English Title: An absolute measurement of Auger and radiative rates in K-shell excited highly charged iron ions

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Abstract

Die Emissions- und Absorptionslinien von K-Schalen-Übergängen in hochgeladenen Eisenionen gehören zu den bedeutendsten Charakteristika in den Röntgenspektren vieler astronomischer Objekte. Sie werden verwendet, um Eigenschaften und Dynamik heißer astrophysikalischer Plasmen zu bestimmen, wozu eine genaue Kenntnis der Übergangsraten, und insbesondere des Verhältnisses von radiativem und autoionisierendem Zerfall, benötigt wird. Diese waren bisher jedoch nur aus theoretischen Berechnungen bekannt. In der vorliegen Arbeit wurden erstmals absolute Zerfallsraten von radiativen und autoionisierenden Übergängen in lithiumartigen, berylliumartigen und kohlenstoffartigen Eisenionen experimentell bestimmt. Dazu wurden die Ionen in einer Elektronenstrahlionenfalle erzeugt und durch Röntgenstrahlung des Synchrotrons PETRA III resonant angeregt. Durch Anwendung einer neu entwickelten Messmethode, bei der gleichzeitig der Auger- und der radiative Zerfall beobachtet wurden, konnten systematische Unsicherheiten stark reduziert werden, wodurch Genauigkeiten besser als 10% erreicht wurden.

Translation of abstract (English)

The emission and absorption lines of K-shell transitions in highly charged iron ions are among the most prominent features in the x-ray spectra of many astronomical objects. They are used to determine the properties and dynamics of hot astrophysical plasmas. Therefore, accurate knowledge of transition rates, especially of the ratio of radiative and autoionizing decay, is required. Until now these were only known from theoretical calcultations. Within this thesis, absolute decay rates of radiative and autoionizing transitions in lithiumlike, berylliumlike and carbonlike iron ions are experimentally determined for the first time. For this purpose, ions were created in an electrom beam ion trap and resonantly excited by x-rays from the PETRA III synchrotron. By applying a novel method of simultaneously detecting Auger and radiative decays, systematic uncertainties could be reduced, yielding an accuracy better than 10 %.