CROSS双β衰变实验的一种新型机械式bolometric阵列设计
仪器与探测器
2024-07-25 v2
摘要
CROSS实验将使用特定机械结构来保存热力探测器，以搜索中性子无中中双β衰变。该结构的设计经过调校，以最小化背景贡献，同时保持最佳探测器性能。单个模块可容纳两个闪烁式bolometer（晶体尺寸为45x45x45 mm，Ge棱柱面向晶体上侧），以铜框固定，实现大规模阵列的模块化构建。公布两种设计：初始"厚"版本在晶体质量上包含约15%的铜，而该比例在更细致的"瘦"版本中降至约6%。两种设计均在法国IJCLab和西班牙LSC实验室进行了广泛测试。特别是在LSC，我们使用脉动管式CROSS设施运行了一个包含6个LMO（富锂/贫锂锆钛）晶体的阵列。测试中的LMO在两种设计中表现出高的光谱性能；值得注意的是，在2615 keV 能级测得的能量分辨率为5--7 keV FWHM，接近Mo的Q值（3034 keV）。由于LMO周围没有反射腔，Ge bolometer检测到约0.3 keV（150光子）的低闪烁信号，用于1-MeV () LMO事件。尽管如此，通过大多数装置仍可实现与()事件的可接受分离。最高效率通过Thick设计实现，原因是其基线噪声宽度为0.05--0.09 keV RMS，而Slim版本为0.10--0.35 keV RMS。鉴于bolometric光电探测器在粒子鉴别和随机重合抑制中发挥的关键作用，本文描述的结构将与升级的光检测器一起使用，后者通过Neganov-Trofimov-Luke效应实现热信号放大，亦在本工作中得到演示。
引用
@article{arxiv.2405.18980,
title = {A novel mechanical design of a bolometric array for the CROSS double-beta decay experiment},
author = {D. Auguste and A. S. Barabash and V. Berest and L. Bergé and J. M. Calvo-Mozota and P. Carniti and M. Chapellier and I. Dafinei and F. A. Danevich and T. Dixon and L. Dumoulin and F. Ferri and A. Gallas and A. Giuliani and C. Gotti and P. Gras and A. Ianni and L. Imbert and H. Khalife and V. V. Kobychev and S. I. Konovalov and P. Loaiza and P. de Marcillac and S. Marnieros and C. A. Marrache-Kikuchi and M. Martinez and C. Nones and E. Olivieri and A. Ortiz de Solórzano and Y. Peinaud and G. Pessina and D. V. Poda and Ph. Rosier and J. A. Scarpaci and V. I. Tretyak and V. I. Umatov and M. M. Zarytskyy and A. Zolotarova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.18980},
year = {2024}
}
备注
Submitted to JINST; 31 pages, 16 figures, 5 tables