Calibration of high voltages at the ppm level by the difference of $^{83\mathrm{m}}$Kr conversion electron lines at the KATRIN experiment
M. Arenz
,
W.-J. Baek
,
M. Beck
,
A. Beglarian
,
J. Behrens
,
T. Bergmann
,
A. Berlev
,
U. Besserer
,
K. Blaum
,
T. Bode
,
B. Bornschein
,
L. Bornschein
,
T. Brunst
,
N. Buzinsky
,
S. Chilingaryan
,
W.Q. Choi
,
M. Deffert
,
P.J. Doe
,
O. Dragoun
,
G. Drexlin
,
S. Dyba
,
F. Edzards
,
K. Eitel
,
E. Ellinger
,
R. Engel
,
S. Enomoto
,
M. Erhard
,
D. Eversheim
,
M. Fedkevych
,
S. Fischer
,
J.A. Formaggio
,
F.M. Fränkle
,
G.B. Franklin
,
F. Friedel
,
A. Fulst
,
W. Gil
,
F. Glück
,
A. Gonzalez Ureña
,
S. Grohmann
,
R. Grössle
,
R. Gumbsheimer
,
M. Hackenjos
,
V. Hannen
,
F. Harms
,
N. Haussmann
,
F. Heizmann
,
K. Helbing
,
W. Herz
,
S. Hickford
,
D. Hilk
,
D. Hillesheimer
,
M.A. Howe
,
A. Huber
,
A. Jansen
,
J. Kellerer
,
N. Kernert
,
L. Kippenbrock
,
M. Kleesiek
,
M. Klein
,
A. Kopmann
,
M. Korzeczek
,
A. Kovalík
,
B. Krasch
,
M. Kraus
,
L. Kuckert
,
T. Lasserre
(1)
,
O. Lebeda
,
J. Letnev
,
A. Lokhov
,
M. Machatschek
,
A. Marsteller
,
E.L. Martin
,
S. Mertens
,
S. Mirz
,
B. Monreal
,
H. Neumann
,
S. Niemes
,
A. Off
,
A. Osipowicz
,
E. Otten
,
D.S. Parno
,
A. Pollithy
,
A.W.P. Poon
,
F. Priester
,
P.C.-O. Ranitzsch
,
O. Rest
,
R.G.H. Robertson
,
F. Roccati
,
C. Rodenbeck
,
M. Röllig
,
C. Röttele
,
M. Ryšavý
,
R. Sack
,
A. Saenz
,
L. Schimpf
,
K. Schlösser
,
M. Schlösser
,
K. Schönung
,
M. Schrank
,
H. Seitz-Moskaliuk
,
J. Sentkerestiová
,
V. Sibille
,
M. Slezák
,
M. Steidl
,
N. Steinbrink
,
M. Sturm
,
M. Suchopar
,
M. Suesser
,
H.H. Telle
,
L.A. Thorne
,
T. Thümmler
,
N. Titov
,
I. Tkachev
,
N. Trost
,
K. Valerius
,
D. Vénos
,
R. Vianden
,
A.P. Vizcaya Hernández
,
M. Weber
,
C. Weinheimer
,
C. Weiss
,
S. Welte
,
J. Wendel
,
J.F. Wilkerson
,
J. Wolf
,
S. Wüstling
,
S. Zadoroghny
M. Arenz
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S. Zadoroghny
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Résumé
The neutrino mass experiment KATRIN requires a stability of 3 ppm for the retarding potential at − 18.6 kV of the main spectrometer. To monitor the stability, two custom-made ultra-precise high-voltage dividers were developed and built in cooperation with the German national metrology institute Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Until now, regular absolute calibration of the voltage dividers required bringing the equipment to the specialised metrology laboratory. Here we present a new method based on measuring the energy difference of two$^{83{\mathrm{m}}}$ Kr conversion electron lines with the KATRIN setup, which was demonstrated during KATRIN’s commissioning measurements in July 2017. The measured scale factor $M=1972.449(10)$ of the high-voltage divider K35 is in agreement with the last PTB calibration 4 years ago. This result demonstrates the utility of the calibration method, as well as the long-term stability of the voltage divider.