NEWS-G 实验中用于本底抑制的铜电镀
仪器与探测器
2020-12-15 v2 天体物理仪器与方法
高能物理 - 实验
摘要
新球实验-气体(New Experiments with Spheres-Gas, NEWS-G)是一个将在SNOLAB(加拿大)运行的暗物质直接探测实验。与其他稀有事件搜寻类似,探测器建造所用材料须满足严格的放射性纯度要求。该探测器包含一个140厘米直径的正比计数器,由商业采购的99.99%纯铜制成的两个半球组成。此类铜广泛用于稀有事件搜寻,因其易得、无长寿命Cu放射性同位素且非Cu放射性污染物水平通常较低。然而,使用XIA探测器的专用210Po alpha计数法测量确认铜体中存在有问题的210Pb浓度。为屏蔽正比计数器灵敏体积,采用了一种低本底电铸方法并适配半球形状,在探测器内表面生长出500-m厚的超放射性纯铜层。本文描述了该工艺,其在美国太平洋西北国家实验室(PNNL)进行原型制作,随后在法国Modane地下实验室 full scale 实施。电镀铜的放射性纯度通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)评估。来自第一(第二)半球样品的测量给出232Th和238U污染水平的68%置信上限分别为<0.58 Bq/kg (<0.24 Bq/kg)和<0.26 Bq/kg (<0.11 Bq/kg)。这些结果与先前报道的为其他稀有事件搜寻所制电铸铜测量值相当,后者亦被发现具有低210Pb浓度,符合NEWS-G实验的本底目标。
引用
@article{arxiv.2008.03153,
title = {Copper electroplating for background suppression in the NEWS-G experiment},
author = {G Collaboration and L. Balogh and C. Beaufort and A. Brossard and R. Bunker and J. -F. Caron and M. Chapellier and J. -M. Coquillat and E. C. Corcoran and S. Crawford and A. Dastgheibi Fard and Y. Deng and K. Dering and D. Durnford and G. Gerbier and I. Giomataris and G. Giroux and P. Gorel and M. Gros and P. Gros and O. Guillaudin and E. W. Hoppe and I. Katsioulas and F. Kelly and P. Knights and L. Kwon and S. Langrock and P. Lautridou and R. D. Martin and J. -P. Mols and J. -F. Muraz and X. -F. Navick and T. Neep and K. Nikolopoulos and P. O'Brien and R. Owen and M. -C. Piro and D. Santos and G. Savvidis and I. Savvidis and F. Vazquez de Sola Fernandez and M. Vidal and R. Ward and M. Zampaolo and S. Alcantar Anguiano and I. J. Arnquist and M. L. di Vacri and K. Harouaka and K. Kobayashi and K. S. Thommasson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.03153},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 11 figures, 3 tables