暗物质探测液氙主动屏蔽反符合技术研究-Indico.PDFVIP

中国科学院高能物理研究所 INSTITUTE OF HIGH ENERGY PHYSICS 暗物质探测液氙主动屏蔽反符合 技术研究 报告人 ：张烜 孙希磊 张烜 李春阳 高能所实验物理中心探二组 核探测与核电子学国家重点实验室 2014 年年会 2014年4 月24 日 主要内容 • 项目背景 • 模拟结果 • 实验设计 • 组装进 • 下一步工作 • 总结 1 项目背景 项目背景 CsI(Na)晶体 液氙屏蔽层 暗物质探测 研究目标 作用 简介 2 项目背景 • CsI(Na)晶体暗物质探测简介 – gamma，掺杂Na发光，慢信号 – 核反冲，CsI发光，快信号 – 降低温度，CsI光产额↑，Na光产额↓ – -110℃时，光电子数大于20p.e.时，对γ本底的排斥能 力可达10-9 – 晶体潮解时，潮解表层gamma成快信号，事例污染 无法粒子鉴别 3 项目背景 • 液氙屏蔽层作用 – 主动自屏蔽外部本底 • 较高密度：3g/cm3 • 光产额较高：40photon/keV • 发光波长(178nm)与晶体(310nm/415nm)明显不同 – 反符合排除晶体表层康普顿散射事例 – 晶体与PMT之间光学耦合 • 对晶体发光310nm折射率1.42，比硅油略小 – 均匀冷却晶体 • -110摄氏度与CsI(Na)晶体工作温度区间相符 4 项目背景 • 研究目标 – 设计出采用液氙主动屏蔽反符合的暗物质探 测器结构 – 研制一套小型液氙低温系统，掌握液氙探测 器的关键技术 5 模拟结果 模拟结果 本底模拟 液氙屏蔽层光 低温保持器热 收集效率模拟 力学仿真 • 确定液氙屏蔽 层厚度 • 估算能量阈值 • 验证系统可达 到所需低温 • 估计屏蔽能力