Measurement of intrinsic radioactive backgrounds from the 137Cs and U/Th chains in CsI(Tl) crystals

The inorganic CsI(Tl) crystal scintillator is a candidate anti-compton detector for the China Dark matter Experiment. Studying the intrinsic radiopurity of the CsI(Tl) crystal is an issue of major importance. The timing, energy and spatial correlations, as well as the capability of pulse shape discrimination provide powerful methods for the measurement of intrinsic radiopurities. The experimental design, detector performance and event-selection algorithms are described. A total of 359×3 kg-days data from three prototypes of CsI(Tl) crystals were taken at China Jinping Underground Laboratory (CJPL), which offers a good shielding environment. The contamination levels of internal isotopes from ¹³⁷Cs, ²³²Th and ²³⁸U series, as well as the upper bounds of ²³⁵U series are reported. Identification of the whole α peaks from U/Th decay chains and derivation of those corresponding quenching factors are achieved.     

掺钆液闪中子探测器的研制

中子在探测器中能产生与暗物质粒子(WIMPs)类似的核反冲信号,对于低背景的暗物质直接探测实验,精确测量和排除中子的干扰尤其重要。为测量中国锦屏地下实验室(CJPL)中子本底的通量,研制了高效的、具有很强"中子-伽马"分辨的掺钆液闪快中子探测器。介绍了掺钆液闪中子探测器的研制和性能,包括探测器形状和尺寸的设计,液体闪烁体类型、光电倍增管型号以及液闪容器材料的选择,探测器的伽马能量刻度以及中子与伽马信号的甄别。用Am-Be中子源对探测器进行探测效率刻度,得到阈值为0.2 MeV等效电子能量的中子探测效率为(6.30±0.30)%,满足中国锦屏地下实验室对中子通量测量的要求。     

国际地下实验室发展综述

地下实验室是开展粒子物理学、天体物理学及宇宙学等领域一些重大基础性前沿课题的重要研究场所和良好的低本底环境,建设和发展地下实验室对于一个国家的基础科学研究具有重要科学意义.目前,国际上许多国家都已经建立起地下实验室,而中国一直没有很好的地下实验室,特别是极深地下实验室.2009年,清华大学与二滩水电开发有限责任公司开展战略合作,利用锦屏山隧道建立中国首个世界最深的地下实验室--中国锦屏地下实验室(China Jinping Underground Laboratory,CJPL),并于2010年12月12日正式启用.中国锦屏地下实验室的建成,标志着中国已经具备开展物理学重大基础前沿科学研究的自主地下实验平台,对于推动我国相关领域的重大基础前沿课题的自主研究意义重大.文章对国际上一些重要地下实验室的情况进行了介绍,并对中国锦屏地下实验室的基本情况进行了介绍.     

A Monte Carlo study for the shielding of γ backgrounds induced by radionuclides for CDEX

The CDEX (China Dark matter EXperiment) Collaboration will carry out a direct search for WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) using an Ultra-Low Energy Threshold High Purity Germanium (ULE-HPGe) detector at the CJPL (China JinPing deep underground Laboratory). A complex shielding system was designed to reduce backgrounds and a detailed GEANT4 Monte Carlo simulation was performed to study the achievable reduction of γ rays induced by radionuclides and neutron backgrounds by D(γ,n)p reaction. Furthermore, the upper level of allowed radiopurity of shielding materials was estimated under the constraint of the expected goal. Compared with the radiopurity reported by other low-background rare-event experiments, it indicates that the shielding used in the CDEX can be made out of materials with obtainable radiopurity.     

A prototype of a high rating MRPC

Six-gap resistive plate chamber （MRPC） prototypes with semiconductive glass electrodes （bulk resistivity ～ 10^10Ω·cm） were studied for suitability in time-of-flight （TOF） applications at high rates. These studies were performed using a continuous electron beam of 800 MeV at IHEP and an X-ray machine. Time resolutions of about 100 ps and efficiencies larger than 90% were obtained for flux densities up to 28 kHz/cm^2.     

多气隙电阻板室抗辐照性能研究

给出了为RHIC-STAR飞行时间探测器设计的多气隙电阻板室(MRPC)的辐照实验结果. 实验采用100mCi⁶⁰Co γ源, 采用不同的剂量率对MRPC进行辐照. 一个室在大剂量率2.87×10^－2Gy/h下辐照了24h后, 其性能如噪声计数率, 暗电流等均大大退化. 另一个室在相对低剂量率5.31×10^－4Gy/h下辐照了530h, 其性能没有见到任何变坏. 实验的目的是为了了解这种探测器在几年的运行中经过大剂量的辐照后的性能变化情况.     

长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的能量重建

提出了用于TEXONO实验中双端读出的长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的两种粒子能量重建方法———“算术平均值能量重建法”和“几何平均值能量重建法”,讨论了两种算法的理论依据和计算方法,并对两种算法进行了比较     

CsI(Tl)晶体中反冲Cs和I核Quenching?Factor的测量

许多实验对用CsI(Tl)闪烁晶体作为探测器来寻找和探测暗物质的可行性进行了研究.本工作利用8MeV单能中子轰击CsI(Tl)晶体探测器来研究Cs核和I核的QuenchingFactor.在数据处理中,运用脉冲形状甄别(PSD)方法来分辨反冲核信号和本底信号.实验结果表明,在7keV到132keV的能区中,Quench ingFactor随着反冲核能量的减少而增加.在探测暗物质的实验中,这一性质对于CsI(Tl)晶体探测器获得较低的能量阈值是很有利的.     

CsI（TI）晶体中反冲Cs和I核Quenching Factor的测量

许多实验对用CsI(Tl)闪烁晶体作为探测器来寻找和探测暗物质的可行性进行了研究。本工作利用8MeV单能中子轰击CsI(Tl)晶体探测器来研究Cs核和I核的Quenching Factor。在数据处理中，运用脉冲形状甄别（PSD）方法来分辨反冲核信号和本底信号。实验结果表明，在7keV到132keV的能区中，Quenching Factor随着反冲核能量的减少而增加。在探测暗物质的实验中，这一性质对于CsI(Tl)晶体探测器获得较低的能量阈值是很有利的。     

低能量阈高纯锗探测器用于暗物质探测实验研究

一个位于韩国江原道襄阳郡地下实验室的暗物质WIMP探测实验中, 采用了低能量阈高纯锗探测器, 带有碘化铯晶体反符合探测器作为主动屏蔽体. 整个系统设置和能量标定已经完成, 并且已经积累了约155d的本底数据. 还应用外置伽玛源和中子源进行了实验, 以判断本底的来源. 介绍了数据的分析和初步结果, 并给出了实验诱人的前景.