DRIFT-II 定向暗物质 TPC 中的氡：析出、探测与抑制

材料析出的氡气在环境科学中备受关注，也是暗物质和双贝塔衰变搜寻等非加速器稀有事件粒子物理实验中的主要关切，因为它是背景噪声的主要来源。对于暗物质实验而言，值得注意的是氡子体反冲（RPRs）的产生，即氡子同位素的低能（~100 keV）反冲，其可能模仿预期的 WIMP 相互作用信号。本文展示了在 1 立方米 DRIFT-II 定向暗物质气体时间投影室实验中，对探测器材料氡析出量的测量结果。文中描述了为此工作构建和运行的氡析出设施，以及一种用于持续监测 DRIFT 数据中内部 $^{222}$Rn 和 $^{218}$Po 存在的分析方法。将该分析应用于历史 DRIFT 数据，我们展示了如何通过系统性地用经该装置筛选出的低氡析出替代材料替换探测器材料，使内部氡率降低了约 10 倍。发现的氡水平与内部材料单独氡析出测量的总和一致，也与使用附加阿尔法谱仪的直接测量结果一致。当前的 DRIFT 探测器 DRIFT-IId 在现有分析效率下对 $^{222}$Rn 的灵敏度为 2.5 ${\mu}$Bq/l，这有可能使 DRIFT 技术成为材料灵敏氡分析的新工具。