Boulby 地下实验室的低本底伽马能谱测量
仪器与探测器
2017-12-20 v2 核实验
摘要
Boulby 地下锗探测器组（BUGS）由三台运行于英国东北部地下 1.1 公里处的 Boulby 地下实验室的低本底高纯锗探测器组成。BUGS 利用三种类型的探测器来实施高灵敏度、高通量的放射性活度分析计划，以支持稀有事件搜寻实验的研发。一台宽能锗（BEGe）探测器提供了对低能伽马射线（如 210Pb 和 234Th 发射的射线）的灵敏度。一台小阳极锗（SAGe）井型探测器被用于小样品的高效筛查。最后，一台标准 p 型同轴探测器用于标准样品的快速筛查。本文介绍了针对多种样品几何结构表征这些探测器性能的步骤，包括为考虑级联求和效应而施加的修正。对于低密度材料，BUGS 能够将 234Th 和 210Pb 的放射性活度分析至分别低至 3.6 mBq/kg 和 6.6 mBq/kg，这两者均揭示了 238U 链中一些显著的平衡破缺。在伽马射线自吸收增加的更致密材料中，展示了其对 226Ra 为 0.9 mBq/kg、对 228Ra 为 1.1 mBq/kg、对 224Ra 为 0.3 mBq/kg 以及对 40K 为 8.6 mBq/kg 的放射性活度灵敏度，所有上限均在 90% 置信水平下。这些满足了当前正在进行的大多数稀有事件搜寻实验（如 LUX-ZEPLIN（LZ）暗物质实验）的筛查要求。我们还强调了 BEGe 探测器探测 X 射线荧光区的能力，这对于识别与中子产生相关的放射性同位素可能很重要；这对于中子反冲敏感的实验具有特殊意义。
引用
@article{arxiv.1708.06086,
title = {Low Background Gamma Spectroscopy at the Boulby Underground Laboratory},
author = {P. R. Scovell and E. Meehan and H. M. Araújo and J. Dobson and C. Ghag and H. Kraus and V. A. Kudryavtsev and X-. R. Liu and P. Majewski and S. M. Paling and R. M. Preece and R. Saakyan and A. Tomás and C. Toth and L. M. Yeoman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.06086},
year = {2017}
}
备注
17 pages, 21 figures