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CONUS 实验在 keV 与亚 keV 能区的脉冲形状甄别

仪器与探测器 2024-02-12 v2 高能物理 - 实验

摘要

点接触 p 型高纯锗探测器(PPC HPGe)特别适用于探测来自中微子或轻暗物质粒子的相干弹性散射的亚 keV 核反冲。虽然这些粒子预期在整个探测器体积内均匀相互作用,但特定类别的外部本底辐射优先将其能量沉积在半活性探测器表面附近,其中扩散过程占主导,随后导致相比来自完全活性体体积的脉冲上升更缓慢的脉冲。因此,对其形状的专门研究极有助于理解并拒斥这些不需要的事件。本文报道了针对 CONUS 实验的四个 1 kg 级 PPC HPGe 探测器在 keV 与低至 210 eVee_{\text{ee}} 的亚 keV 能区开发的数据驱动脉冲形状甄别(PSD)方法。仔细考察了此类低能量下电子噪声的影响。结果表明,对于体体积中较快的类信号脉冲 90% 的接受度,在能量阈值处约可拒斥 50% 的表面事件,并且其在 800 eVee_{\text{ee}} 以上被完全抑制。应用于 CONUS 本底数据,此类 PSD 拒斥截断可实现总本底预算整体 (15-25)% 的降低。该新方法可提升未来 CONUS 分析的灵敏度,并改进相应的亚 keV 能区本底模型。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.12105,
  title  = {Pulse shape discrimination for the CONUS experiment in the keV and sub-keV regime},
  author = {H. Bonet and A. Bonhomme and C. Buck and K. Fülber and J. Hakenmüller and J. Hempfling and J. Henrichs and G. Heusser and M. Lindner and W. Maneschg and T. Rink and E. Sanchez Garcia and J. Stauber and H. Strecker and R. Wink},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.12105},
  year   = {2024}
}