基于新型高纯锗探测器的地下低本底γ能谱测量关键技术问题研究

At present, the extremly low background experiments, including direct dark matter detection, neutrino-less double beta decay measurement and so on, are important and basic research problems of particle physics and astrophysics. These extremly low background experiments are searching very weak signals of physical events, which are very sensitive to radioacitive background of environment and experiment devices. The core technical problem is how to achieve as low background as possible. Studying key techniques of underground gamma-ray spectrometry, to screen and measure the radionulides' concentration within materials and components of experiment, plays an very important role and is the key technical section of these extremly low background experiments.. Using underground low background gamma-ray counting facility in China Jinping Underground Laboratory, this project will try to study pulse shape simulation and discrimination method, in order to understand characteristics of pulse shape generated in new type broad energy germanium detector. Then we will try to establish pulse shape simulation and analysis platform, form background supressing method and improve our underground low background mesurement skill. With our study on key technical problems of underground low background gamma-ray spetrometry with new type HPGe detector, we hope to effectively support demands of material screening and mesurement for frontier physical experiments in China.

暗物质直接探测、无中微子双β衰变测量等极低本底实验是当今粒子物理学、天体物理学等领域的重大基础研究问题，具有非常重要的科学意义。这些极低本底实验所要寻找的物理事件信号极其微弱，对环境及实验装置自身的放射性本底极端敏感，如何达到尽可能低的实验本底是该类实验的核心技术问题。研究地下低本底γ能谱测量关键技术，筛选并测量实验所用材料和元器件的放射性核素含量，是该类极低本底物理实验的关键技术环节，具有非常重要的意义。. 本项目拟依托中国锦屏地下实验室和地下低本底γ能谱测量装置，基于新型宽能高纯锗探测器，开展脉冲波形模拟、甄别方法研究，理解和掌握宽能高纯锗探测器中不同类型物理事例产生脉冲波形的特征，建立脉冲波形模拟和分析平台，形成脉冲波形本底抑制方法，以提升地下低本底γ能谱测量能力，为我国自主开展前沿物理实验提供材料筛选与测量能力保障。

暗物质直接探测、无中微子双β衰变测量等极低本底实验是当今粒子物理学、天体物理学等领域的重大基础研究问题，具有非常重要的科学意义。这些极低本底实验所要寻找的物理事件信号极其微弱，对环境及实验装置自身的放射性本底极端敏感，如何达到尽可能低的实验本底是该类实验的核心技术问题。研究地下低本底γ能谱测量关键技术，筛选并测量实验所用材料和元器件的放射性核素含量，是该类极低本底物理实验的关键技术环节，具有非常重要的意义。.本项目搭建两套用于探测器表征的准直、定位装置，一套脉冲波形高速采样和处理系统；完成了对CJPL-GeTHU2低本底BEGe探测器的表征；建立了一套针对BEGe探测器的规范化脉冲波形模拟流程；开发了2种基于脉冲波形分析的本底抑制方法，进一步压低了GeTHU2的本底水平，将达到相同MDA的测量时间缩减到之前的65%，实现了对γ谱分析性能的优化。相关成果发表论文10篇，国内外会议邀请、大会、口头报告4次，培养博士研究生1名，为我国自主开展暗物质探测、无中微子双β衰变测量、地下核天体物理等重大前沿物理实验研发了优越的材料筛选和测量技术。