Nylon中 $^{210}$Pb 和 $^{210}$Po 的扩散
高能物理 - 实验
2026-02-19 v2
摘要
氡及其衍生物是背景辐射的主要来源，用于寻找暗物质、中子和 neutrinoless双beta衰变等稀有事件物理实验，因为它们来源于自然铀的不可避免的衰变产物。特别是 Rn 及其长寿命女儿 Pb 可以从探测器材料表面扩散，导致持续的背景贡献。为调查这一过程，开发了一套系统，包括受控氡源、高电场真空室和薄尼龙-6薄膜，以实现氡衍生物的表面沉积。选择尼龙-6进行初始测量是因为它在低背景实验中有着悠久的历史。我们计划在未来系统地研究 various polymers中的扩散。我们的装置允许对 Pb 和其女儿 Po 在不同湿度条件下的扩散行为进行受控研究。结果表明，在高相对湿度 (RH) 下， Pb 和 Po 在尼龙中均呈现显著扩散，这可能导致内部污染并增加低背景探测器的背景水平。在40%相对湿度 (RH) 下， Pb的扩散系数小于 cm/s；在95% RH下，扩散系数为 cm/s。 Po在95% RH下的扩散系数测得为 cm/s。这些发现凸显了控制环境湿度和材料暴露于氡的重要性，对于设计超低背景实验至关重要。
引用
@article{arxiv.2509.11464,
title = {Diffusion of $^{210}\text{Pb}$ and $^{210}\text{Po}$ in Nylon},
author = {P. Adhikari and M. G. Boulay and R. Crampton and M. Perry and D. Sinclair},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11464},
year = {2026}
}