an Objekten bietet der Physik eine Vielzahl von Möglichkeiten Systeme weicher Materie (z.B. Polymerschmelzen, kolloidale Suspension, etc.) zu untersuchen. Dabei können mit der dynamischen Lichtstreuung dynamische Prozesse wie z.B. die Brownsche Bewegung verfolgt und somit die Diffusion von mesoskopischen Partikeln (mit Größe von einigen nm bis µm) bestimmt werden.
In diesem Versuch werden verdünnte kolloidale Suspensionen untersucht. Die Diffusionsbewegung der Partikel führt dabei zu Fluktuationen in der Intensität des gestreuten Lichts und aus diesen Fluktuationen lässt sich der Diffusionskoeffizient und Radius der Partikel bestimmen. Dabei wird auch die Diffusion in Abhängigkeit der Viskosität des umgebenden Mediums und der Partikelkonzentration untersucht.
Ziel der Messung:
  • Messung der Autokorrelationsfunktion von kolloidalen Proben bei verschiedenen Winkeln
  • Bestimmung der Diffusionskoeffizienten und hydrodynamischen Radien
  • Beobachtung der Diffusion bei verschiedenen Viskositäten und Partikelkonzentrationen

Skript:  Wiki* verantwortlich: Prof. Dr. T. Palberg