Ultra-low radioactivity Kapton and copper-Kapton laminates
聚酰亚胺基材料，如Kapton，因其独特的电气和机械特性而广泛用于柔性电缆和电路。本研究旨在通过使用电感耦合等离子体质谱法测量$^{238}$ U、$^{232}$ Th和$^{nat}$ K水平，研究Kapton用于超低背景、稀有事件物理应用的放射性纯度。市售现成Kapton品种的测量值分别约为950 pg/g和120 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（1.2 $\times$ 10 $^4$和490 $μ$ Bq/kg），可作为许多当前和下一代超低背景检测器的重要背景源。这项研究发现，主要的污染是由于使用磷酸二钙（DCP），一个非必要的滑动添加剂添加在制造过程中。获得了不含DCP的替代Kapton材料，并确定其比分别具有12和19 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（150和77 $μ$ Bq/kg）的市售选项具有显著更高的放射纯性。发现生产的最低放射性版本（Kapton ELJ，含有粘合剂）含有单位数pg/g水平的$^{238}$ U和$^{232}$ Th，比市售现成选项清洁两到三个数量级。此外，获得了采用Kapton ELJ作为绝缘体的覆铜聚酰亚胺层压板，并且显示出分别在8.6和22 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（110和89 $μ$ Bq/kg）下是非常纯的。
2019-10-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study on the large area MCP-PMT glass radioactivity reduction
江门地下中微子观测站（JUNO）将在中心探测器中安装约18，000个20英寸光电倍增管（PMT），以实现3%/sqrt（E（MeV））的能量分辨率。从全探测器蒙特卡罗（MC）模拟结果来看，除了液体闪烁体（LS）和丙烯酸节点外，PMT玻璃对天然放射性本底的贡献最大。中国工业界开发了各种技术来控制环境和改进生产过程。我们对玻璃生产进行了两个多月的监测，并使用配备高分辨率HPGe探测器的低本底伽马射线光谱仪测量了玻璃中的放射性。玻壳的238 U、232 Th和40 K分别降低了2倍、9倍和15倍，现在可以达到238 U的2.5Bq/kg、232 Th的0.5Bq/kg和40 K的0.5Bq/kg。
2017-10-27 hep-ex physics.ins-det
Discriminating cosmic muons and radioactivity using a liquid scintillation fiber detector
在中微子物理学或稀有事件研究的地下实验中，宇宙μ子造成的背景贡献很大，因此必须加以识别和排除。我们提出并优化了一种新的探测器，该探测器采用液体闪烁体和波长移动光纤，可用作宇宙μ子背景抑制的否决探测器。样机研究表明，该探测器具有良好的性能，能够区分μ子感生信号和环境辐射背景。它的μ子探测效率大于98 $\%$，平均58个光电子（p.e.）当μ介子通过探测器时被收集。为了优化设计和提高光的收集，对涂层材料的反射率进行了详细的研究。一个蒙特卡罗模拟的检测器已经开发和进行比较的测量数据和模拟结果之间显示出良好的协议。
2017-03-06 hep-ex physics.ins-det
Radioactivity induced dark count rate for single near-infrared photon detection with a tungsten transition edge sensor at 80 mK
钨超导过渡边传感器（TES）的本征本底计数率低，使用这些传感器的量热计可以分辨单光子的能量。这些事实使得传感器对于新过程和粒子的背景有限搜索特别感兴趣。在这方面的贡献，钨TES的本征背景进行了研究。在排除其他来源（例如，宇宙μ子，热背景）与观测到的$10^{-4}$ ~s $^{-1}$的背景率相关。为了探测波长为1064 nm的光子，我们研究了天然放射性的影响。使用安装在低温恒温器外部的伽马发射器的专用测量已用于估计TES设置对电离辐射的灵敏度。我们发现，在放射源存在的情况下，确实可以观察到背景增加。在选择填充我们的信号区域的事件之后，在近红外处调谐为单光子检测，大约0.5%的由伽马射线产生的事件与由于具有1064 nm波长的单光子产生的事件看起来不可区分。该比值与TES以$10^{-4}$ ~s $^{-1}$的速率检测到的残留背景的观察结果一致。从这一点，我们得出结论，在信号区观察到的背景计数率的大部分可以解释自然放射性。
2022-06-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of an alpha-particle imaging detector based on a low radioactivity micro-time-projection chamber
在寻找暗物质或无中微子双β衰变等稀有事件的实验中，一个重要的问题是减少探测器材料和实验环境的放射性。选择具有低放射性杂质的材料，例如铀和钍链的同位素，需要精确测量表面和本体放射性。针对第一种情况，研制了基于气体微时间投影室的α粒子探测器。在检测器中安装了具有降低的α发射背景的低α μ-PIC。该探测器具有位置灵敏度的优点，可同时对样品的α粒子污染进行成像和测量背景。通过使用α粒子源测量探测器性能。还演示了样品的测量，并讨论了灵敏度。
2019-10-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Radioactivity Backgrounds in ZEPLIN-III
我们研究电子和核反冲背景的放射性ZEPLIN-III暗物质实验在博尔比。液态氙WIMP靶中的低能电子反冲率为0.75 $\pm$ 0.05事件/kg/天/keV，这比第一次科学运行期间观察到的速率提高了20倍。能量和空间分布与组件级蒙特卡罗模拟预测的一致，传播实验中使用的材料测量的放射性污染的影响。预计中子弹性散射将产生3.05 $\pm$ 0.5核反冲，能量为5-50 keV/年，这意味着在1年数据集中预期0.4个事件，与否决探测器的实际信号接受反符合。不太明显的背景来源进行了讨论，特别是在未来的实验。这些包括来自康普顿电子和光电倍增管内部的$β$活动的切伦科夫光对闪烁脉冲的污染，这会增加闪烁响应的大小并降低闪烁响应的表观时间常数。另一个挑战是由多重散射$γ$ -在不产生电离的区域中具有一个或多个顶点的射线提出的。如果第一次运行中获得的分辨能力可以复制，ZEPLIN-III应该达到$\sim 1 \times 10^{-8}$ pb $\cdot$ year对标量WIMP-核子弹性截面的灵敏度，正如最初设想的那样。
2011-08-12 hep-ex physics.ins-det
Low Background Stainless Steel for the Pressure Vessel in the PandaX-II Dark Matter Experiment
我们报告了定制生产的低辐射背景不锈钢和PandaX实验的焊条，PandaX实验是使用氙寻找暗物质和无中微子双β衰变的深地下实验之一。这些样品中的人为60 Co浓度在1 mBq/kg或更低的范围内。本文还讨论了本底率相近的太钢核级不锈钢的放射性。PandaX-II压力容器因此使用来自CISRI和TISCO的不锈钢制造。根据放射性数据的分析，我们还讨论了未来压力容器发展的低本底金属材料的潜在候选者。
2016-09-21 hep-ex 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
Earth Radioactivity Measurements with a Deep Ocean Anti-neutrino Observatory
我们认为，探测器的大小，位置，深度，背景，和放射性纯度所需的中太平洋深海仪器，以实现双重目标，使一个明确的测量的电子反中微子通量由于铀和钍衰变从地球的地幔和核心，和测试的假设在地球的核心天然核反应堆。我们把日本KamLAND探测器的经验作为灵敏度和背景估计的基线。我们的结论是，足以完成这些任务的仪器应具有至少10千吨-年（kT-y）的曝光量，应放置在至少4公里的深度，可以位于夏威夷群岛附近（没有明显的背景），并应瞄准KamLAND放射性纯度水平，除了氡，它应至少提高100倍。在10 kT-y的曝光量下，我们应该可以测量地幔加地核的U/Th含量的24%。在多个海洋位置进行暴露以测试横向异质性是可能的。
2006-10-16 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The BiPo detector for ultralow radioactivity measurements
BiPo探测器的开发致力于测量SuperNEMO双β衰变源箔的208 Tl和214 Bi的极高放射性纯度。自2008年2月以来，一个名为BiPo-1的模块化原型，敏感表面积为0.8平方米，一直在Modane地下实验室运行。BiPo-1的目标是测量背景的不同成分，特别是组成探测器的塑料反射器的表面放射性纯度。数据收集的第一阶段致力于测量208 Tl的放射性纯度。经过一年多的本底测量，本文报道了该晶体的表面活度为A（~（208）Tl）= 1.5 \muBq /m ~ 2。考虑到该背景水平，具有3.25 m2活性表面积的较大BiPO 3检测器将能够以A（208 Tl）< 3-4 μBq/kg（90% C.L.）的所需灵敏度来鉴定SuperNEMO硒双β衰变箔的放射性纯度。六个月的测量。该探测器实际上正在建造中，将于2011年中期安装在Canfranc地下实验室。
2011-05-12 physics.ins-det
Detection limit of a lutetium based non-paralizable PET detector
研究了用于强子治疗质量控制的基于LYSO的在束PET原型的本征镥放射性对探测性能的影响。该放射性导致背景降低$β$ +信号的测量。特别是，它可以防止测量源自低活性$β$ +源的微弱信号。本文提出了一种方法来估计的最小$β$ +活动，可以测量任何采集时间考虑到不可扩展的死区时间的检测器。这种方法说明了与在束PET原型收集的实验数据。因此，本文中提出的结果是特定于该检测器。然而，该方法可以应用于其他环境中，或者应用于其他基于镥的PET探测器，或者甚至应用于受镥放射性影响的非PET探测器。死时间校正形式主义也可以用于一般缩放信号和背景产量在任何不可电离的检测器，甚至那些在其中的背景是不是由于固有的放射性的存在。
2020-01-27 physics.ins-det physics.med-ph
Development of low radioactivity photomultiplier tubes for the XMASS-I detector
XMASS-I是一种单相液体氙探测器，其目的是直接探测暗物质。为了实现探测器所需的低本底要求，在XMASS原型探测器中使用的R8778光电倍增管的基础上，开发了一种新型的具有六边形窗口的光电倍增管（PMT）R10789。我们检查了许多组成材料的放射性。在开发过程中，对放射性降低的最大贡献来自杆和倍增电极支架。玻璃柄更换为可伐合金柄，陶瓷支架更换为石英支架。R10789是滨松光子公司的第一个型号。K.该公司采用这些材料用于低本底目的，并为进一步降低PMT中的放射性迈出了开创性的一步。用锗探测器测量显示1.2 $\pm$ 0.3 mBq/PMT的$^{226}$ Ra，小于0.78 mBq/PMT的$^{228}$ Ra，9.1 $\pm$ 2.2 mBq/PMT的$^{40}$ K，和2.8 $\pm$ 0.2 mBq/PMT的$^{60}$公司。在本文中，放射性的详细信息，连同我们的筛选方法和PMT的组成部分。
2019-01-29 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Scintillation Balloon for Neutrinoless Double-Beta Decay Search with Liquid Scintillator Detectors
环境放射性是稀有衰变搜寻实验的主要背景，很难从探测器容器中完全去除这种杂质。我们提出了一个闪烁球作为液体闪烁体的活性容器，以确定这种不希望的放射性。根据我们的可行性研究，闪烁球使铋-钋序列衰变标记的效率为99.7%，假设Kamioka液体闪烁体反中微子探测器（KamLAND）型液体闪烁体探测器。这种利用来自钋的α射线的连续衰变的标记提高了对无中微子双β衰变的灵敏度，同时拒绝了来自铋的β射线背景。
2019-06-03 hep-ex physics.ins-det
Development of Low Radioactive Molecular Sieves for Ultra-Low Background Particle Physics Experiment
本研究开发了用于超低本底粒子物理实验的低放射性分子筛。制造的MS为4A型。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的浓度分别为约57和198 mBq/kg，通过应用高纯锗（HPGe）测量来测量。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的放射性分别比市售产品降低约99%和97%。此外，用针式氡探测器测得的MS滤片的氡射出率约为2.1mBq。该质谱仪有望从需要低放射性的惰性气体中去除杂质，如暗物质搜索实验。
2020-01-07 physics.ins-det
The Radioactive Background of the JUNO Calibration System
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）
本研究针对JUNO校准系统的放射性本底展开全面分析，通过材料测量、模拟及原位数据验证，确认其总贡献小于76 mHz，满足设计要求，对反应堆反中微子测量无显著影响。
2026-08-20 hep-ex physics.ins-det
A Novel Low-Background Photomultiplier Tube Developed for Xenon Based Detectors
PandaX 与 Hamamatsu 合作研制 2 英寸低本底 R12699 PMT，显著降低放射性并保持低温高增益，适用于下一代液氙稀有事件探测。
2025-02-09 hep-ex physics.ins-det
Low-background temperature sensors fabricated on parylene substrates
用超低放射性材料制作的温度传感器已被开发用于寻找无中微子双β衰变和WIMP暗物质相互作用的低本底实验。该传感器由电迹线组成，电迹线以图形方式图案化到气相沉积聚对二甲苯基板上。经证明，它们的功能符合预期，可靠且稳健，并且具有高度放射性纯度。这项工作是对一种技术的概念验证研究，该技术可应用于低背景实验中使用的广泛类别的电子电路。
2015-12-02 nucl-ex physics.ins-det
Optimization of an underwater in-situ LaBr3:Ce spectrometer with energy self-calibration and efficiency calibration
研制并优化了一种用于海洋放射性监测的LaBr3水下原位γ能谱仪。采用低本底测量和脉冲形状判别法，较好地确定了LaBr_3的本征本底，本征本底主要来自La_（138）和Ac_（227）。提出了一种利用三个内污染峰进行自校正的方法，以消除长期监测过程中的峰漂移。通过不同温度下的实验，证明该方法有利于保持长期稳定性。为了监测海洋放射性，通过水槽实验和蒙特卡罗模拟计算了谱仪的效率。
2016-12-10 physics.ins-det
Lowering the radioactivity of the photomultiplier tubes for the XENON1T dark matter experiment
滨松开发了低背景、VUV敏感的3英寸直径光电倍增管R11410，用于使用液体氙作为靶材料的暗物质直接探测实验。我们提出的结果，从共同努力之间的XENON合作和滨松公司生产的XENON 1 T暗物质实验的高放射性纯光电传感器（版本R11410-21）。在介绍了光电传感器及其组件之后，我们给出了光电倍增管生产中使用的单个材料的放射性污染测量的方法和结果。然后，我们讨论了所采取的策略，以减少各种PMT版本的放射性。最后，我们详细介绍了从筛选216管超低背景锗探测器的结果，以及它们对预期的电子和核反冲背景的XENON 1 T实验的影响。
2015-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Background Rejection in Highly Pixelated Solid-State Detectors
高度像素化的固态探测器在识别和抑制天然放射性背景方面具有出色的能力。我们提出的背景识别策略的DAMIC实验，采用硅电荷耦合器件寻找暗物质。DAMIC已经证明能够从硅靶中的$^{32}$ Si、$^{238}$ U和$^{232}$ Th衰变链中分离和测量每个$β$发射体的活性。赛琳娜中微子实验将采用类似的策略，该实验将采用混合非晶$^{82}$ Se/CMOS成像器来执行$ββ$衰变和太阳中微子的光谱学。我们提出了建议的实验策略，赛琳娜实现零背景在100吨年的曝光。
2022-12-09 nucl-ex physics.ins-det
Low-Background Monitoring Cameras for the Daya Bay Antineutrino Detectors
大亚湾反应堆中微子实验的目的是测量中微子混合角θ 13，其精度达到世界领先水平。该实验在距离中国大亚湾的六个反应堆400- 1900米处部署了相同的反中微子探测器。每台探测器都配有两台通用监控摄像机，以确保其安全施工、运输和运行。相机必须满足使用目标，同时满足对放射性、材料兼容性、干扰和可靠性的严格限制。本文介绍了该系统的设计、集成、操作和性能。
2012-06-14 hep-ex physics.ins-det
Development of an array of HPGe detectors with 980% relative efficiency
新物理学的兴起推动实验寻找越来越罕见的相互作用。因此，探测器需要提高灵敏度和特异性，并且必须对材料进行筛选，以确定其是否具有天然存在的、产生背景的放射性。此外，用于筛选的探测器必须接近物理搜索探测器本身的灵敏度，从而激励能够进行物理搜索和背景筛选的探测器的迭代开发。我们报告的设计，安装和性能的一种新型的，低背景，14元素的高纯锗探测器命名为CAGe（CUP阵列锗），安装在阳阳地下实验室在韩国。
2020-09-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The SNO+ experiment physics goals and background mitigation
SNO+实验的主要物理目标是寻找无中微子双β衰变（0 $νββ$），这是一种罕见的过程，如果被探测到，将证明中微子的马约拉纳性质，并提供关于中微子质量绝对尺度的信息。其他物理学目标包括研究太阳中微子，核反应堆的反中微子和地球的天然放射性以及超新星中微子。它位于SNOLAB（加拿大）地下深处实验室，将重复使用SNO探测器。2017年初，在运行带有闪烁体的探测器之前，已经开始了探测器完全充满水的短期阶段。本文详细介绍了SNO ~+对0 $νββ$衰变的灵敏度以及其它物理目标。对于这些大体积液体闪烁体实验至关重要的是约束来自放射性衰变的低能背景的能力。还提出了减轻这些影响的方法。
2017-04-21 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
13C(alpha,n)16O background in a liquid scintillator based neutrino experiment
天然放射性的α可以与原子核相互作用并发射出中子。该反应为基于液体闪烁体（LS）的中微子实验提供了背景。在LS探测器中，α来自238 U，232 Th和210 Po衰变链。对于掺钆LS（Gd-LS）探测器，α也来自227 Ac。核13 C是碳的天然组分，富含LS。背景速率和光谱应该仔细地从中微子候选者中减去。本文叙述了中子产额和能谱的计算，并对不确定度进行了估计。这些结果对许多现有的中微子实验和未来的LS或Gd-LS实验都是相关的。
2014-02-12 nucl-ex physics.ins-det
Study of the effects induced by lead on the emulsion films of the OPERA experiment
OPERA的中微子振荡实验是基于乳胶云室（ECC）的使用。在OPERA ECC中，核乳胶膜作为非常高精度的跟踪探测器与铅板交错，为中微子相互作用提供了一个巨大的目标。我们报告的研究有关乳剂和铅之间的接触发生的影响。低放射性铅是必需的，以尽量减少乳胶中的背景径迹的数量，并在中微子事件的重建中实现所需的性能。据观察，添加其他化学元素的铅，以改善机械性能，可能会显着增加乳剂上的放射性水平。为了选择具有良好机械性能的铅合金和适当的包装技术，以具有足够低的有效放射性，进行了详细的研究。
2008-05-02 physics.ins-det
Low-Background gamma counting at the Kimballton Underground Research Facility
下一代低背景物理实验将需要使用具有前所未有的放射性纯度的材料。金巴顿地下研究设施的一个伽马计数设施已投入使用，对主要来自铀-238和钍-232衰变链中的核素、40 K和宇宙射线诱导同位素的放射性材料进行初步筛选。该设施由两个商用低本底高纯锗（HPGe）探测器组成。通过进入地下，实现了优于10倍的连续背景减少。本文介绍了设施，检测器系统，分析技术和选定的分析结果。
2011-02-04 nucl-ex physics.ins-det
Implementation of a high-efficiency muon veto system for the GeSparK alpha-beta/gamma coincidence detector
本文为GeSparK α-β/γ符合探测器设计并实现由六个塑料闪烁体组成的高效μ子反符合系统，通过优化布置抑制宇宙线μ子本底，实测本底降低略低于93%。
2025-02-17 physics.ins-det
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
Simulation of background reduction and Compton depression in low-background HPGe spectrometer at a surface laboratory
高纯度锗探测器非常适合分析样品的放射性。为了降低环境本底，在探头外安装了低活度铅和无氧铜屏蔽γ射线，最外面安装了塑料闪烁体屏蔽宇宙射线，并安装了反康普顿探测器以提高峰康比。利用GEANT 4工具，并考虑到探测器的详细描述，我们优化的探测器的尺寸，以达到设计指标。利用一组在用HPGe谱仪的实验数据与模拟结果进行了比较。对于新型HPGe探测器的模拟，考虑到BGO晶体的厚度和反符合效率的不同，模拟结果表明，BGO晶体的最佳厚度为5.5cm，当反符合效率为0.85时，40 K的峰康比可提高到1000。作为本底模拟，15 cm无氧铜加10 cm铅可以将环境γ射线降低到0.0024cps/100cm ~ 3Ge（50 keV ~2.8MeV），约为环境本底的10 ~（-5）。
2014-10-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Phonon-mediated crystal detectors with metallic film coating capable of rejecting $α$ and $β$ events induced by surface radioactivity
声子介导的粒子探测器基于单晶，在毫开尔文温度下工作，用于中微子物理和暗物质搜索的稀有事件实验。一般来说，这些装置对粒子撞击点不敏感，特别是如果检测是由热声子介导的。在这封信中，我们证明，内部和表面之间的出色的歧视$β$和$α$事件可以通过涂覆一个薄的金属膜，连续或以网格的形式的晶面。涂层会影响粒子相互作用之后的声子能量下转换级联，从而导致接近薄膜事件的信号形状发生改变。基于矩形$20 \times 20 \times 10$ mm $^3$ Li $_2$ MoO $_4$晶体，在$20 \times 20$ mm $^2$面上涂覆有Pd标准金属膜（10 nm厚）和Al-Pd双金属层（100 nm-10 nm厚），证明了利用探测器对表面事件的有效识别。用发射$α$和$β$粒子的$^{238}$ U源测试辨别能力。表面事件被确定为能量沉积到毫米级的深度从涂层表面。利用这项技术，在寻找无中微子双β衰变的实验中，可以大大改善背景图。
2021-05-11 nucl-ex physics.ins-det
The GAP-TPC
世界范围内已经进行了几项实验，目的是在超灵敏、低背景探测器中观察由WIMP散射靶核引起的低能核反冲。在过去的几十年里，为寻找WIMP形式的暗物质而设计的惰性液体探测器在提高灵敏度和设定最佳极限方面非常成功。大尺寸（多吨级）液氩实验的发展所面临的关键问题之一是缺乏可靠的和低本底的低温光电倍增管：其固有的放射性，成本和边界性能在87 K排除他们作为一个可能的候选人的光电传感器。本文提出了一种全新的液态氩基探测器的概念：盖革雪崩光电二极管时间投影室（GAP-TPC），该探测器在探测器的剩余放射性、能量和空间分辨率、光和电荷收集效率等方面进行了优化
2016-01-06 physics.ins-det
Detecting Low-Energy Interactions and the Effects of Energy Accumulation in Materials
我们假设，由于放射性和其他来源，在材料中积累的能量的雪崩式释放可以在暗物质粒子搜索和低能量阈值探测器中产生寄生背景。我们探索这一假设使用已发表的数据低能量背景探测器和可用的凝聚态物理信息的激发，缺陷，和高能分子，可以存在于材料中。
2021-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Double Beta Decay: Scintillators
闪烁体探测器可用于寻找无中微子双β衰变的实验。各种各样的双β衰变候选同位素可以制成同位素稀释器或可以装入稀释器。本文综述了发展液体氙、无机晶体和载钕液体闪烁体的实验计划。用48 Ca和150 Nd进行的实验得益于它们的高终点，这使得无中微子双β衰变信号高于大多数天然放射性背景。
2008-10-20 hep-ex physics.ins-det
Low background techniques for the Borexino nylon vessels
Borexino是一种用于探测低能太阳中微子的有机液体闪烁体地下探测器。实验必须满足极其严格的低背景要求。薄尼龙球形闪烁体密封容器必须满足清洁度和低放射性水平，在探测器内仅次于闪烁体本身。总体而言，检测器的基准体积中来自血管的背景必须保持在每天一个事件或更好的水平。的要求，设计选择，从实验室测试的结果，并已通过，以满足这一目标的制造技术。还讨论了在Borexino探测器内安装容器期间采取的预防措施的细节。
2005-03-31 physics.ins-det
Development of low-background photomultiplier tubes for liquid xenon detectors
我们成功地研制了一种新的光电倍增管（PMT）与3英寸直径，凸形光电阴极，R13111。其突出特点是性能好、放射性超低。凸形光电阴极实现了大的光子接收和良好的时间分辨率。通过三个因素实现了低放射性：（1）玻璃材料是使用低放射性污染材料合成的;（2）光电阴极是用$^{39}$富钾生产的;（3）真空密封使用最纯的铝材料。因此，每个R13111 PMT仅含有约0.4 mBq的$^{226}$ Ra、小于2 mBq的$^{238}$ U、0.3 mBq的$^{228}$ Ra、2 mBq的$^{40}$ K和0.2 mBq的$^{60}$ Co。我们还检查并解决了在几个旧型号中观察到的氢气进入PMT的固有泄漏。因此，我们成功地开发出一种PMT，具有低背景，大角度接受高收集效率，良好的定时分辨率，和长期稳定的操作。这些特征对于寻找标准模型之外的罕见事件的实验是非常理想的，例如暗物质粒子相互作用和无中微子双β衰变事件。
2020-08-18 physics.ins-det
Cosmogenic Backgrounds to 0νββ in EXO-200
随着无中微子双β衰变实验变得更加灵敏，探测器材料中的固有放射性减少，必须了解和消除以前对本底的微小贡献。考虑到这一点，已经用EXO-200实验研究了宇宙起源背景。使用EXO-200 TPC，在废物隔离中试厂（WIPP）地下（通过平坦的水平面）的测量值为Φ = 4.07 $\pm$ 0.14（sys）$\pm$ 0.03（stat）$\times$ $10^{-7}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，垂直强度$I_{v}$ = 2.97 $^{+0.14}_{-0.13}$（sys）$\pm$ 0.02（stat）$\times$ $10^{-7}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$。对μ子诱导的背景的模拟确定了几种潜在的宇宙成因放射性核素，尽管只有137 π ι是用EXO-200搜索136 π ι 0 ν β β的重要背景。利用探测器材料上中子俘获产生的γ射线测量了μ子诱导的中子背景。这提供了一个137产额的测量，并测试了中子产生和输运模拟的准确性。独立测量的136中子俘获率和137衰变率在不确定性范围内一致。Geant4和FLUKA模拟进行了估计中子捕获率，这些估计同意在~40%或更好的测量。识别136 π（n，γ）事件的能力将允许在未来的α ν β β分析中拒绝137 π背景。
2016-04-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of a low-background HPGe detector at Kamioka Observatory
本文报道神冈观测站新安装的超低本底HPGe探测器，其本底计数率较2016年首台同规格探测器降低约25%，并介绍了屏蔽配置、刻度验证、本底变化及样品放射性测量结果。
2023-12-04 physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched Powder Sample for an AMoRE Crystal Material by using Fourteen High-Purity Germanium Detectors
先进钼基稀有工艺实验第二阶段将在200公斤钼基晶体中寻找100 Mo的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。为了在100 Mo的双β衰变Q值的能量范围内实现零本底水平，AMoRE晶体中的放射性污染水平应该是低的。使用富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末来生长AMoRE晶体。一个屏蔽阵列的14个高纯度锗探测器与70%的相对效率每个用于测量的背景活动在一个样品的9.6公斤的粉末。位于阳阳地下实验室的CAGe探测器系统旨在测量天然放射性同位素或宇宙成因核素（如228 Ac，228 Th，226 Ra，88 Y和40 K）的低水平放射性。粉末样品中228 Ac和228 Th的活度分别为0.88 \pm 0.12 mBq/kg和0.669 \pm 0.087 mBq/kg。测量226 Ra的活性为1.50 \pm 0.23 mBq/kg。~（88）Y放射性活度为0.101 \pm 0.016 mBq/kg。40 K活性为36.0 \pm 4.1 mBq/kg。
2020-09-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The milliQan Experiment: Search for milli-charged Particles at the LHC
最近，有人提出要寻找LHC产生的毫荷电粒子。该实验名为milliQan，预计将获得对质量在0.1 - 100 GeV范围内的$10^{- 1} - 10^{-3}e$电荷的灵敏度。该探测器由3个80 cm长的塑料闪烁体阵列组成，由PMT读出。它将安装在距离LHC CMS相互作用点33米的现有隧道中，并有17米的岩石屏蔽来抑制光束背景。2017年秋季，在计划的地点安装了一个1%规模的探测器“演示器”，以研究实验的可行性，重点是了解各种背景源，如材料的放射性，PMT暗电流，宇宙射线和束流诱导背景。来自演示器的数据为了解背景和优化整个探测器的设计提供了一个独特的机会。
2018-10-15 hep-ex physics.ins-det
Radiogenic backgrounds in the NEXT double beta decay experiment
天然放射性是寻找无中微子双β衰变的主要背景之一。在NEXT物理程序中，使用NEXT-White探测器测量放射性诱导的背景。分析了坎弗朗克Subterráneo核电站37.9天低本底运行的数据，其中$^{136}$中氙耗尽，得出1000 keV以上的总本底率为（0.84 $\pm$ 0.02）mHz。使用和不使用氡消减系统的数据样本的比较表明，空气氡的贡献可以忽略不计。一个放射性背景模型是建立在广泛的放射性纯度筛选活动进行的下一个合作。对该模型的光谱拟合产生了$^{60}$ Co、$^{40}$ K、$^{214}$ Bi和$^{208}$ Tl对总背景速率的特定贡献，以及它们在检测器体积中的位置。结果用于评估双β衰变分析中的放射性背景的影响，拓扑切割后的应用程序，减少总速率为（0.25 $\pm$ 0.01）兆赫。根据最佳拟合的本底模型，经过一年的观测，NEXT-White对双中微子双β衰变的灵敏度中值为3.5 $σ$。在Q $_{ββ}\pm$ 100 keV能量窗口中的背景测量验证了最佳拟合背景模型，也适用于NEXT-100的无中微子双β衰变搜索。仅发现一个事件，而模型预期值为（0.75 $\pm$ 0.12）个事件。
2019-09-09 hep-ex physics.ins-det
Trace radioactive impurities in final construction materials for EXO-200
我们报告的结果，从一个系统的测量活动进行，以确定低放射性物质的EXO-200双β衰变实验的建设。EXO协作组织在2008年的一份文件中报告了这一运动的部分成果。在这里，我们向公众发布了自2007年以来收集的剩余数据。报告的数据是使用各种分析技术获得的。测量灵敏度在该领域名列前茅。EXO-200探测器的建造已经完成，第一阶段的数据是从2011年到2014年采集的。探测器的极低的背景隐含地验证了测量和分析过程中所作的假设，并在本文中报告。
2017-03-31 nucl-ex physics.ins-det
The Micromegas detector of the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。探测器由低放射性材料制成，工作效率高，在没有屏蔽的情况下，本底抑制率很低（5 x 10^-5计数/keV/cm^2/s）。
2007-02-22 physics.ins-det
Simulation-based design study for the passive shielding of the COSINUS dark matter experiment
COSINUS（下一代地下探测器中的信号低温观测站）实验旨在探测碘化钠（NaI）晶体中暗物质诱导的反冲，该晶体作为蒸发低温量热计运行。闪烁光和声子的检测允许执行逐事件信号到背景的辨别，从而增强实验的灵敏度。该实验设施的建设预计将于2021年在意大利的INFN Gran Sasso国家实验室（LNGS）开始。它由一个低温恒温器组成，通过水箱将目标晶体与外部放射性屏蔽，同时作为对宇宙射线引发事件的主动否决。考虑到环境放射性和用于低温恒温器、屏蔽和基础设施的材料的固有污染，我们进行了仔细的背景预算估计。目标是评估可能模拟或干扰信号检测的事件数量，同时优化实验装置的几何形状。在本文中，我们提出了详细的蒙特卡罗模拟，我们进行的结果，连同最终的设计的设置，最大限度地减少了剩余量的背景颗粒达到检测器体积。
2021-06-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Exploring atmospheric radon with airborne gamma-ray spectroscopy
$^{222}$ Rn是一种稀有放射性气体，沿着$^{238}$ U衰变链产生，存在于大多数土壤和岩石中。由于$^{222}$ Rn是最相关的天然本底辐射源，了解其在环境中的分布对于调查低水平放射性对健康的影响和支持现代社会中对人类电离辐射照射的监管具有重大意义。同时，$^{222}$ Rn是一种分布广泛的大气示踪剂，其空间分布通常用作气候和污染研究的替代指标。由于$^{222}$ Rn影响到等效$^{238}$ U浓度的间接估算，航空γ能谱仪（AGRS）一直将其作为本底源处理。在这项工作中，AGRS方法是第一次用于量化的存在$^{222}$ Rn在大气中，并评估其垂直廓线。在海上调查期间获得的高统计辐射数据被拟合为由于实验装置背景放射性加上由于宇宙辐射和大气$^{222}$ Rn的高度依赖性贡献的恒定分量的叠加。精细的统计分析不仅提供了一个确凿的证据AGRS $^{222}$ Rn的检测，但（0.96 $\pm$ 0.07）Bq/$^{3}$ Rn浓度和（1318 $\pm$ 22）m的大气层深度与文献数据完全兼容。
2017-12-13 physics.ao-ph physics.app-ph physics.geo-ph
A low background Micromegas detector for the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。由于其良好的空间和能量分辨率以及在探测器构造中使用的低放射性材料，该探测器有效运行并实现了非常低水平的背景抑制（$5\times 10^{-5}$计数keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$）。在实验的第二阶段（2005-2007年），将对探测器进行升级，增加一个屏蔽装置并包括聚焦光学系统。这些改进应允许优于两个数量级的背景抑制。
2005-10-28 physics.ins-det
Discrimination of alpha and beta/gamma interactions in a TeO$_2$ bolometer
TeO $_2$晶体在许多方面都被证明是寻找无中微子双β衰变的极好的测辐射热计。然而，如果单独使用，它们不会表现出任何允许区分α能量沉积物与β/γ能量沉积物的特征。这一事实限制了他们拒绝天然放射性背景的能力，并最终影响了搜索的灵敏度。在本文中，我们显示的TeO $_2$晶体的结果，在符合其测热热信号，也记录的发光光逃逸的晶体。结果表明，我们能够测量β/γ粒子产生的光，这可以解释为由于切伦科夫发射。没有从α粒子中检测到光，允许拒绝这种背景源。
2011-06-30 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the QUartz Photon Intensifying Detector (QUPID) for Noble Liquid Detectors
暗物质和双β衰变实验要求探测器材料中的放射性极低。为此，加州大学洛杉矶分校和滨松光子学公司开发了QUartz光子增强探测器（QUPID），这是一种基于混合雪崩光电二极管（HAPD）的超低背景光电探测器，完全由超净合成熔融石英制成。在这项工作中，我们提出了QUPID的基本概念和测试测量的QUPID从第一条生产线。在Gran Sasso的Gator设施进行的放射性筛查表明，QUPID安全地满足了蒙特卡罗模拟设定的下一代零背景实验的低放射性污染要求。在氙闪烁波长处，QUPID在室温下的量子效率> 30%。在低温下，QUPID的漏电流小于1 nA，全局增益为10^5。在这些条件下，光电阴极和阳极显示> 95%的线性度，阴极高达1 μ A，阳极高达3 mA。光电阴极和收集效率在整个表面上均匀到80%。与单光子计数能力并行，QUPID具有良好的时序响应：1.8 +/- 0.1 ns上升时间，2.5 +/- 0.2 ns下降时间，4.20 +/- 0.05 ns脉冲宽度和160 +/- 30 ps渡越时间扩展。QUPID还在液体氙环境中进行了测试，并观察到来自57 Co和210 Po放射源的闪烁光。
2011-07-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Background model of Phoswich X-ray detector on board small balloon
我们进行了详细的建模的phoswich闪烁体X射线探测器中观察到的背景计数在气球高度，用于天文观测，在船上的小型科学气球。在Geant 4仿真环境中，采用蒙特卡罗模拟技术，从各种可能的源估计探测器背景。银河系宇宙射线与大气核相互作用产生的高能粒子和辐射是这种探测器的背景计数（在正常太阳条件下）的主要来源。然而，由于高能粒子和探测器中存在的天然放射性污染物的相互作用，探测器材料中的宇宙成因或感应放射性也会对探测器本底产生重大影响。我们考虑了地球大气层和磁层的详细三维模型来计算气球高度的辐射环境，并部署了探测器的适当质量模型来计算探测器中的本底计数，计算结果满意地解释了探测器在30 km高度观测到的本底（大气层深度：11.5 $g/cm^{2}$）在气球飞行实验期间，从地磁纬度14.5 $^{\circ}$ N附近的位置。
2021-12-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Identification of the anomalous fast bulk events in a p-type point contact germanium detector
p型点接触锗探测器的超低探测阈值、超低本征本底和优异的能量分辨率对于稀有事件的研究具有重要意义，特别是对于探测直接的暗物质相互作用、相干弹性中微子-核散射和无中微子双β衰变。在CDEX-1B探测器中观察到具有极快上升时间的异常体事件。本文提出了一种利用脉冲波形模拟和重构源实验信号从体事例中提取快体事例的方法。校准数据和由固有放射性产生的X射线分布证实，快体在钝化层附近经历了一次撞击。这种锗探测器的性能表明，它能够单次击中体空间分辨率，从而提供了一种背景去除技术。
2022-09-21 hep-ex physics.ins-det
Gross beta determination using a scintillating fiber array detector for drinking water
为实现对饮用水中放射性活度的实时监测，研制了一套光纤阵列总β测量系统。该探测器由1,096根光纤组成，光纤的两端连接一个光电倍增管，它们被放置在一个不锈钢槽中。对检测器的工作电压、本底计数率和稳定性等参数进行了测试，并以氯化钾标准溶液对检测效率进行了标定。经实验，本探测器的本底计数率为38.31 cps，对$β$粒子的探测效率为0.37 cps/Bq/L，无需预浓缩，100 min内即可达到对$β$粒子1.0 Bq/L的探测限。
2017-07-18 physics.ins-det
Input Comparison of Radiogenic Neutron Estimates for Ultra-low Background Experiments
超低背景实验解决了粒子物理学、宇宙学和天体物理学中一些最重要的悬而未决的问题：暗物质的性质，中微子是否是它自己的反粒子，质子是否衰变。这些罕见事件搜索需要充分理解和最小化的背景。模拟被用来理解岩石中自然发生的放射性以及这些实验中使用的每一块屏蔽和探测器材料所造成的背景。最重要的是像自发裂变和（α，n）反应这样的过程，这些过程在靠近探测器的材料中可以产生中子。两个专用软件包之间的比较研究进行了详细说明。给出了Mei-Zhang-Hime和SOURCES-4A程序的截面库、中子产额和能谱。由此产生的产量和光谱被用作GEANT 4中直接暗物质探测器玩具模型的输入，以研究它们的差异对背景估计和拟合的影响。虽然中子产额计算的差异高达50%，但Mei-Hime-Zhang和SOURCES-4A结果之间没有系统差异。中子传播模拟平滑的光谱形状和产量的差异，这两种工具被发现，以满足低背景社区的广泛要求。
2017-05-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Monte Carlo simulation of the SABRE PoP background
SABRE（具有主动背景抑制的碘化钠）是一种直接的暗物质搜索实验，基于被液体闪烁体包围的放射性纯NaI（Tl）晶体阵列。在北半球和南半球进行的双SABRE实验将区分暗物质信号与季节性和局部效应。该实验目前正处于原理验证（PoP）阶段，其目标是证明背景速率足够低，可以对暗物质信号进行独立搜索，并具有足够的灵敏度，以便在接下来的全尺寸实验阶段确认或反驳DAMA结果。需要仔细调查探测器材料和实验场地的背景辐射的影响，包括固有辐射和宇宙源活化辐射。基于最相关的背景来源的最好的知识，我们已经进行了详细的蒙特卡罗研究评估预期的背景中的暗物质搜索光谱区域。本文中描述的模拟模型指导设计的全尺寸实验，并将是根本的解释所测量的背景，因此，为提取一个可能的暗物质信号。
2018-11-14 hep-ex physics.ins-det
A Low Background Beta Detection System using a Time Projection Chamber
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出了一种低背景β探测系统，利用时间投影室和模拟优化技术，实现了背景率降低至0.0012 cpm/cm²
2025-12-31 nucl-ex physics.ins-det
DAMIC-M Experiment: Thick, Silicon CCDs to search for Light Dark Matter
本报告概述了电荷耦合器件（CCD）的非常规使用，以寻找暗物质（DM）。CCD中的DArk物质（DAMIC实验）采用厚的、完全耗尽的CCD的体硅作为来自星系晕的粒子暗物质相互作用产生的电离信号的目标。DAMIC合作开展了广泛的表征活动，以了解这些CCD对低能核反冲的响应及其独特的能力，包括使用高空间分辨率进行背景抑制和研究。DAMIC的初步结果证明了探测器的性能，提供了背景污染的测量，并证明了DM搜索的潜力，只有~40克的探测器质量。实验的下一阶段，DAMIC-M（Modane CCD中的暗物质），将包括一个公斤大小的探测器，实现有史以来最大的CCD。这些CCD将以亚电子噪声为特征，并将部署在法国Modane南部的一个低放射性环境中。
2020-01-06 hep-ex physics.ins-det
