下一代液氙探测器真空紫外反射涂层的验证

在探测器材料上涂覆在紫外区域具有高反射率的薄膜，可以提高使用液氙的稀有事件探测器的灵敏度。在本工作中，我们研究了设计用于在175 nm（液氙闪烁的平均波长）实现高反射率的MgF$_2$-Al-MgF$_2$涂层。该涂层被应用于一个未抛光、钝化的铜基底，模拟拟议的nEXO实验的真实探测器组件，以及两个分别具有“高”和“平均”抛光水平的未钝化基底。在通过TEM和EDS确认薄膜涂层的组成和形貌后，样品在液氙和气态氮中进行了反射率测量。在液氙中的测量将涂层样品暴露于-100°C数小时。经过多次热循环后未观察到涂层剥落。发现抛光程度与测量的镜面反射率($R_{\mathrm{spec}}$)密切相关。特别地，在20°入射角下，真实样品在液氙中的镜面尖峰反射率为5.8(5)%，而高抛光和平均抛光样品在相似入射角下的值分别为62.3(1.3)%和27.4(7)%。在大角度（66°–75°）下，三个样品在液氙中的$R_{\mathrm{spec}}$分别增加到23(5)%、80(8)%和84(18)%。在平均抛光样品上，在约45°时测量了气态氮和液氙中的$R_{\mathrm{spec}}$，两者显示出合理的一致性。重要的是，样品的总反射率相当，在气态氮中真实、平均和高抛光样品的总反射率估计分别为92(8)%、85(8)%和83(8)%。这对于可能受益于使用反射膜的下一代液氙实验（如nEXO和DARWIN）来说被认为是令人满意的，从而验证了该涂层的设计。