GAGG 检测器用于地下实验室中中子测量的表征

在稀有事件实验中，例如致力于直接搜索暗物质的实验中，精确了解环境 gamma 和中子背景对于达到实验灵敏度至关重要。中子组成往往鲜为人知，因为缺乏用于精确测量低通量中子谱的可扩展检测技术。GAGG ($\mathrm{Gd}_3\mathrm{Al}_2\mathrm{Ga}_3\mathrm{O}_{12}$) 是一种新近开发的高密度荧光晶体，含有高镱含量，可利用 $^{155}$Gd 和 $^{157}$Gd 的高 $(n, \gamma)$ 交叉截面，用于地下环境中的中子测量。GAGG 晶体具有高荧光光量、良好的时序性能以及脉冲形态辨识能力。处于低背景环境中，GAGG 产生的独特信号——即中子在镱上捕获产生的 $\beta/\gamma$ 级联，释放最高可达 9 MeV 的总能量，以及 GAGG 提供的高效脉冲形态辨识，可能产生无背景的中子捕获信号。本文呈现了对首个 GAGG 检测器原型机的粒子辨识性能、固有放射性污染及中子响应进行的表征。