杨阳地下实验室中稀有事件搜寻实验的中子本底测量

在韩国杨阳地下实验室已开展多项实验，例如暗物质搜寻和无中微子双贝塔衰变搜寻，由于探测器系统与环境的要求，这些实验需要极低的本底事件率。在地下实验中，中子已被确认为本底来源之一。需确定实验场地的中子通量，以设计恰当的屏蔽系统并进行精确的本底估计。我们使用带有氦-3（$^{3}$He）正比计数管的 Bonner 球谱仪测量了中子能谱。地下实验室的中子通量极低，以至于探测器中所含放射性同位素产生的放射性衰变对中子测量造成了显著的本底干扰。利用蒙特卡洛模拟，估计了由探测器材料中的放射性同位素引起的本征 $\alpha$ 本底分布。在扣除 $\alpha$ 粒子本底后，由 $^{3}$He 正比计数管的脉冲高度谱测得每个 Bonner 球的中子计数率。采用解谱技术确定了中子通量及能谱。测得的总中子通量为 (4.46 $\pm$ 0.66) $\times$ $10^{-5}$ $\rm{cm^{-2} s^{-1}}$，热中子与快中子通量（1 至 10 MeV 范围）分别为 (1.44 $\pm$ 0.15) $\times$ 10$^{-5}$ $\rm{cm^{-2} s^{-1}}$ 和 (0.71 $\pm$ 0.10) $\times$ 10$^{-5}$ $\rm{cm^{-2} s^{-1}}$。