应用于暗物质搜寻的大型碘化钠探测器中的光产额测定
仪器与探测器
2017-07-26 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
通过暗物质粒子与靶核的弹性散射来搜寻银河系暗物质粒子，NaI(Tl) 探测器的应用极具动机，因为长期存在的 DAMA/LIBRA 关于年度调制的高显著性阳性结果仍需确认。为实现这一目标，必须达到极低的能量阈值（在 keV 级别或以下）、极低的放射性本底（几 counts/keV/kg/day）以及高探测质量（在 100 kg 规模或以上）。最相关的技术问题之一是优化大质量晶体的本征闪烁光产额以及光收集系统的效率。在 ANAIS（使用 NaI 闪烁体的年度调制）暗物质搜寻项目框架内，来自不同供应商的大型 NaI(Tl) 晶体与两个光电倍增管（PMT）耦合，已在 Canfrac 地下实验室进行了测试。在本文中，我们利用发射伽马/电子的外部和内部源在极低能量下的全吸收峰，以及通过极低能量脉冲尾部选择的单光电子事件群，给出了 NaI(Tl) 闪烁光收集的估计。对于为 ANAIS 探测器选定的最终设计和供应商，可以报告其出色的闪烁光收集水平达到 15 photoelectrons/keV。考虑到所用 PMT 单元的量子效率，在 3 至 25 keV 的能量沉积范围内，这些 NaI(Tl) 晶体的本征闪烁光产额超过 40 photoelectrons/keV。ANAIS 晶体极高的光输出使得触发能量可低于 1 keV，这对于提高暗物质直接探测的灵敏度非常重要。
引用
@article{arxiv.1703.01262,
title = {Light yield determination in large sodium iodide detectors applied in the search for dark matter},
author = {M. A. Oliván and J. Amaré and S. Cebrián and C. Cuesta and E. García and M. Martínez and Y. Ortigoza and A. Ortiz de Solórzano and C. Pobes and J. Puimedón and M. L. Sarsa and J. A. Villar and P. Villar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.01262},
year = {2017}
}