吨量级高纯锗暗物质探测器本底研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun11023024
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
暗物质直接探测实验是当前基础物理领域具有重大意义的前沿课题。为了提高暗物质直接探测实验灵敏度,低本底、吨量级探测器是暗物质探测的发展趋势。CDEX计划在CJPL-II建立吨量级高纯锗暗物质探测器,将暗物质在低质量区域(小于10 GeV/c2)的探测灵敏度提升到10-4545 cm2。为了实现这一目标,需要解决一系列科学问题,其中对吨量级探测器本底的研究就是关键问题之一。本论文结合实测和模拟的方法对该问题开展研究。吨量级高纯锗探测器的本底分为环境本底、屏蔽体本底、探测器构件本底和锗晶体本底。通过实验测量和模拟分析得到了CJPL-II的宇宙线及其次级粒子、环境伽马、环境中子等环境本底。采用液氮屏蔽环境本底,并利用分步模拟的方法解决了液氮屏蔽中的深穿透问题,给出了液氮的屏蔽厚度。通过模拟分析,发现液氮中的主要宇生核素为7Be,基于CDEX-10实测能谱给出了液氮中7Be含量的实测上限和理论值。通过对CDEX-10实测谱中原生核素特征伽马峰的拟合,给出了液氮中222Rn含量(0.1 mBq/kg)和上限(1.3 mBq/kg),并评估了液氮中宇生放射性和原生放射性本底水平。由于铜在吨量级探测器单元中被广泛使用,而对铜的宇生放射性研究多为模拟计算而缺乏实验验证,本论文设计实验对铜的宇生放射性进行研究。利用铜被高海拔宇宙线照射,给出了铜的宇生核素产额实测值;并通过间隔照射和测量的方法,获取了宇生核素活度与时间的变化关系,给出了58Co的半衰期,与核素数据库结果一致。基于实测结果,利用Geant4分析了不同物理模型列表对铜的宇生核素计算,发现常用物理模型Shielding计算值低于实测值,尤其是54Mn比实测低5倍左右,选用QGSPINCLXX物理模型可将计算与实测差异降低到2倍以内。利用MC模拟建立了吨量级探测器单元的精细模拟模型,并分析了探测单元内各种构件产生的本底。发现铜构件的主要本底来源于铜包壳,非铜构件的主要本底来源于绝缘片和电路板;发现铜构件在能谱低能区出现铜的X射线峰,而非铜构件则出现238U和232Th衰变链中核素的多个X射线峰。通过对各种本底来源的分析和评估,建立了吨量级探测器本底模型,并据此对探测器提出了本底控制建议。
其他文献
根据塔城地区草地资源和牧区人畜饮水的调查,论述了缺水、严重缺水草地的面积、分布、利用现状及存在问题,并提出了加快缺水草地开发利用的建议
在野外调查的基础上,分析了分布于甘肃省皋兰县前长川亚菊群落的种群组成、群落结构及其特征以及生活型组成,其设置样方50个(100cm×100cm)。在该群落中,组成群落的种群一般在13种左右,群落结
第一条为贯彻依法治税,加强群众监督,保证国家税款及时足额入库,根据国家有关规定,结合我省实际情况,制定本暂行办法。第二条检举税务违章案件的奖励对象,是指除税务系统及工
根据在草坪过渡带地区草坪草对床上要求较为严格和不同类型草坪草对床土要求不同的特点,选用2种冷季型草和2种暖季型草,在8种坪床配方处理下进行了连续3年的坪床配方筛选及对草坪质
介绍几种精确测定戴维南等效电路参数的方法.
采用离心造粒法制备了万氏牛黄清心微丸,并以粒径分布、休止角、松密度为指标考察了影响微丸成型过程的处方因素和工艺因素.采用优化处方工艺制得了外观和体外释药行为良好的
采用简化型辐射传播模型计算了南京地区到达地表的太阳紫外辐射(UV辐射),同时根据地面紫外辐射的观测资料分析了南京地区紫外辐射的年变化、晴天与阴天的变化规律及与太阳总辐射的
利用定常态原始方程三维谱模式,就青藏高原和西太平洋高、低层热源异常对定常波的影响进行了对比数值试验,结果表明:高原地区低层加热异常时,各层最大环流异常中心偏向热源异常中
超级电容器是一种新型的能量存储器件,可以弥补传统电容器和电池存在的不足,具有快速的充放电能力和良好的循环稳定性,超级电容器电极材料的优劣对超级电容器对性能有着很大
半导体的能带结构决定了其内部电子的运动状态和迁移规律,表现为光学、电学、磁学等各种性质,是半导体材料最重要的参数之一,也是电子及光电子半导体器件研究的基础。随着半