The measurement of scintillation emission spectra by a coincident photon counting technique
在评价新型闪烁器时，重要的是确保闪烁器发射的光谱与光电倍增管的响应良好匹配。在尝试使用放射源测量该光谱时，发现每次闪烁事件发射的光子如此之少，以至于不能容易地使用传统的光谱技术。本文提出了一种简单的光子计数技术，它采用两个光电倍增管，一个直接观察闪烁体，另一个通过单色器观察闪烁体。该系统允许在不使用特别冷却的光电倍增管、强放射源或粒子束的情况下测量光谱。
2006-06-30 physics.ins-det
Response of gadolinium doped liquid scintillator to charged particles: measurement based on intrinsic U/Th contamination
本文报道了掺0.5%钆的EJ-335液体闪烁体对带电粒子的响应。该液体闪烁体被用作中子探测器中的探测介质。测量基于闪烁体中固有铀和钍污染的原位$α$ -粒子。从U/Th衰变链的$β$-$α$和$α$-$α$级联衰变被用来选择$α$ -粒子。假设长期平衡，因此测得$^{232}$ Th、$^{238}$ U和$^{235}$ U的U/Th污染水平分别为$(5.54\pm0.15)\times 10^{-11}$ g/g、$(1.45\pm0.01)\times 10^{-10}$ g/g和$(1.07\pm0.01)\times 10^{-11}$ g/g。用TRIM软件模拟了$α$ -粒子在液体闪烁体中的阻止本领。然后通过Birks公式确定$α$ -颗粒闪烁体的Birks常数$kB$为$(7.28\pm0.23)$ mg/（cm $^{2}\cdot$ MeV）。假设$kB$常数与$α$ -粒子相同，也给出了质子的响应。
2018-03-06 hep-ex physics.ins-det
Pulse-shape discrimination of scintillation from alpha and beta particles with liquid scintillator and Geiger-mode multipixel avalanche diodes
本文介绍盖革模式多像元雪崩二极管（GMAPD）在有机液体闪烁体α-β光谱中脉冲形状鉴别的成功应用。在放射性同位素的发射中的α和β成分的有效的歧视是实现了α能量高于0.3兆电子伏。闪烁探测器的超紧凑设计有助于有效抑制宇宙射线和环境辐射背景。这种方法允许构造用于在各种环境条件下监测放射性污染的手持式坚固装置。
2011-06-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Simulations of a Scintillator Compton Gamma Imager for Safety and Security
我们正在设计一种全闪烁体康普顿伽马成像仪，用于涉及放射性威胁材料的安全调查和补救行动。为了满足坚固耐用和便携式仪器的要求，我们选择了固体闪烁体作为散射和吸收探测器的有效体积。利用BEAMnrc/EGSnrc蒙特卡罗模拟软件包，我们建立了四种不同材料的散射探测器模型：LaBr_3，NaI，CaF_2和PVT。我们比较了探测器的性能，包括角分辨率，效率和图像分辨率。我们发现，虽然PVT提供了更差的性能比完全基于无机荧光剂的探测器，所有的材料研究的散射探测器有可能提供足够的性能，为我们的目的。
2009-06-28 physics.ins-det
Improvement of radiopurity level of enriched $^{116}$CdWO$_4$ and ZnWO$_4$ crystal scintillators by recrystallization
尽可能低的探测器放射性污染对提高双β衰变实验的灵敏度起着至关重要的作用。利用重结晶程序，将$^{116}$ CdWO $_4$晶体闪烁体样品的钍放射性污染降低了一个因子$\approx 10$，降至0.01 mBq/kg（$^{228}$ Th）的水平。铀和钍子体的总α放射性降低了一个因子$\approx 3$，降至1.6 mBq/kg。在除去晶体的$\approx 0.4$ mm表面层后通过重结晶制备的ZnWO $_4$晶体样品中，没有观察到比活性（总$α$活性和$^{228}$ Th）的变化。
2016-07-14 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of radioactive contamination in the high-resistivity silicon CCDs of the DAMIC experiment
我们目前的测量放射性污染的高电阻率硅电荷耦合器件（CCD）的DAMIC实验用于寻找暗物质粒子。开发了利用CCD独特空间分辨率的新分析方法来鉴定$α$和$β$颗粒。通过$α$光谱法测量CCD块体中的铀和钍污染，其中$^{238}$ U（$^{232}$ Th）衰变速率的上限为5（15）kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95%CL）。我们还搜索了在时间上间隔长达数十天的空间相关电子径迹对，正如从$β$衰变的$^{32}$ Si- $^{32}$ P或$^{210}$ Pb- $^{210}$ Bi序列所预期的那样。发现$^{32}$ Si的衰减速率为$80^{+110}_{-65}$ kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95% CI）。通过$α$光谱学和$β$衰变序列搜索独立获得了$\sim$ 35 kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95% CL）对$^{210}$ Pb衰变速率的上限。这些放射性污染水平足够低，可以使即将推出的100 g DAMIC探测器中的CCD成功运行。
2015-07-09 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
An Overview of the KamLAND 1-kiloton Liquid Scintillator
KamLAND是一个基于液体闪烁体的中微子探测器，用于研究低能中微子振荡。2002年实验发现，在180 km基线处，反应堆中微子通量出现了较大的亏损。这一结果对基本粒子物理学产生了巨大的影响。KamLAND探测器使用一千吨液体闪烁体（LS）作为活动中微子靶。这是世界上最大的均匀LS探测器。虽然LS的光输出和衰减长度被测量为57%蒽和~ 10 m，但在测试实验中，当其用于KamLAND探测器时，有效透明度和光输出从这些值显著增加，推测是由于大规模LS中的散射和再发射。LS中的放射性污染极低，例如铀为3.5E-18 g/g。这是迄今为止世界上最低的污染记录。KamLAND实验的成功是这种高质量和大数量LS的成果。在这篇论文中，描述了LS的概要。
2004-04-20 physics.ins-det
The BiPo detector for ultralow radioactivity measurements
BiPo项目致力于测量SuperNEMO源箔的极低放射性污染（^{208}Tl < 2 \muBq /kg和^{214}Bi < 10 \muBq /kg）。研发阶段已经开始：一个模块化的BiPo原型及其屏蔽测试设施正在建设中。该原型的目的是研究背景，特别是表面污染的净化器。第一个胶囊已于10月17日安装在Canfranc地下实验室，现在正在收集数据。经过10.7天的测量，初步确定了样品表面放射性纯度的上限为A（^{208}Tl）< 60 \muBq /m^2（90%C. L.）的范围内。已经获得。
2007-02-08 physics.ins-det
Measurement of the bulk radioactive contamination of detector-grade silicon with DAMIC at SNOLAB
我们目前的测量散装放射性污染物的高电阻率硅CCD的DAMIC在SNOLAB实验。我们利用CCD的精细空间分辨率来区分$α$和$β$衰变，并高效地搜索各种放射性同位素序列的空间相关衰变。使用空间相关的$β$衰变，我们测量了$140 \pm 30$ $μ$ Bq/kg的CCD中$^{32}$ Si的散装放射性污染，并将散装$^{210}$ Pb的上限设定为$< 160~μ$ Bq/kg。使用空间相关体$α$衰变的类似分析，我们设定了$^{238}$ U上$< 11$ $μ$ Bq/kg（0.9 ppt）和$^{232}$ Th上$< 7.3$ $μ$ Bq/kg（1.8 ppt）的限值。DAMIC CCD识别和拒绝空间重合背景的能力，特别是来自$^{32}$ Si的能力，对下一代硅基暗物质实验具有重要意义，其中来自$^{32}$ Si衰变的$β$可能是主要背景。这种能力表明CCD技术已经准备好实现千克级暗物质灵敏度。
2021-07-23 hep-ex physics.ins-det
A Gaseous Time Projection Chamber with Micromegas Readout for Low Radioactive Material Screening
低放射性物质筛选对于稀有事件搜索实验，如无中微子双β衰变和地下实验室中的暗物质搜索，正变得至关重要。气体时间投影室（TPC）可以用于具有大的有效面积和高效率的这种目的。成功地构建了一个具有约20 $\times$ 20 cm $^2$的Micromegas读出平面的气体TPC，用于表面α污染测量。我们的特点是能量分辨率，增益稳定性和跟踪能力与校准源。利用气态TPC的独特径迹相关背景抑制削减，我们已经确定TPC的α背景率为0.13 $\pm$ 0.03 $μ$ Bq/cm $^2$，与领先的商业解决方案相当。
2022-08-05 physics.ins-det
Elimination of the effect of internal activity in LaCl3:Ce scintillator
卤化镧闪烁体探测器因其优异的能量和时间分辨率而广泛用于核谱学实验。尽管具有这些优点，但这些散射器中的固有α和β污染对其在稀有事件检测中的使用造成了严重的限制。在目前的工作中，脉冲形状歧视（PSD）与快速数字化仪已被证明是一种有效的方法来分离的α污染的影响，从光谱。β谱的形状已经产生的Monte Carlo模拟代码的帮助下，它的贡献已经从频谱中消除。已经证明了由内在β和α活性产生的背景事件的减少。本研究将鼓励这些探测器在与核天体物理学有关的低截面测量实验中的应用。
2020-06-18 nucl-ex nucl-th physics.ins-det
The X-Array and SATURN: A new decay-spectroscopy station for CARIBU
一个新的衰变光谱学站已投入使用，对来自加勒比区域实验室离子源的低能裂变碎片放射性核束进行实验。新的装置包括“X阵列”，一个高效的HPGe三叶草探测器阵列，和“SATURN”（使用放射性核的闪烁体和磁带），一个塑料闪烁体探测器与磁带传输系统相结合，用于探测β粒子和去除长寿命的等压衰变产物。
2015-12-19 nucl-ex physics.ins-det
Evaluation of the response of plastic scintillator bars and measurement of neutron capture time in non-reactor environment for the ISMRAN experiment
我们提出了一个详细的研究探测器响应不同的放射性源和非反应堆环境背景的测量与印度闪烁矩阵反应堆反中微子（ISMRAN）探测器设置组成的9 $\times$ 10塑料闪烁棒（PSB）阵列在BARC，孟买。这些测量在ISMRAN探测器装置的背景下是有用的，该装置将用于通过逆β衰变（IBD）过程探测反应堆反中微子（${\bar{\ensuremathν}}_{e}$）并测量其能谱。基于GEANT4的蒙特卡罗（MC）模拟用于了解ISMRAN探测器的光传输，能量分辨率和能量非线性。一个详细的分析程序已被开发，以了解天然放射性，宇宙成因和宇宙μ子诱导的背景与ISMRAN探测器设置在非反应堆环境中，根据他们的能量沉积，酒吧击中以及拓扑事件选择标准的位置和时间触发事件。对于放置在ISMRAN阵列中心的放射性$γ$ +正电子源（如$\mathrm{{}^{22}Na}$），比较了数据和MC模拟的重建和能量分布以及击中棒数。利用一种新的快中子飞行时间测量技术，研究了ISMRAN阵列的快中子能量响应和俘获时间分布。观测到的特征中子俘获时间（$τ$）为68.29 $\pm$ 9.48 $μ$ s，与MC模拟得到的$\sim$ 65 $μ$ s符合得很好。这些实验测量结果将有助于区分相关和不相关的背景事件从反应堆大厅内的反应堆的ON和OFF条件下的真实IBD事件。
2022-08-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A compact ultra-clean system for deploying radioactive sources inside the KamLAND detector
我们描述了一个紧凑的，超净的设备，用于部署放射源沿垂直轴的KamLAND液体闪烁中微子探测器的校准的目的。该装置的工作原理是放出和卷绕一根精确长度的悬挂式小规格钢丝绳（电缆）;各种可互换的放射源可以连接到电缆末端的重物上。暴露于放射纯液体闪烁体的所有组件均由化学兼容的超高压清洁材料（主要是不锈钢）制成，以避免污染或降解闪烁体。为了防止氡侵入，将该装置封闭在手套箱内的气密密封外壳中，并定期用纯化氮气冲洗两个体积。安装在外壳侧面的红外摄像机可以实时监控电缆的运动，系统通过图形用户界面进行控制。
2015-02-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
On the Analytic Estimation of Radioactive Contamination from Degraded Alphas
从均匀污染块状固体的单个同位素发射的α粒子的高能谱具有平坦的能谱，其高端截止能量等于衰变的最大α动能（$T_α$）。在光谱的这个平坦区域，我们显示了由大量α污染$ρ_b$引起的表面速率$r_b\text{\,(Bq/keV-cm}^{2})$来自单个同位素的（Bq/cm $^3$）由$r_b =ρ_b ΔR/ 4 ΔE $给出，其中$ΔE = E_1-E_2>0\ $是光谱平坦区域中考虑的能量间隔（keV），并且$ΔR = R_2-R_1$，其中，$R_2$（$R_1$）是将α的能量从$T_α$降解为$E_2$（$E_1$）所需的本体材料的量（cm）。我们比较我们的计算率测量的α从$^{147}$ Sm，（$15.32\%\,\pm\,0.03\%$的Sm（$nat$）和$(1.06\,\pm\,0.01)\times\,10^{11} \text{yr}$的半衰期，并发现良好的协议，预测之间的比率测量$100.2\%\pm 1.6\%\,\text{(stat)}\pm 2.1\%\,\text{(sys)}$。我们推导出平坦光谱的条件，并且还计算了在表面处测量的衰减率与深度的指数依赖关系的[近]表面污染和第二种情况下的α源与薄外套之间的关系。虽然有很好的协议之间的复杂的Monte Carlo程序SRIM和我们的直观模型在所有情况下，我们的实施，都未能描述测量的能量分布的$^{1…
2016-01-13 nucl-ex physics.ins-det
First scintillating bolometer tests of a CLYMENE R&D on Li$_2$MoO$_4$ scintillators towards a large-scale double-beta decay experiment
在CLYMENE项目中开始了一项新的锂吸收器研发工作（用于稀有事件探测器的吸收测辐射热计的Li $_2$ MoO $_4$晶体的提拉生长）。CLYMENE的主要目标之一是实现Li $_2$ MoO $_4$晶体生长线，以补充LUMINEU最近开发的CUPID的大规模生产能力，CUPID是下一代吨级测热实验，用于寻找无中微子双β衰变。在本文中，我们报告的性能和放射性纯度的158克和13.5克的闪烁测辐射热计的基础上的第一个大质量（230克）锂$_2$钼$_4$晶体闪烁体的CLYMENE项目内开发的调查。特别是，良好的能量分辨率（在0.2- 5 MeV的能量范围内，2- 7 keV的半高宽），最高的光产额之一（0.97 keV/MeV），在Li $_2$ MoO $_4$双折射测辐射热计中，对α粒子进行了有效的鉴别（10 $σ$）和潜在的低内部放射性污染（U/Th低于0.2- 0.3mBq/kg，但1.4 mBq/kg $^{210}$ Po）展示了CLYMENE在开发CUPID用高质量和放射性纯Li $_2$ MoO $_4$还原剂方面的前景。
2018-03-08 physics.ins-det
The Characterization of new Eu2+ doped TlSr2I5 Scintillator Crystals
TlSr_2I_5：Eu ~（2+）是一种新发现的闪烁体，在X射线和γ射线光谱学中具有良好的应用前景。采用两区垂直布里奇曼技术生长了这种闪烁体。在室温下，在X射线激发下测量生长的晶体的发光特性。纯的和Eu ~（2+）掺杂的晶体分别在445-670 nm和430-600 nm之间具有宽的发射带，峰值分别在528 nm和463 nm处。用137 Cs源研究了662 keV γ射线激发下的能量分辨率、光产额和衰变时间分布。掺Eu ~（2+）3 mol%时，能量分辨率为4.2%（FWHM）。对于相同的样品，还获得了70，000 ph/MeV的光产额。三个和两个衰减常数观察纯和Eu 2+掺杂的样品，分别在室温下。有效Z数和密度分别为61和5.30 g/cm 3。
2017-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
NaI(Tl) crystal scintillator encapsulated in two organic-scintillator layers with pulse shape data analysis
掺铊碘化钠（NaI（Tl））晶体广泛用于辐射探测应用，从伽马射线光谱到粒子暗物质搜索。然而，如果晶体暴露在哪怕只有百分之几的相对湿度中，它的光发射也会降低，使得晶体作为探测器不切实际。在晶体周围添加有机增透剂不仅可以保护晶体表面免受潮湿空气的影响，还可以提供一种新的能力来标记背景，如外部伽马射线和表面污染物。我们研制了一种探测器，它是通过完全封装在塑料闪烁体的NaI（Tl）晶体，然后浸没在液体闪烁体的塑料晶体组件。使用从该三重phoswich检测器收集的数据，脉冲形状分析能够识别来自三个发射器的各种辐射信号。此外，我们发现晶体的发射质量保持了一个月。
2022-07-08 hep-ex physics.ins-det
Search for $α$ decay of naturally occurring Hf-nuclides using a Cs$_2$HfCl$_6$ scintillator
在意大利INFN的Gran Sasso国家实验室的低本底装置中测量了氯化铯铪（Cs $_2$ HfCl $_6$）晶体闪烁体的残留放射性污染物。探测器的总α放射性水平为7.8（3）mBq/kg。直接研究的$α$衰变的天然存在的铪同位素，已使用“源=检测器”的方法的结果。在2848小时的数据采集中，使用T $_{1/2} = (7.0\pm1.2)\times10^{16} $ y观察到$^{174}$ Hf的$α$衰变。
2020-05-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Collision-Induced Dissociation at TRIUMF's Ion Trap for Atomic and Nuclear science
放射性同位素的高精度质谱分析的性能通常会受到大量污染的阻碍，包括源自放射性核束产生的分子种类。在本文中，我们报告的碰撞诱导解离（CID）的发展作为一种手段，在TRIUMF的离子阱原子和核科学（TITAN）的实验背景减少。进行这项研究是为了表征放射性离子束的质量和纯度以及分子污染物的减少，以允许进一步从核稳定性进行放射性同位素的质量测量。这是CID在ISOL型放射性离子束设施的第一次演示，它表明，分子污染可以减少到一个数量级。
2022-10-18 nucl-ex physics.ins-det
Phenylxylylethane (PXE): a high-density, high-flashpoint organic liquid scintillator for applications in low-energy particle and astrophysics experiments
本文报道了在BOREXINO太阳中微子实验的研究和发展计划框架内对一种新的中微子相互作用液体闪烁体靶的研究。闪烁体由1，2-二甲基-4-（1-苯乙基）-苯（苯基-邻二甲苯基乙烷，PXE）作为溶剂，1，4-二苯基苯（对三联苯，p-Tp）作为主要溶质和1，4-双（2-甲基苯乙烯基）苯（bis-MSB）作为次要溶质组成。密度接近水的密度和高闪点使其成为大型闪烁探测器的一个有吸引力的选择。研究的重点是闪烁体的光学性质，放射性痕量杂质和新的纯化技术。用氧化铝柱纯化后，闪烁体混合物在430 nm处的衰减长度达到12 m。在闪烁体中测得C-14/C-12 = 9.1 × 10 ~（-18）$。初始痕量杂质，例如3.2 * 10^{-14} g/g的U-238可以通过硅胶固体柱纯化而纯化至低于10^{-17} g/g的水平。
2007-09-27 astro-ph physics.ins-det
Low background detector with enriched 116CdWO4 crystal scintillators to search for double beta decay of 116Cd
采用低热梯度提拉法生长了质量为1868 g的$^{116}$ Cd含量为82%的钨酸镉晶体。镉的同位素组成和晶体的痕量污染估计高分辨率电感耦合等离子体质谱。对从晶锭生产的晶体晶体衍射器进行表征，包括透射率和能量分辨率的测量。研制了一种由两个$^{116}$ CdWO $_4$晶体闪烁体（586 g和589 g）组成的低本底闪烁探测器。该探测器在INFN（意大利）的Gran Sasso国家实验室的地下深处运行了1727小时，从而可以估计浓缩晶体蒸发器的放射性污染。借助超低背景高纯锗$γ$检测器测试第三$^{116}$ CdWO $_4$样品（326 g）的放射性纯度。用蒙特卡罗模拟了$^{116}$ Cd中的$β$双衰变过程，并对寻找$^{116}$ Cd的$β$双衰变实验的灵敏度进行了估算.
2011-08-13 nucl-ex physics.ins-det
A Study of NaI(Tl) crystal Encapsulation using Organic scintillators for the Dark Matter Search
闪烁的NaI（Tl）晶体用于各种稀有衰变实验，如暗物质搜索。NaI（Tl）晶体的吸湿性使得在这些实验中晶体探测器的构造具有挑战性，并且需要紧密封装以防止空气接触。更重要的是，在低放射性测量中，外部辐射和表面污染的识别对于表征总晶体放射性的来源至关重要。为了同时缓解上述问题，已经进行了具有活性有机闪烁体否决的NaI（Tl）晶体封装的研究。裸露的晶体直接与液体和塑料反射器耦合，以标记从晶体外部穿透的外部辐射。我们报告的脉冲形状歧视的有机闪烁体脉冲的晶体闪烁体在一个单一的探测器设置，使外部伽马射线可识别和长期稳定性测试的探测器设置。
2019-08-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Low Radon Concentration Measurement with a Radon-Dissolved Liquid Scintillator Pilot Detector
为解决CDEX-10项目液氮罐氡本底监测需求，研发溶氡液体闪烁体高灵敏度氡探测器，通过级联衰变筛选等技术实现9.6 mBq/m³的氮气氡探测限。
2024-05-14 physics.ins-det
CdWO4 crystal scintillators from enriched isotopes for double beta decay experiments
研制了富集~（106）Cd和~（116）Cd的钨酸镉晶体沉淀剂。所生产的闪烁体具有良好的光学和闪烁性能，以及低水平的放射性污染。研究106 Cd和116 Cd的双β衰变的实验正在INFN（意大利）的Gran Sasso国家实验室进行。展望了用重结晶法进一步提高探测器放射性纯度的前景。
2013-02-20 nucl-ex physics.ins-det
Development of cryogenic low background detector based on enriched zinc molybdate crystal scintillators to search for neutrinoless double beta decay of $^{100}$Mo
首次采用低热梯度直拉技术制备了质量为0.3 kg的ZnMoO $_4$晶体以及富含同位素$^{100}$ Mo的Zn $^{100}$ MoO $_4$晶体。研究了所产生晶体的光学和发光性质，以评估晶体生长质量的进展。在法国核科学和材料科学中心的地面上进行了313 g ZnMoO $_4$和两个富Zn $^{100}$ MoO $_4$晶体的低温试验。低背景测量与三个ZnMoO $_4$和两个丰富的探测器安装在EDELWEISS设置在Alternatoire Souterrain de Modane进行。为了优化ZnMoO $_4$闪烁测辐射热计中的光收集，我们使用GEANT 4软件包通过蒙特卡罗方法模拟了不同几何形状的探测器模块中闪烁光子的收集。模拟了不同形状和质量的富集Zn $^{100}$ MoO $_4$探测器对$^{100}$ Mo的2 $ν$ 2 $β$衰变的响应，以了解2 $ν$ 2 $β$衰变光谱对晶体形状的依赖性。我们已经模拟了48 Zn $^{100}$ MoO $_4$晶体，尺寸为100 - 60 $\times$ 40 mm，安装在EDELWEISS低温恒温器中。模拟了晶体内部放射性污染、宇宙源活化和装置放射性污染对本底的贡献。考虑到低温测辐射热计的时间分辨率差，我们还研究了在Q $_{2β}$能量处信号的随机符合对本底的贡献，特别是2 $ν$ 2 $β$衰…
2015-07-16 nucl-ex physics.ins-det
Investigation of rare nuclear decays with BaF$_2$ crystal scintillator contaminated by radium
在低本底的DAMA/R&D装置中，对质量为1.714kg的BaFPDMATHABMM闪烁晶体进行了101小时的放射性污染测量。在INFN的Gran Sasso国家实验室（LNGS，意大利）。$^{212}$ Po（由于镭污染而存在于晶体闪烁体中）的半衰期测量为：$T_{1/2}(^{212}$ Po）= 298.8 $\pm$ 0.8（稳态）$\pm$ 1.4（系统）ns通过分析事件的脉冲轮廓。已知$^{222}$ Rn核素通过$T_{1/2}$ = 3.82 d的$α$粒子的发射100%衰变;然而，其$β$衰变在能量上也允许$Q_β= 24\pm21$ keV。对具有$α$或$β/γ$信号的特定脉冲形状特征以及已知能量和时间差的事件的衰变链的搜索，使我们能够第一次将$^{222}$ Rn相对于$β$衰变的分支比的极限设置为在90% C. L.时的$B_β< 0.13$ %。（相当于部分半衰期的限度$T_{1/2}^β> 8.0$ y）。与早期结果相比，相对于$2β$衰变，$^{212}$ Pb、$^{222}$ Rn和$^{226}$ Ra的半衰期极限也有所改善。
2014-07-22 nucl-ex physics.ins-det
A Method to Load Tellurium in Liquid Scintillator for the Study of Neutrinoless Double Beta Decay
本文提出一种将碲载入液体闪烁体的方法，通过合成油溶性碲化合物实现高灵敏度无中微子双贝塔衰变搜寻，兼具低放射性本底与高光产额。
2023-04-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
High sensitivity characterization of an ultra-high purity NaI(Tl) crystal scintillator with the SABRE proof-of-principle detector
我们提出了一个3.4公斤的碘化钠（铊）晶体闪烁体在SABRE的原理验证探测器设置操作的放射性纯度的新结果。通过直接计数放射性$^{40}$ K确定的钾污染量为$2.2\pm1.5$ ppb，这是NaI（Tl）晶体所达到的最低值。在主动否决下，晶体中1-6 keV能量感兴趣区域（ROI）的平均本底率为$1.20\pm0.05$计数/天/kg/keV，这是自DAMA/LIBRA实验以来的突破。我们的背景模型表明，该速率是由$^{210}$铅和约一半的这种污染位于聚四氟乙烯反射器。我们讨论了晶体制造的持续发展，旨在进一步减少背景，包括通过区域精炼纯化的数据。ROI中低于$\sim$ 0.2计数/天/kg/keV的预计本底率是可以达到的。这些结果代表了下一代碘化钠（铊）探测器阵列的直接探测暗物质粒子的发展的基准。
2021-05-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of intrinsic radioactive backgrounds from Cs-137 and U/Th chains in CsI(Tl) crystals
无机CsI（Tl）晶体闪烁体是中国暗物质实验（CDEX）的候选反康普顿探测器。研究CsI（Tl）晶体的本征放射性纯度是一个非常重要的问题。脉冲的时间、能量和空间相关性以及脉冲形状的分辨能力为测量内禀辐射强度提供了强有力的方法。实验设计，检测器的性能和事件选择算法进行了说明。在中国锦屏地下实验室，对三个CsI（Tl）晶体原型进行了359 × 3 kg·d的数据采集。本文报道了Cs-137、Th-232和U-238系列的内同位素污染水平以及U-235系列的上限。从U/Th衰变链中识别出整个α 8峰，并推导出相应的淬灭因子。
2014-08-04 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Gas electron tracking detector for beta decay experiments
为了识别和3D跟踪低能电子，设计了一种新型的基于气体的探测器，以最大限度地减少散射和能量损失。当前版本的探测器是一个塑料闪烁体的组合，作为触发源和能量探测器，以及一个六边形结构的多线漂移室（MWDC），充满了氦气和异丁烷气体的混合物。漂移时间信息用于跟踪垂直于线的平面中的粒子，而电荷划分技术提供沿着线的空间信息。气体跟踪器在miniBETA项目中成功地用作β谱仪，用于测量核β衰变中的弱磁性形状因子。三维电子跟踪的精度，结合低质量，低Z材料和识别闪烁体的背散射，有利于减少主要的系统学效应。在一定条件下，在垂直于金属丝的平面内获得了优于0.5 mm的空间分辨率，而沿金属丝方向获得了约6 mm的分辨率。由于精确的跟踪信息，可以高效率地消除电子和其他不是源自所需衰变的粒子。此外，使用MWDC和闪烁体之间的重合，来自通常伴随放射性衰变的伽马发射的背景被高度抑制。不同的事件拓扑结构的概述一起提出的跟踪器的能力，以正确地识别它们。该分析是支持蒙特卡罗模拟使用Geant 4和加菲尔德++包。最后给出了114In谱研究的初步结果。
2022-08-21 physics.ins-det
LENDA, a Low Energy Neutron Detector Array for experiments with radioactive beams in inverse kinematics
低能中子探测器阵列（LENDA）是国家超导回旋加速器实验室（NSCL）开发的中子飞行时间（TOF）谱仪，用于稀有同位素束的逆运动学实验。其设计的动机是需要研究在中等能量（> 100 MeV/u）下使用（p，n）电荷交换反应的不稳定核的自旋-同位旋响应。然而，它可以用于任何涉及低能中子（150 keV - 10 MeV）发射的反应研究。该阵列由24个塑料闪烁体棒组成，能够记录反冲中子的能量和角度，具有较高的探测效率。中子能量由飞行时间技术确定，而相互作用的位置则由每个棒的两个光电倍增管的时间和能量信息推断。一个简单的测试装置，利用放射源已被用来表征阵列。测试测量的结果进行了比较与模拟。对能量低于4 MeV的中子，本征时间（位置）分辨率为\sim 400 ps（\sim 6 cm），效率> 20%。
2012-05-21 nucl-ex physics.ins-det
Monte Carlo Simulation Of Active Neutron Interrogation System Developed For Detection Of Illicit Materials
目前，国际恐怖主义的威胁已达到严重程度，要求全世界加强安全。可制成辐射扩散装置的放射性材料通常会发射伽马射线，而铀和钚等裂变材料则会通过自发或诱导裂变发射中子和伽马射线。因此，有害物质的检测和识别变得越来越重要。介绍了基于高分段中子/γ射线探测器和脉冲中子发生器的主动中子探询系统的GEANT 4蒙特卡罗模拟结果。该系统能够探测放射性和特殊核材料、爆炸物和毒品并对其成像。分段闪烁探测器作为散射相机工作，允许选择在探测器块中经历多次相互作用的伽马射线事件，用于放射源定位。探测器由塑料闪烁体制成的块和CsI块组成，塑料闪烁体提供散射，CsI块用作吸收剂，CsI块用作吸收剂，CsI块必须有效地探测用于识别的特征伽马辐射。由于这种成像能力，背景事件可以被显著地拒绝，减少了高置信度检测所需的事件数量，从而大大提高了其灵敏度。一种用于屏蔽放射性物质探测的散射成像仪已被概念化、模拟和改进，以最大限度地提高灵敏度，同时最大限度地降低成本。
2017-11-13 nucl-ex physics.ins-det
Search for 2β decay of 116Cd with the help of enriched 116CdWO4 crystal scintillators
在INFN（意大利）的Gran Sasso国家实验室，使用富集$^{116}$ Cd至82%的钨酸镉晶体闪烁器（$^{116}$ CdWO $_4$，总质量为$\approx$ 1.2 kg）来搜索地下深处的$^{116}$ Cd的2 $β$衰变。对$^{116}$ CdWO $_4$晶体的放射性污染进行了仔细的研究，以重建探测器的本底。测量的$^{116}$ Cd相对于2 $ν$ 2 $β$衰变的半衰期为$T^{2\nu2β}_{1/2}$ = [2.8 $\pm$ 0.05（stat.）$\pm$ 0.4（系统）] $\times$ 10 $^{19}$ yr，与先前实验的结果一致。$^{116}$ Cd的0 $ν$ 2 $β$衰变的所获得的极限（考虑到在能量间隔2.7-2.9 MeV中使用高级本底0.12（2）计数/年/kg/keV的最后8696 h运行的数据）为90% C. L时的$T_{1/2} \ge 1.0 \times 10^{23}$年。实验对$0\nu2β$工艺的灵敏度为90% C. L时的$\lim T_{1/2} = 3 \times 10^{23}$ yr。超过5年的测量，并且对于相同的数据采集周期，它可以被提高（通过将背景进一步降低因子3-30）到$\lim T_{1/2} = (0.5-1.5) \times 10^{24}$ yr的水平。
2013-12-03 nucl-ex physics.ins-det
A practical approach of measuring $^{238}$U and $^{232}$Th in liquid scintillator to sub-ppq level using ICP-MS
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
本研究提出利用ICP-MS在液态闪烁体中检测铀-238和钍-232至亚皮克水平的方法，通过酸提取富集并结合三种标准添加方法实现高回收效率。
2024-05-10 nucl-ex physics.ins-det
A Review and Outlook for the Removal of Radon-Generated Po-210 Surface Contamination
下一代低本底探测器在地下深处运行，目标是前所未有的低放射性本底水平。氡子体在探测器表面的沉积和存在是能量背景事件的另一个来源。除了限制探测器材料的氡暴露以减少潜在的表面背景之外，清洁表面以去除不可避免的污染也同样重要。这种氡子体去除的研究通常发现，一种形式的蚀刻在去除一些子体（Bi和Pb）方面是有效的，然而更积极的技术，包括电抛光，已经被证明可以有效地去除Po原子。在不存在侵蚀性蚀刻的情况下，据信大部分Po原子留在表面内或从蚀刻溶液再沉积回到表面上。我们探索的化学性质的水Po离子和Po的氧化态的影响，以最大限度地提高污染的Cu表面的蚀刻溶液中剩余的Po离子。我们提出了一个审查以前的研究表面氡子体去除和我们的研究结果的作用，氧化剂和细胞电位在制备一个干净的蚀刻技术。
2017-12-21 nucl-ex physics.ins-det
Analysis of the 40K contamination in NaI(Tl) crystals from different providers in the frame of the ANAIS project
利用NaI（Tl）大晶体在探测器中的闪烁信号，通过探测器中目标核的弹性散射，寻找银河系中的暗物质粒子。然而，以核反冲形式沉积的能量很小，这增加了将该能量转换成闪烁的低效率，使得处于或非常接近能量阈值的事件，归因于放射性背景或伪噪声（非本体NaI（Tl）闪烁事件），可以损害这样的实验的灵敏度目标。DAMA/LIBRA实验，使用250公斤碘化钠（铊）目标，报告了第一个证据的存在，每年调制的检测率与预期的暗物质信号在6 keVee（电子当量能量）以下的区域兼容。在ANAIS（Annual modulation with NaI Scintillators）暗物质搜寻计划的框架内，为了理解大型碘化钠探测器中极低能量事件的起源，并开发方便的滤波器以滤除那些与大块NaI（Tl）晶体中的闪烁无关的事件，进行了大量而长期的努力。40 K可能是NaI（Tl）探测器中最相关的放射性污染物，因为它在非常低的能量下对本底有重要的贡献。ANAIS的目标是达到或低于20 ppb的天然钾水平。在本文中，我们将报告我们的努力，以确定40 K污染的几个NaI（Tl）晶体之间的符合测量，其中两个（或更多）。本文将比较不同供应商的晶体40 K含量的结果，并简要回顾ANAIS暗物质搜索实验的前景。
2014-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Spectroscopic performance evaluation and modeling of a low background HPGe detector using GEANT4
本研究对印度IIT Ropar的低本底HPGe探测器装置开展性能评估，基于GEANT4模拟建立80.9-1408 keV能区响应模型，模拟与实验结果93%置信度下吻合，提升了环境基质中天然放射性核素的探测限。
2023-08-22 physics.ins-det
A convenient approach to $10^{-12}~g/g$ ICP-MS limits for Th and U in Aurubis electrolytic NA-ESN brand copper
电感耦合等离子体质谱是一种强大的技术，用于测量痕量水平的放射性污染物，特别是Th和U，在材料中使用的低背景稀有事件探测器，如双β衰变和暗物质探测器的建设。我在这里描述了一种技术，用于测量Th和U污染的铜使用直接酸消化和稀释，没有进一步的化学处理，实现的结果相比，以前的工作，利用更复杂的化学预浓缩技术。一个方便的面向研究的分析环境，以及描述。本文给出了三个样品的测量结果，这些样品来自电解纯化的LME（伦敦金属交易所）A级NA-ESN Aurubis铜的生产线。纯化的样品显示出与两种元素的零污染一致的水平，而未纯化的阳极铜存在微弱但不确定的污染迹象。对于从纯化过程的阴极测量的铜的Th和U，所实现的最佳限度接近$1\cdot 10^{-12}$ ~g/g（95%CL）。
2014-03-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
First On-Site True Gamma-Ray Imaging-Spectroscopy of Contamination near Fukushima Plant
我们研制了一台电子跟踪康普顿照相机（ETCC），它通过将每个γ射线的方向重建为一个点，提供了一个定义良好的点扩散函数（PSF），并首次实现了MeV γ射线亮度和光谱的同时测量。在这里，我们介绍了我们的现场试点伽玛成像光谱与ETCC在三个污染的位置在日本福岛第一核电站附近的2014年的结果。利用遥感观测得到的亮度（或发射率）分布被明确地转换成剂量分布。我们确认，剂量分布是一致的，通过传统的映射测量与剂量计物理放置在每个网格点。此外，它的成像光谱学，由康普顿边缘自由光谱增强，揭示了复杂的放射性特征，在定量的方式在每个单独的目标点在背景占主导地位的环境。值得注意的是，我们成功地确定了残留铯污染的“微热点”，即使在已经净化的区域。这些结果表明，ETCC的性能完全符合几何光学的预测，在现场辐射测量中显示了其多功能性，并揭示了在许多领域的应用潜力，包括核工业，医学领域和天文学。
2017-02-06 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
A practical approach of high precision U and Th concentration measurement in acrylic
江门地下中微子观测站将建造世界上最大的液体闪烁体探测器，用于研究各种来源的中微子。由于丙烯酸具有良好的透光性、化学相容性和低放射性，20 kt液体闪烁体将储存在直径为35.4 m的$\sim$ 600 t丙烯酸球体中。丙烯酸中U/Th的浓度要求小于1 ppt（10 $^{-12}$ g/g），以实现JUNO检测器基准体积中的低放射性背景。腈纶的大规模生产已经开始，质量控制需要一种快速可靠的腈纶中U/Th的放射性分析方法。本文介绍了一种用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定腈纶中U/Th的方法。在100级环境中，通过蒸发丙烯酸可以浓缩丙烯酸中的U/Th，收集残留物并送至ICP-MS用于测量U/Th。所有其他化学操作在100级洁净室中进行，ICP-MS测量在1000级洁净室中进行。通过添加天然不存在的核$^{229}$ Th和$^{233}$ U作为示踪剂来研究回收效率。方法检出限（MDL）为0.02/0.06 pg $^{238}$ U/ $^{232}$ Th /g丙烯酸，回收率为$\sim$ 75%，置信度为99%。该设备和方法不仅可用于JUNO丙烯酸的质量控制，还可进一步优化用于其他极低放射性物质的放射性测定，如超纯水和液体闪烁体。
2020-11-13 hep-ex physics.ins-det
Measurements of low-energy nuclear recoil quenching factors for Na and I recoils in the NaI(Tl) scintillator
本研究通过改进NaI(Tl)晶体封装提升光产额，实现了更低能量钠核反冲淬灭因子的测量，并重评了既往结果，为暗物质与中微子相关研究提供关键参数支持。
2024-07-09 hep-ex physics.ins-det
A novel $^{83\mathrm{m}}$Kr tracer method for characterizing xenon gas and cryogenic distillation systems
放射性异构体$^{83\mathrm{m}}$ Kr具有许多特性，使其在各种应用中非常有用。它的低能量衰变产物，如转换、脱落和俄歇电子以及X射线和$γ$射线，在中微子质量实验和直接暗物质探测实验中用于校准目的。由于1.83小时的短半衰期和衰变到基态$^{83}$ Kr，人们不会冒任何低本底实验被长寿命放射性核素污染的风险。在本文中，我们提出了两个新的应用$^{83\mathrm{m}}$ Kr。它可以用作惰性气体中的放射性示踪剂，以表征气体路由系统内的颗粒流。本文介绍了一种在氙气中掺入$^{83\mathrm{m}}$ Kr的方法，并利用特制的基于光电倍增管的检测器进行检测。该技术已被用于确定氙气气体净化系统内气体颗粒的循环速度。此外，83mKr可用于快速评价精馏系统的分离性能。
2014-07-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Assessment of backgrounds of the ANAIS experiment for dark matter direct detection
在ANAIS（用碘化钠闪烁体进行年度调制）项目中，已经进行了大量的工作来表征碘化钠晶体的背景。本文对Alpha Spectra公司生产的三台12.5kg NaI（Tl）蒸发器的本底模型进行了计算。和操作的Canfranc地下实验室一起提出了评估的背景前景，为整个实验。基于定量活度的模型很好地描述了不同条件下从阈能到高能的测量光谱。在感兴趣的区域，晶体体污染是主要的背景源。~（210）Pb、~（40）K、~（22）Na和~ 3 H的贡献最大。通过在晶体基体或液体闪烁器Veto（LSV）中进行反符合操作，可以有效地抑制40 K和22 Na的辐射，通过改进晶体生产方法可以减少210 Pb的辐射，通过在生产过程中屏蔽宇宙射线可以减少3 H的产生。假设最后表征的探测器的活动，对于总质量为112.5 kg的9个晶体，在1至4 keV的区域内，预期的本底率为2.5计数/（keV kg d），通过使用LSV，本底率可以降低到1.4计数/（keV kg d）。
2016-07-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
ANAIS: Status and prospects
ANAIS（NAI闪烁体的年度调制）实验的目的是在Canfranc地下实验室（LSC）用250公斤的超纯NaI（Tl）闪烁体寻找暗物质的年度调制，以便以独立于模型的方式确认DAMA/LIBRA正信号。该探测器将由一组紧密排列的单个模块组成，每个模块都与两个高效率的滨松光电倍增管耦合。Alpha Spectra提供的两个12.5公斤NaI（Tl）晶体目前正在LSC采集数据。这些模块显示出出色的光收集效率（12-16 phe/keV），大约是DAMA/LIBRA阶段1探测器的两倍，这可以使能量阈值降低到1 keVee。假设平衡，232 Th和238 U链满足ANAIS晶体放射性纯度目标，并且在40 K的情况下，当前晶体活性（尽管未达到所需的20 ppb水平）可以接受。然而，210 Pb污染的平衡已被确定，其来源追溯，所以我们希望它将在未来的原型避免。最后，介绍了几种曝光和背景情况下的实验现状和展望。
2014-10-22 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
