A feasibility study of multi-electrode high-purity germanium detector for Ge-76 neutrinoless double beta decay searching
本文通过全连接神经网络和lightGBM模型对多电极高纯锗探测器中的单电子本底与双电子0νββ信号进行脉冲形状判别，验证了该方法用于76Ge无中微子双贝塔衰变搜寻的可行性。
2022-12-01 physics.ins-det
Pulse shape discrimination for $α$ event rejection in BEGe-type high-purity germanium detectors
M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University（马泰乌什·斯莫卢霍夫斯基物理研究所，雅盖隆大学）；Jagiellonian University, Doctoral School of Exact and Natural Sciences（雅盖隆大学，精确与自然科学学院博士学校）
研究利用仅基于γ射线数据训练的脉冲形状鉴别分类器，有效区分并抑制α事件，为下一代中微子双β衰变搜索提供新策略。
2026-07-31 hep-ex physics.ins-det
Characterization of High Purity Germanium Point Contact Detectors with Low Net Impurity Concentration
高纯度锗点接触探测器具有低能量阈值和在宽能量范围内的优异能量分辨率，因此广泛用于核物理和粒子物理。在稀有事件的搜寻中，例如无中微子双β衰变，点接触几何是特别重要的，因为它允许脉冲形状的歧视，因此，一个显着的背景减少。本文研究了超高纯锗点接触探测器的脉冲形状鉴别性能。它表明，需要一个最小的净杂质浓度，以满足脉冲形状的性能要求。
2018-12-02 physics.ins-det
The GALATEA Test-Facility for High Purity Germanium Detectors
GALATEA是一个用于研究高纯锗探测器体效应和表面效应的测试设备。真空罐内装有红外屏蔽体积，内部装有冷却探测器。三个阶段的系统允许检测器的几乎完整的扫描。GALATEA的主要特点是源和探测器之间没有物质。这允许使用α和β源以及激光束来研究表面效应。采用19重分段真同轴锗探测器进行调试。
2015-02-09 physics.ins-det
Performance of bare high-purity germanium detectors in liquid argon for the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）将在INFN的国家格兰萨索实验室寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。富含76 Ge的裸高纯度锗探测器将浸没在液态氩中，同时作为屏蔽外部放射性和冷却介质。在GERDA第一阶段，将重新部署以前由海德堡-莫斯科和IGEX合作运行的再处理富锗探测器。在操作浓缩探测器之前，在GERDA地下探测器实验室用非浓缩裸HPGe探测器进行测试，以测试第一阶段探测器组件、探测器处理协议、翻新技术，并研究在液氩中的长期稳定性。在不同的γ辐照条件下，对液态氩和液态氮中的漏电流进行了广泛的研究。总共有三个非浓缩的高纯度p型原型锗探测器已成功运行。探测器性能在长期测量中保持稳定。首次报道了高纯锗裸探测器在液氩中的性能。
2008-12-10 hep-ex physics.ins-det
First operation of poly(ethylene naphthalate) enclosures for high-purity germanium detectors in liquid argon for $^{42}$K/$^{42}$Ar mitigation
本文研究了PEN屏蔽在高纯锗探测器中用于抑制液氩中$^{42}$K/$^{42}$Ar背景的效果，发现屏蔽不会影响探测器性能，并展示了对$^{42}$K的抑制能力。
2025-11-21 physics.ins-det
A xenon gas purity monitor for EXO
我们讨论了EXO双β衰变计划的两种氙气纯度监测器（GPM）的设计、操作和校准。该装置在一个大气压或更高的环境气压下对远低于1 ppb的氧浓度敏感。GPM的工作原理进行了讨论，随着与GPM的钨丝的氧和其他杂质的相互作用。本文介绍了EXO-200双β衰变实验的调试和经验。这些装置也可用于其他惰性气体。
2011-06-09 physics.ins-det
Fabrication and Characterization of High-Purity Germanium Detectors with Amorphous Germanium Contacts
无中微子双β衰变和暗物质实验需要大型高纯锗（HPGe）探测器。目前，大的（直径> 4英寸）HPGe晶体可以在南达科他大学（USD）生长。我们验证生长的晶体的质量是足够的，用于大型探测器制造和表征较小的HPGe探测器由这些晶体。我们报告的结果，从八个探测器制造超过六个月，使用晶体生长在USD。非晶锗（a-Ge）接触用于阻挡电子和空穴。两种类型的几何形状被用来制造HPGe探测器。因此，在USD的小型平面探测器的制造过程中进行了详细的讨论。针对8个探测器分析了程序和几何结构对探测器性能的影响。我们通过测量泄漏电流，电容和能量分辨率在662千电子伏的Cs-137源，其特征在于检测器。四个探测器表现出良好的性能，这表明在USD生长的晶体是适合用于制作HPGe探测器。
2019-02-14 nucl-ex physics.ins-det
Double-beta decay investigation with highly pure enriched $^{82}$Se for the LUCIFER experiment
LUCIFER项目旨在部署第一个浓缩的辐射热测量计阵列，用于研究$^{82}$ Se的无中微子双β衰变。嵌入源的基质是ZnSe晶体阵列，其中富集的$^{82}$ Se用作衰变同位素。用于制造晶体的初始组分的放射性纯度（其可以作为测辐射热计操作）对于在双β衰变研究的感兴趣区域中实现零背景水平至关重要。在这项工作中，我们评估了2.5公斤的96.3%富集$^{82}$硒金属中的放射性含量，在Gran Sasso地下深处实验室用高纯度锗探测器测量。原始衰变链元素$^{232}$ Th、$^{238}$ U和$^{235}$ U的内污染限值分别为：$<$ 61 $μ$ Bq/kg、$< $ 110 $μ$ Bq/kg和$<$ 74 $μ$ Bq/kg（90% C. L）。进行测量的极低背景条件和$^{82}$ Se的高放射性纯度使我们能够建立$^{82}$ Se到$^{82}$ Kr的0 $^+_1$、2 $^+_2$和2 $^+_1$激发态的双β衰变半衰期的最严格下限为3.4 $\cdot$ 10 $^{22}$ y，分别为1.3 $\cdot$ 10 $^{22}$ y和1.0 $\cdot$ 10 $^{22}$ y，C. L.为90%。
2015-12-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutrinoless Double Beta Decay Search with $^{76}$Ge: Status and Prospect with LEGEND
寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）是检验中微子轻子数破坏和Majorana性质的最好方法。发现$0νββ$衰变的最有希望的技术之一是通过操作富含$^{76}$ Ge的高纯Ge探测器。当前一代的$^{76}$ Ge实验，GERDA和MAJORANA，在实现能量分辨率和超低背景方面处于领先地位。这是对这种未被发现的衰变进行灵敏搜索的两个最重要的特征。下一代的$0νββ$衰变实验需要更多的质量和进一步减少背景，以最大限度地提高发现潜力。在GERDA和MAJORANA成功的基础上，成立了LEGEND合作组织，以进行吨级$^{76}$ Ge实验，预计发现潜力超过10^{28}年的半衰期。该合作旨在开发一个分阶段的实验计划，通过重新利用现有的Gerda基础设施，从200公斤的测量开始。
2019-05-16 hep-ex physics.ins-det
Study of a spherical Xenon gas TPC for neutrinoless double beta detection
目前正在努力研制球形气态时间投影室探测器，以观测弱相互作用大质量粒子或中微子相互作用等罕见现象。该探测器结构简单，能量阈值低，能量分辨率高，可用于观测$β\beta0ν$过程，即无中微子双β衰变。在这项工作中，提出了一个具体的设置，用于测量$β\beta0ν$的50公斤的$^{136}$。不同的背景进行了研究，证明有可能达到每年2个事件的水平，每年在探测器质量的总背景。所获得的结果与当前一代的实验具有竞争力，并且可以代表更雄心勃勃的路线图的第一步，包括使用相同的检测器和相同的背景源使用不同的气体进行$β\beta0ν$搜索。在检测器的结构和材料纯度方面的约束也得到解决，表明它们都不代表一个显示塞子为拟议的实验设置。
2018-01-11 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched powder sample for AMoRE crystal material using a single high purity germanium detector
先进的钼基稀有过程实验（AMoRE）研究了100 Mo在富集钼晶体中的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。AMoRE晶体必须具有低水平的放射性污染，以获得能量接近100 Mo 0ν \b{eta} \b{eta}衰变的Q值的低背景信号。为了生产低放射性晶体，必须控制和量化用于形成晶体的原材料中的放射性污染物。富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末特别令人感兴趣，因为它是晶体中100 Mo的来源。一台相对效率为100%的高纯锗探测器CC 1正在阳阳地下实验室运行。使用CCl，我们收集了1.6公斤的100 EnrMoO 3粉末样品富集到96.4%的100 Mo的γ能谱。分析了同位素228 Ac、228 Th、226 Ra和40 K的放射性。它们是天然存在的长寿命同位素，可以在目标区域产生AMORE背景信号。228 Ac和228 Th的放射性在90%置信水平（C.L.）下均< 1.0 mBq/kg。测量226 Ra的活性为5.1 \pm 0.4（stat）\pm 2.2（syst）mBq/kg。在90%C. L时，~（40）K活性<16.4mBq/kg。
2020-08-11 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
The first result on 76Ge neutrinoless double beta decay from CDEX-1 experiment
本文报道了在中国锦屏地下实验室CDEX-1实验中首次获得的Ge-76无中微子双β衰变结果。安装了一台质量为994 g的p型点接触高纯锗探测器，用于寻找无中微子双β衰变事件，并直接探测暗物质粒子。分析了304 kg* 天的暴露量。获得了500 keV ~ 3 MeV的宽带谱，在2.039 MeV能量范围内的平均事例率约为0.012计数/keV/kg/天。根据这一结果，导出Ge-76无中微子双β衰变的半衰期为：T1/2 > 6.4 × 10 ~（22）年（90% C. L）。马约拉纳中微子的有效质量上限为5.0 eV。进一步降低本底水平的可能方法已被讨论，并将在下一阶段的CDEX实验中继续进行。
2017-03-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
CycleGAN-Driven Transfer Learning for Electronics Response Emulation in High-Purity Germanium Detectors
University of Delaware（特拉华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文提出基于CycleGAN的CPU-Net方法，通过迁移学习实现高纯锗探测器脉冲形状的高保真模拟，提升事件分类的准确性。
2026-01-14 nucl-ex physics.ins-det
Off-line data processing and analysis for the GERDA experiment
GERDA是一个旨在寻找Ge-76的无中微子双β衰变的实验。该实验使用了一组高纯度锗探测器，富含Ge-76，直接浸入液态氩中。GERDA目前正在运行8个浓缩同轴探测器（大约15公斤Ge-76），下一阶段将部署大约30个新的定制浓缩BEGe探测器（另外20公斤Ge-76）。本文介绍了高纯锗探测器数据的GERDA离线分析。首先，我们介绍了信号处理流程，重点是数字滤波器和所使用的算法。其次讨论了非物理事件的剔除和数据质量监控。该分析是完全与GERDA软件框架（GELATIO），旨在支持多通道处理，并执行数字信号的模块化分析。
2011-11-15 hep-ex nucl-ex physics.data-an
Phonon and light read out of a Li$_2$MoO$_4$ crystal with multiplexed kinetic inductance detectors
钼基晶体如Li $_2$ MoO $_4$和CaMoO $_4$正在成为下一代实验的主要候选者，这些实验用低温量热计（CUPID，AMoRE）寻找无中微子双β衰变。这些晶体的精细能量分辨率和高放射性纯度是以一个潜在的有害背景源为代价的：$^{100}$ Mo的两个中微子双β衰变。事实上，这种衰变模式的快速半衰期，加上低温量热计的缓慢响应，将导致在感兴趣的能量区域中发生无中微子双β衰变的堆积事件，降低实验灵敏度。如果闪烁时间常数本身不限制时间分辨率，则可以使用快速且高灵敏度的低温光探测器来抑制该背景。我们开发了一种新的检测技术，利用高灵敏度，快速的时间响应和动力学电感检测器的多路复用能力。我们将所提出的技术应用于$2\times2\times2$ cm $^3$ Li $_2$ MoO $_4$晶体，该晶体被选为CUPID的基线选项。我们用KID同时测量了声子和闪烁信号。我们推导出该化合物在毫开尔文温度下的闪烁时间常数，得到$τ_{scint} = 84.5\pm4.5\rm{(syst)}\pm1.0\rm{(stat)}$ $μ$ s，常数在10和190 mK之间。
2019-08-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Background Estimation Studies for Positron Double Beta Decay
无中微子双β衰变的研究因其能提供有关中微子质量和性质的有价值的信息而备受关注。双β衰变（DBD）本身也是核物理中的一个有趣的现象。虽然在大约十几个原子核中观察到了DBD，但正电子双β衰变（$β^{+}β^{+}$ /EC- $β^{+}$）仍然是一个难以捉摸的问题。$β^{+}β^{+}$衰变的一个重要特征是四个511 keV伽马射线的同时发射，并且这些伽马射线的重合检测可以提高测量灵敏度。本文提出了用两个高纯Ge（HPGe）探测器的符合测量法估算$β^{+}$和$β^{+}β^{+}$的灵敏度。利用GEANT 4对不同源几何结构的HPGe探测器对511 keV γ射线的符合探测效率进行了模拟，以优化质量效率积（M $ε_c$）。发现夹在探测器正面之间的尺寸为$55\,mm \times 55\,mm \times 5\,mm$（厚度）的源对于本探测器设置中的2对511 keV伽马射线是最佳的。一致的背景估计在海平面与中度铅屏蔽。利用该设置，$^{112}$ Sn中的EC-$β^{+}$和$^{106}$ Cd中的$β^{+}β^{+}$的TPDMATHABMQ测量的灵敏度估计为对于1 y的测量时间，$\sim$ 10 $^{19}$ - 10 $^{20}$ y。
2021-11-12 nucl-ex physics.ins-det
Charge-carrier collective motion in germanium detectors for ββ-decay searches
高纯锗探测器中载流子漂移引起的信号的时间分析提供了事件拓扑的信息。在典型的事件中产生数百万个载流子。它们的初始分布、随机扩散和库仑自排斥影响信号的时间结构。我们提出了一个全面的研究这些影响，并评估其对事件的歧视能力的三种几何形状，将用于在Legend实验的中微子双β衰变的影响。
2021-01-25 hep-ex physics.ins-det
Searching for neutrinoless double beta decay with GERDA
位于INFN Gran Sasso实验室（意大利）的锗探测器阵列（GERDA）实验正在寻找Ge 76的无中微子双β衰变，方法是使用同位素富集材料制成的高纯度锗探测器。结合新的实验设计，仔细的材料选择的放射性纯度和主动/被动屏蔽技术的结果在一个非常低的残留本底在Q值的衰变，约1 e-3计数/（keV千克年）。这使得GERDA成为该领域第一个完全设计暴露量为100公斤/年的无背景实验。对无中微子双β衰变进行了研究，总照射量为47.7千克/年：23.2千克/年来自实验的第二阶段（第二阶段），其中本底相对于前一阶段减少了约10倍。本文中提出的分析包括12.4千克/年的新的第二阶段数据。未发现可能信号的证据：Ge 76半衰期的下限为8.0e25年（90% CL）。实验敏感性中位数为5.8e25年。实验目前正在收集数据。由于它在无背景条件下运行，其灵敏度随曝光量线性增长，预计2018年将超过1 e26年。
2017-10-21 nucl-ex physics.ins-det
Initial Results from the Majorana Demonstrator
MAJORANA协作组已经组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。MAJORANA DEMONSTRATOR由44公斤高纯度Ge（HPGe）探测器（30公斤富含$^{76}$ Ge）组成，具有低噪声p型点接触（PPC）几何结构。探测器被分成两个模块，这两个模块被包含在位于南达科他州铅市的桑福德地下研究设施的一个铅和高纯度铜屏蔽层中。在2015年6月开始试运行后，整个探测器阵列自2016年8月以来一直在采集数据。我们将讨论MAJORANA DEMONSTRATOR的状态和第一次物理运行的初步结果;包括当前的背景估计，外来低能物理搜索，对DEMONSTRATOR物理范围的预测，以及对吨级Ge基无中微子双β衰变搜索的影响。
2017-11-29 nucl-ex physics.ins-det
Signal Readout Electronics for LEGEND-200
LEGEND（Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double-β衰变）是一个吨级的实验计划，使用富含同位素$^{76}$ Ge的高纯锗探测器寻找无中微子双β（$0 νββ$）衰变。对$0 νββ$衰变的观测将明确地证明轻子数破缺的存在，并提供对中微子质量性质的深入了解。该实验第一个200公斤阶段（LEGEND-200）的现场施工将于2020年年中在Gran Sasso地下实验室（意大利，Laboratory Nazionali del Gran Sasso）开始。为了在$0 νββ$半衰期上实现$10^{27}$年的灵敏度，超净低噪声信号读出电子器件是必不可少的，因为它们影响实验的背景预算和背景抑制的效率。在这方面的贡献，目前的状态的信号读出电子的LEGEND-200。
2019-11-13 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
The MAJORANA DEMONSTRATOR: A Search for Neutrinoless Double-beta Decay of Germanium-76
{ \sc Majorana}合作正在使用$^{76}$ Ge寻找无中微子双β衰变，该物质已被证明在灵敏度和背景方面具有许多优势。对无中微子双β衰变的观测将表明轻子数被破坏，中微子是马约拉纳粒子，同时将提供中微子质量的信息。要获得对中微子质量在反层次区域（$15 - 50$ meV）的灵敏度，就需要大型的、吨级的探测器，其背景极低，在信号区域内的水平为$\sim$ 1计数/t-y或更低。在能源部核物理办公室和NSF粒子天体物理学的资助下，{ \sc Majorana}合作正在建造{ \sc演示器}，这是一个由40公斤p型点接触高纯锗（HPGe）探测器组成的阵列，其中30公斤$\sim$将在$^{76}$ Ge中富集到87%。{ \sc Demonstrator}正在4850'标高（4300 m.w.e.）的洁净室实验室设施中建造桑福德地下研究设施（SURF）在铅，SD。它采用紧凑的分级屏蔽方法，内部由超净铜组成，在地下进行电铸和机加工。{ \sc Demonstrator}的主要目的是展示未来吨级测量在背景和可扩展性方面的可行性。
2013-07-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Status Update of the MAJORANA DEMONSTRATOR Neutrinoless Double Beta Decay Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子性质，特别是中微子的马约拉纳或狄拉克性质和中微子质量的绝对标度方面发挥着重要作用。这些研究的结果超出了中微子物理学的范围，涉及到大统一和leptogenesis。\textsc{Majorana}协作组正在组装一个低背景阵列的高纯度锗（HPGe）探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。\textsc{Majorana Demonstrator}目前正在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施建造和投入使用，将装有44公斤（30公斤富含$^{76}$ Ge）HPGe探测器。其主要目标是展示吨级Ge实验所需的可扩展性和背景。这是通过模块化设计和在感兴趣的区域中小于3 cnt/吨-年的投影背景来实现的。该实验目前正在使用其第一个浓缩探测器获取数据。
2015-11-02 nucl-ex physics.ins-det
Results of the LEGEND-200 experiment in the search for neutrinoless double beta decay
本研究通过LEGEND-200实验用HPGe探测器搜索⁷⁶Ge的0νββ衰变，结合已有实验数据确立了更高的半衰期观测下限，为验证中微子是否为马约拉纳粒子等提供关键依据。
2025-08-26 hep-ex 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
Li-containing scintillating bolometers for low background physics
我们介绍了锂基化合物作为测量辐射热计的性能，用于稀有衰变研究，如双β衰变和直接暗物质研究。这些化合物在安装在Granatori Nazionali del Gran Sasso（意大利）地下实验室的稀释冰箱中进行测试。利用不同的放射源研究了低温净化性能，并估算了可能用于下一代实验的内部污染物的放射性纯度水平。
2013-12-04 physics.ins-det
Growth and development of pure Li2MoO4 crystals for rare event experiment at CUP
基础科学研究所地下物理中心正在AMoRE实验的单晶中寻找100 Mo的无中微子双β衰变（0ν \b{eta} \b{eta}）。该实验需要纯闪烁晶体以最小化可能影响0ν \b{eta} \b{eta}信号的内部背景。在过去的几年里，我们一直在清洁环境的设施中生长和研究Li2MoO4晶体，以最大限度地减少晶体生长过程中的外部污染。在生长Li_（2100）MoO_4晶体之前，我们研究了用传统的直拉法生长Li_（2100）MoO_4晶体。我们使用不同的原材料生长了几种不同类型的Li2natMO4晶体，以最大限度地减少杂质。我们制备了用于铸锭生长的电熔Al2O3耐火材料。用高纯锗检测器和电感耦合等离子体质谱法测量生长晶体的纯度。结果表明，Li2MoO4晶体具有适合稀有事件实验的纯度水平。在这项研究中，我们提出了在CUP的Li2MoO4晶体的生长和它们的纯度。
2020-05-14 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Aluminum as a source of background in low background experiments
无中微子双β衰变将是理解中微子质量本质的关键。下一代高纯锗实验必须在衰变Q值附近的感兴趣区域内，以优于10^-5计数/（kg y keV）的本底率进行操作。因此，到目前为止，必须考虑不相关的背景来源。锗探测器表面的金属化一般用铝来完成。讨论了由这种金属化引入的22 Na、26 Al、226 Ra和228 Th衰变的背景。它表明，只有一个特殊的选择铝可以保持这些背景的贡献是可以接受的。
2011-05-18 hep-ex physics.ins-det
Status of the KATRIN experiment with special emphasis on source-related issues
卡尔斯鲁厄氚中微子实验KATRIN将允许对中微子质量尺度进行独立于模型的测量，预期灵敏度为0.2 eV/c^{2}（90% C. L.）因此，直接测量电子反中微子的质量将有助于澄清中微子在早期宇宙中的作用。KATRIN使用前所未有的能量分辨率为0.93 eV的高分辨率静电滤波器，对接近18.6 keV运动学终点的氚β衰变的电子光谱进行了光谱学研究。KATRIN将在KIT园区北部的卡尔斯鲁厄氚实验室建造。对于这种精确的质量测定，一个关键参数是来源在β活性和同位素纯度方面的稳定性。为此目的，KATRIN使用了一种几乎纯分子氚（95%）的强无窗气态氚源，其通量为每天40克氚，稳定在0.1%的水平。衰变电子通过超导磁体从放射源被引导到谱仪，而同时到谱仪的氚流率必须减少> 1 E14的因子。为了达到KATRIN的目标灵敏度，需要高能量分辨率以及高统计和低背景。串联光谱仪系统用于能量分析。输送部分由差动泵送系统（DPS 2-F）和低温泵送部分（CPS）组成。在DPS 2-F中，氚流将通过差分泵浦减少，而在CPS中，氚将被吸附在KATRIN束管内制备的预冷凝氩层上。为了确保源在0.1%水平上的所需稳定性，需要在源中注入稳定的氚。这是由封闭的氚循环完成的。注入气体的纯度和成分将通过激光拉曼光谱进行监测。
2012-01-26 hep-ex physics.ins-det
Pulse shape simulation for the reduced charge collection layer in p-type high-purity germanium detectors
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文提出了一种新的三维脉冲形状模拟方法，用于p型高纯锗探测器中减少电荷收集层的模拟，以提高低本底实验中对本底事件的识别和排除能力。
2026-03-09 physics.ins-det
First array of enriched Zn$^{82}$Se bolometers to search for double beta decay
在过去几年中进行的研发活动证明了ZnSe辐射热计在寻找无中微子双β衰变方面的潜力，推动了基于该技术的第一个大质量实验的实现：CUPID-0。$^{82}$ Se的同位素富集、Zn $^{82}$ Se晶体的生长以及光探测器的生产已经完成，实验目前正在意大利Gran Sasso国家实验室进行。在本文中，我们提出了测试的前三个Zn $^{82}$ Se晶体作为测量辐射热计操作的结果，我们证明，他们的性能方面的能量分辨率，背景抑制能力和固有的放射性纯度符合CUPID-0的要求。
2016-06-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Searching for $^{76}$Ge neutrinoless double beta decay with the CDEX-1B experiment
本研究在CJPL运行CDEX-1B探测器累积504.3 kg·天数据，通过反符合与MSE/SSE甄别将背景抑制23倍，测得$^{76}$Ge无中微子双β衰变半衰期下限为$1.0\times 10^{23}$年，对应有效马约拉纳中微子质量上限为3.2-7.5 eV。
2024-09-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Improved data analysis of the internal background measurements of 40Ca100MoO4 scintillation crystals
无中微子双β（0n2b）衰变实验的灵敏度主要取决于探测器的内本底，而内本底又取决于材料的纯度和本底事件的选择性。AMoRE（Advanced Mo based Rare process Experiment）合作计划使用40Ca100MoO4闪烁晶体作为探测器，用于寻找100Mo同位素的0n2b衰变。本文的目的是利用阳阳地下实验室的低本底装置对40Ca_（100）MoO_4闪烁元件的内本底进行进一步的研究。本文以40Ca_（100）MoO_4晶体本征本底测量的最新结果和分析数据为例，提出了本底事例选取的新方法，作为新技术应用的一个实例。
2013-04-16 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
Initial Results from the MAJORANA DEMONSTRATOR
无中微子双β衰变搜索试图确定中微子的性质，轻子破坏过程的存在，以及有效的马约拉纳中微子质量。{ \sc Majorana}协作组正在组装一组高纯度锗探测器，以寻找$^{76}$锗中的无中微子双β衰变。{ \sc Majorana Demonstrator}由总共44.8公斤（29.7公斤富含$^{76}$ Ge）的Ge探测器组成，分为两个模块，包含在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的低背景屏蔽中。{ \sc Demonstrator}的初始目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。在2015年开始试运行后，第一个探测器模块于2016年初开始生产物理数据。我们将讨论模块1调试和第一次物理运行的初步结果，以及完整的{ \sc Majorana Demonstrator}实验的状态和潜在的物理范围。该合作计划在2016年年中完成第二个探测器模块的组装，以开始整个阵列的全面数据生产。
2016-10-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of signal readout electronics for LEGEND-1000
大型浓缩锗无中微子$ββ$衰变实验（LEGEND）是一个未来的吨级实验计划，将以前所未有的灵敏度在同位素$^{76}$ Ge中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。为了在数据采集约10年后，在超过$10^{28}\,$年的半衰期达到预计的发现灵敏度，在无背景环境中操作至关重要。这可以通过使用诸如专用集成电路（ASIC）技术的高度集成的读出电子器件来支持。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC电荷敏感探测器，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。
2019-11-18 physics.ins-det
Monitoring of the operating parameters of the KATRIN Windowless Gaseous Tritium Source
卡尔斯鲁厄氚中微子（KATRIN）实验将通过接近18.6 keV氚β衰变终点的高精度光谱学测量中微子的绝对质量标度，灵敏度为$\m_ν$ = 200 meV/c $^2$。其无窗气态氚源（WGTS）是一种高强度（$10^{11}$ /s）和稳定性的β衰变源，其中30 K的高纯度分子氚在封闭回路中循环，年吞吐量为10 kg。为了限制系统效应，源的柱密度必须稳定在0.1%的水平。这需要大量的传感器仪器和专用的控制和监测系统，用于测量束管温度、注入压力、气体成分等参数。在这里，我们给出了这些系统的概述，包括一个专用的激光拉曼系统以及几个β衰变活动监测器。我们还报告了WGTS演示器和其他大规模测试实验的结果，这些实验证明了与系统学相关的所有参数都可以在0.1%或更好的水平上进行控制和监测。由于这些工作，WGTS系统可以控制在严格的范围内，使KATRIN实验探索中微子质量尺度的设计灵敏度。
2012-09-16 physics.ins-det
Status of the MAJORANA Demonstrator
MAJORANA协作组织正在建造MAJORANA演示器，这是一个超低本底、40公斤模块化高纯锗探测器阵列，用于寻找锗中的无中微子双β衰变。考虑到下一代吨级Ge基无中微子双β衰变搜索将探测反层次区域中的中微子质量尺度，演示器的主要目标是演示在2039 keV Q值周围的4 keV感兴趣区域中实现1计数/吨/年或以下的本底率的途径。讨论了演示器的当前状态，以及其完成计划。
2015-01-07 nucl-ex physics.ins-det
Search for Zero-Neutrino Double Beta Decay in 76Ge with the Majorana Demonstrator
\MJ \协作组正在操作一组高纯度Ge探测器，以搜索$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。\MJ \ \DEM \由44.1公斤的锗探测器（29.7公斤富含$^{76}$锗）组成，分成两个模块，包含在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的低背景屏蔽中。在这里，我们介绍了在施工、调试和全面运营开始期间采集的数据的结果。我们实现了前所未有的能量分辨率为2.5 keV的半高宽在\qval \和一个非常低的背景，没有观察到的候选事件在10公斤/年的富集锗曝光，导致在$1.9\times10^{25}$年（90\% CL）的半衰期的下限。这一结果限制了有效的马约拉纳中微子质量低于240至520 meV，这取决于所使用的矩阵元素。在我们的具有最低背景的实验配置中，背景是$4.0_{-2.5}^{+3.1}$计数/（FWHM t yr）。
2018-03-27 nucl-ex physics.ins-det
ZnO-based scintillating bolometers: New prospects to study double beta decay of $^{64}$Zn
本研究首次详细评估了7.2 g基于ZnO的低温闪烁量热计性能，利用热信号时间特性有效识别事件并测量了放射纯度，为搜索$^{64}$Zn双β衰变设定了限制，展现出10 kg规模实验达到$10^{24}$年灵敏度的潜力。
2023-04-11 nucl-ex physics.ins-det
The Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay (LEGEND)
对无中微子双β衰变（0 $νββ$）的观测将表明轻子数被破坏，揭示中微子是马约拉纳粒子，并提供中微子质量的信息。一个能够发现的实验覆盖了倒序区，有效的马约拉纳中微子质量为15 - 50 meV，将需要一个吨级的实验，具有良好的能量分辨率和极低的背景，在$\sim$ 0.1计数/（FWHM $\cdot$ t $\cdot$ yr）的水平在信号的区域。当前一代$^{76}$ Ge实验GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR利用具有0.12%的固有能量分辨率的高纯度锗探测器，在所有0 $νββ$实验的0 $νββ$信号区域中实现了超过一个数量级的最低背景。在这一成功的基础上，LEGEND合作已经形成，以追求吨级$^{76}$ Ge实验。该合作旨在开发一个0阶段的$νββ$实验计划，该计划在接近半衰期或$10^{28}$年时具有发现潜力，并酌情利用现有资源加快物理结果。
2017-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Calibration sources for the LEGEND-200 experiment
在寻找单色峰作为无中微子双β衰变的特征时，极好的能量分辨率和在衰变的$Q$值附近的超低背景是必不可少的。LEGEND-200实验用浸在液态氩中的富含$^{76}$ Ge的高纯锗探测器进行这样的研究。为了确定和监测锗二极管的能量标度和分辨率的稳定性，在晶体附近定期部署定制的低中子发射$^{228}$ Th源。在这里，我们描述的生产过程中的17个源可用于安装在实验中，测量他们的α和γ活动，以及确定的中子发射率与低背景的LiI（Eu）探测器在地下深处操作。由于$\left( 4.27 \pm 0.60_{\rm stat} \pm 0.92_{\rm syst} \right) \times 10^{-4} ~\text{n / (kBq$ \cdot $s)}$的通量比商业源的通量低大约一个数量级，与LEGEND-200中的其他背景源相比，中子诱导的本底率（主要来自$^{76}$ Ge的活化）可以忽略不计。
2023-02-01 nucl-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator Status and Preliminary Results
马约拉纳合作组织正在使用一组高纯度锗探测器寻找76锗中的无中微子双β衰变。无中微子双β衰变的测量被认为是检验中微子马约拉纳性质的唯一可行的实验方法。这种衰变的观测将意味着违反轻子数，中微子是马约拉纳性质，并提供关于中微子质量的信息。马约拉纳演示器包括44.1公斤p型点接触锗探测器（29.7公斤富含76锗），周围有一个低本底屏蔽系统。该实验实现了高效率的原料锗转换成探测器和前所未有的探测器能量分辨率为2.5 keV的半高宽在Q $_{ββ}$。Majorana合作项目于2016年开始获取物理数据。本文总结了演示器的关键建设方面，并显示了初步的结果，从初始数据。
2018-03-29 nucl-ex physics.ins-det
Machine learning-powered data cleaning for LEGEND: a semi-supervised approach using affinity propagation and support vector machines
提出一种基于亲和传播聚类和支持向量机分类的半监督机器学习方法，用于去除LEGEND实验中HPGe探测器捕获的非物理事件，物理事件牺牲率最大仅为0.024%，可加速LEGEND-200和LEGEND-1000的数据清洗。
2025-04-19 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
The Status and Initial Results of the MAJORANA DEMONSTRATOR Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子的性质、轻子破坏过程的存在和有效马约拉纳中微子质量方面起着重要作用。MAJORANA协作组组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。马约拉纳演示器由44.1公斤（29.7公斤锗-76富集）锗探测器组成，分为两个模块，安装在美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施的低本底屏蔽中。DEMONSTRATOR的初始目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。在2015年开始试运行后，第一个探测器模块于2016年初开始产生低背景数据。第二个探测器模块于2016年8月加入，开始整个阵列的运行。我们讨论了初始物理运行的结果，以及完整的MAJORANA DEMONSTRATOR实验的状态和物理范围。
2017-08-24 nucl-ex physics.ins-det
Simulation Study on the Discrimination of $0νββ$ Events from Single-Electron Events Using Orthogonal-Strip HPGe Detectors
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）
本研究通过模拟探讨了正交条状HPGe探测器在区分$0νββ$事件与单电子事件中的性能，发现优化条状间隔和晶体厚度可提高背景抑制效率。
2026-03-02 nucl-ex physics.ins-det
Perspectives of a single-anode cylindrical chamber operating in ionization mode and high gas pressure
本文研究单阳极圆柱形高压气体探测器在氩气和氙气中的电离模式性能，用于搜寻无中微子双贝塔衰变等稀有现象，在最高气压下两种气体均实现优于1.5% FWHM的能量分辨率。
2024-04-30 hep-ex physics.ins-det
Limits on uranium and thorium bulk content in GERDA Phase I detectors
高纯锗探测器本体中的$^{238}$ U、$^{235}$ U和$^{232}$ Th的内部污染是寻找$^{76}$ Ge无中微子双β衰变实验的潜在本底。通过寻找完整的衰变链和同一探测器中连续衰变之间的时间相关性，对来自GERDA第一阶段的数据进行了分析。对于$^{238}$ U、$^{235}$ U和$^{232}$ Th的长寿命子核素$^{226}$ Ra、$^{227}$ Ac和$^{228}$ Th，在几个nBq/kg的范围内的放射性上限已被导出。利用这些上限，估计了来自$^{226}$ Ra和$^{228}$ Th污染的感兴趣的能量区域中的背景指数，其满足未来吨级锗双β衰变实验的先决条件。
2016-11-18 nucl-ex physics.ins-det
Purification of molybdenum oxide, growth and characterization of medium size zinc molybdate crystals for the LUMINEU program
LUMINEU计划的目的是使用放射纯ZnMoO4晶体作为辐射热测量计，对100 Mo的无中微子双β衰变进行先导实验。高质量放射纯晶体的生长是一项复杂的任务，因为没有商业上可获得的具有所需纯度和放射性污染水平的钼化合物。本文讨论了高质量放射纯ZnMoO_4晶体生长所需的钼提纯和化合物合成方法。使用了双重升华（添加氧化锌）与随后在水溶液中重结晶（使用氧化锌作为捕收剂）的组合。用低热梯度提拉法生长了1.5kg的锌单晶，测试了其光学、发光、抗磁、热学和辐射热性能。
2013-12-12 nucl-ex physics.ins-det
Progress Toward A $2νββ$ Measurement For The Majorana Demonstrator
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个基于$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变（$0νββ$）实验。在桑福德地下研究设施的4850英尺的水平上，演示者操作着一系列高纯度p型点接触Ge探测器，这些探测器部署在一个分级的被动屏蔽和一个主动μ子否决系统中。本文研究了$^{76}$ Ge的双中微子双β衰变模式（$2νββ$）。对于Ge探测器，具有优越的能量分辨率（0.1%），这种模式构成的$0νββ$模式的背景可以忽略不计，即使是吨级的实验。然而，$2νββ$模式的测量允许对与$0νββ$和$2νββ$衰变模式两者相关的活动探测器质量、富集分数和脉冲形状鉴别切割进行仔细的系统检查。对$2νββ$形状的精确测量还允许搜索光谱失真，可能指示新的物理，包括$0νββχ$。目前正在构建一个完整的实验背景模型，使贝叶斯拟合测量的能谱和提取精确的$2νββ$谱和半衰期。
2017-11-20 physics.ins-det
Search for Pauli Exclusion Principle Violating Atomic Transitions and Electron Decay with a P-type Point Contact Germanium Detector
使用在Kimballton地下研究设施运行的p型点接触高纯锗探测器收集的89.5 kg-d数据，对违反Pauli不相容原理的K-α电子跃迁进行了搜索。在90% C. L时，跃迁寿命的下限为5.8x10^30秒。通过寻找在10.6 keV处的峰值来设定，该峰值由在跃迁之后存在的X射线和俄歇电子产生。为了寻找原子K壳层电子衰变为中微子的过程，也做了类似的分析，结果是在90 C. L时，衰变的下限为6.8x10^30秒。据估计，MAJORANA DEMONSTRATOR，一个44公斤的p型点接触探测器阵列，将寻找76-Ge的无中微子双β衰变，可以改善这些排除限制的数量级后，三年的操作。
2016-10-19 nucl-ex physics.ins-det
Testing the Ge detectors for the MAJORANA DEMONSTRATOR
高纯度锗（HPGe）晶体将用于MAJORANA演示器，在那里它们既作为无中微子双β衰变的源又作为探测器。了解HPGe晶体的性能是实验的关键。正在研究各种晶体性质，包括基本性质，如能量分辨率，效率，均匀性，电容，漏电流和晶轴取向，以及更复杂的性质，如脉冲形状和死层和过渡层分布。在本文中，我们将介绍我们的测量，表征HPGe晶体。我们还将讨论我们的模拟包的检测器表征设置，并表明，额外的信息可以从数据模拟比较提取。
2014-04-29 nucl-ex physics.ins-det
Development of large-volume $^{130}$TeO$_2$ bolometers for the CROSS $2β$ decay search experiment
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；National Research Center Kurchatov Institute（库尔恰托夫国家研究中心）；Institute for Nuclear Research of NASU（乌克兰国家科学院核物理研究所）；INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）
开发大体积$^{130}$TeO$_2$热探测器用于CROSS双β衰变实验，通过纯化工艺提升纯度并验证性能。
2024-07-24 nucl-ex physics.ins-det
An improved upper limit on the neutrino mass from a direct kinematic method by KATRIN
我们报告了2019年春季卡尔斯鲁厄氚中微子实验KATRIN的第一个为期四周的科学运行的中微子质量测量结果。来自高纯度气态分子氚源的β衰变电子通过高分辨率MAC-E过滤器进行能量分析。在18.57 keV的运动学端点附近的一个窄区间内，积分电子谱的拟合给出了$(-1.0^{+0.9}_{-1.1})$ eV $^2$的有效中微子质量平方值。由此，我们得出中微子绝对质量标度的上限为1.1 eV（90 $\%$置信水平）。该值与KATRIN灵敏度一致。它改善了以前的质量限制，从运动学测量的几乎一个因素的两个，并提供了模型独立的输入结构形成的宇宙学研究。
2019-09-13 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
