稀有事件搜寻实验中气体内氡减少的研究

惰性元素氩与氙常被用作中微子与暗物质等弱相互作用粒子的靶体与事件探测器。对于此类稀有过程，必须仔细抑制本底辐射。氡是最重要的污染物之一，因其为痕量天然铀的必然产物。为设计降低此类污染的纯化系统，研究了在190–295 K温度范围、0.5与2标准升每分钟流速下，氡在氮、氩、氙载气中于具有不同吸附性质与内禀放射性纯度的各类木炭上的吸附特性。各类木炭的关键性能参数包括平均穿透时间($\tau$)、动态吸附系数(k$_a$)与理论塔板数(n)。结果表明，氮、氩、氙中氡的k$_a$值随木炭阱温度降低而增大，且因吸附饱和效应，其在氮与氩中显著大于在氙气中。研究发现，不同于氙，氮与氩中氡的动态吸附系数严格遵循阿伦尼乌斯定律。实验结果强烈表明，硝酸蚀刻的Saratech在所有所用木炭品牌中是最佳候选。其可将LZ液态氙探测器中的总氡浓度降至满足暗物质搜寻最终目标。