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宇宙线活化后锗晶体对探测器的影响研究

李新颖  
【摘要】:最近的几年探测暗物质已经成为宇宙学和物理学研究中最前沿的课题之一,它必将成为最热门的研究。对暗物质的探测会使我们更近一步的认识宇宙的结构及其形成的过程,由此暗物质的研究将是非常有意义的。在众多被预测的暗物质理论模型中,弱相互作用重粒子(WIMPs)被认为是重要的候选者。 我国借助于四川锦屏山优异的自然条件,建立了第一个极深地下室——中国锦屏地下实验室(CJPL)。2400米的岩石垂直覆盖深度使得中国的实验室具备了最优越的条件,我国极低本底实验也正式开始了研究。极厚的岩石层以及实验室内部的屏蔽体可以有效地屏蔽宇宙线及其次级粒子的本底影响。但在海平面上宇宙射线激活探测器材料产生的本底,因为存在于实验室的最中心不能被有效地屏蔽,这将成为这类实验的一大隐患,实验材料本身存在的放射性对探测器的影响将是不可忽略的。 高纯锗(HPGe,86%76Ge和14%74Ge)在制造和运输过程中长时间暴露在宇宙线中。在这些过程中,宇宙线活化现象将在HPGe晶体中产生大量的放射性元素。HPGe材料最频繁地在超低放射性本底的实验被使用,那么HPGe被活化产生的影响将是不可忽略的。因此,估算宇宙线活化HPGe晶体产生的放射性对探测器本身的影响是我的工作目标。在本文中根据已知的宇宙线活化HPGe晶体产生的产率为前提,对被活化了的锗晶体在自身内部产生的射线以及在0~12keV的X射线产生的本底水平进行了估计。这些结果可以为实验室去除本底提供参考。


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