Изучение свойств монокристаллов 40Ca100MoO4 и изготовленных на их основе сцинтилляционных элементов криогенного детектора для поиска безнейтринного двойного бета-распада изотопа 100Mo

• Автор: Ханбеков, Никита Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Безнейтринный двойной бета распад

1.1 Краткая история исследований 0у2р-распада

1.2 Теоретические основания поисков 0у2(3-распада

1.2.1 Особенности процесса и его вероятность

1.2.2 Иерархия масс нейтрино

1.2.3 Чувствительность эксперимента по поиску 0у2Р-распада

1.3 Экспериментальные поиски двойного бета-распада

1.3.1 Результаты поисков 2у2Р-моды

1.3.2 Современный статус поисков 0у2р-распада

1.3.3 Действующие и планируемые эксперименты по поиску 0п2р-распада
1.4 100Мо как рабочий изотоп для эксперимента по поиску 0у2р-распада
Глава 2. Монокристаллы 40Са100МоО4 для эксперимента по поиску 0у2р-распада изотопа 100Мо
2.1 Свойства сцинтилляционных монокристаллов 40Са100МоО4И преимущества их использования в эксперименте по поиску 0у2р-распада изотопа 100Мо
2.2 Механизм сцинтилляции в кристаллах СаМоСД
2.3 АМоКЕ - эксперимент по поиску 0у2Р-распада изотопа 100Мо с криогенным детектором на основе монокристаллов 40Са100МоО
2.3.1 Сцинтилляционный болометр
2.3.2 Детектор АМоЯе
2.4 Фон в эхссперименте по поиску 0у2р-распада изотопа 100Мо
2.4.1 Фон от естественных изотопов и/Тй рядов
2.4.2 Фон от 2у2р-распада изотопов 48Са и 100Мо
2.4.3 Фон от нейтронов, космических мюонов и космогенных изотопов
2.5 Производство и очистка исходных компонент и шихты для роста монокристаллов 40Са100МоО
2.5.1 Удаляемые изотопы и контроль их содержания
2.5.2 Производство изотопов 100Мо и 40Са
2.5.3 Глубокая очистка соединений кальция СаСОз и Са(НСОО)
2.5.4 Доочистка исходных компонент и синтез шихты 40Са100МоО
2.6 Процесс производства монокристаллов 40Са100МоО4и сцинтилляционных элементов на их основе
Глава 3. Характеризация образцов монокристаллов 40Са100МоО
3.1 Измерения относительного световыхода образцов монокристаллов 40Са100МоО4 при комнатной температуре
3.2 Измерение относительного световыхода 40Са100МоО4 в температурном диапазоне 8-295 К
3.3 Измерение показателя ослабления (прозрачности) монокристаллов 40Са100МоО
3.4 Абсолютный световыход монокристаллов 40Са|00МоО
3.4.1 Методика измерений
3.4.2 Измерения и моделирование
3.4.3 Определение абсолютного световыхода 40Са100МоО
3.4.4 Сравнение с другими измерениями
3.5 Измерение удельной гамма-активности монокристаллов 40Са100МоО4на полупроводниковом детекторе
Глава 4. Исследование внутреннего фона сцинтилляционных элементов СБ28, СБ29 и С
4.1 Установка для измерений внутреннего фона сцинтилляционных элементов в подземной лаборатории ЯнгЯнг
4.2 Структура данных и их первичная обработка
4.2.1 Сигналы от СЭ
4.2.2 Некорректно записанные сигналы
4.2.3 Сигналы кристаллов Се!

4.3 Калибровочные измерения СЭ
4.4 Методы обработки данных измерений внутреннего фона СЭ СБ28, СБ29 и С
4.4.1 Альфа-бета разделение
4.4.2 Время-амплитудный анализ
4.4.3 Отбор сигналов с наложениями
4.5 Индекс фона СЭ С35 и СБ29, и чувствительность 0у2(3 эксперимента
4.6 а/р отношение
Заключение
Литература

Рис. 10. Схема двойного (3-распада изотопа 100Мо.
Одним из важнейших преимуществ 100Мо с точки зрения эксперимента по поиску 0у2(3-распада является высокая энергия (Зр-перехода, равная 3034.4 кэВ [59]. Чем выше энергия, тем больше вероятность процесса, поскольку интеграл фазового пространства Gqv Оу2[3-распада в формуле (5) пропорционален Qj^. Для изотопа 100Мо значение G0v одно из наибольших среди 35 изотопов 2р'-распадчиков [17, 60]. Расчётные значения периода полураспада 0у2Р-моды в зависимости от возможных значений эффективной массы нейтрино можно найти на рисунке 5 работы [59]. Кроме того, с точки зрения эксперимента, высокое значение Qpp снижает проблему фона, поскольку естественный радиоактивный фон резко падает при энергии выше 2615 кэВ
ООО Л’ЗЛ
(энергия у-квантов от распада Т1 из цепочки Th).
Естественное содержание изотопа 100Мо в молибдене составляет 9.82(5)% [61], однако ещё одним важным преимуществом 100Мо является возможность обогащения им молибдена до уровня выше 95% с помощью центрифужного метода. Кроме того возможно производство изотопа в количестве сотен килограмм, необходимых для эксперимента.
Недостатком изотопа является относительно низкое значение периода полураспада 2у2(3-распада Ту2 = (7.1 ± 0.4) х 1018 лет [37], что означает