探测暗物质晶体的核反冲刻度实验

Nuclear recoil events of neutron elastic scattering are used to scale the response for dark matter direct detection detector. Quenching factor is an important parameter for the inorganic scintillation crystal experiments. Data is still confusing for the measurement of this parameter. We found that the quenching factor of doped scintillation crystals is larger by an order of magnitude. Whereby there are three orders of magnitude error for the lower limit of the cross section. For the present situation, this project will use the new neutron elastic scattering experiment design, and reasonable data analysis, to accurate measure the quenching factors of CsI(Tl), NaI(Tl) and CsI(Na) scintillation crystals using for dark matter searches.

直接探测暗物质的实验，用中子弹性散射的核反冲事例刻度探测器对暗物质信号的响应,淬灭因子- - 核反冲相对于γ的光产额，对观测闪烁光信号的无机闪烁晶体实验，是一个重要的参数。至今对该参数的测量仍然是数据混乱，我们发现以往掺杂闪烁晶体的淬灭因子大了一个量级,由此参数的不确定性导致的对暗物质测量截面的下限有3数量级的误差。针对该现状，本课题将采用新的中子弹性散射实验设计，通过合理的数据分析，对CsI(Tl)、NaI(Tl)和CsI(Na)等暗物质实验用闪烁晶体的淬灭因子进行精确测量。

1，.研究CsI(Na)晶体探测暗物质达到的目的. 以CsI(Na)晶体作为探测器，探测暗物质粒子与CsI的核反冲事例，以中子弹性散射（核反冲）作为刻度事例，获得相关的探测核反冲事例的敏感性（光电子产额pe/KeV）,探测核反冲阈值（KeVn），及n/gamma排斥比。.2，.CsI(Na)晶体探测核反冲的探测技术（原创）.大质量的暗物质与核的弱作用（弹性碰撞）形成靶核反冲，能量沉积比较ｅ,gamma 的作用有明显的局域性，在CsI(Na)闪烁晶体中的发光为本征晶体（纯CsI）发光为主，ｅ,gamma 作用的大尺度能量沉积为杂质Na离子发光为主。常温下，纯CsI的发光很弱，在接近液氮温度有很强的发光，设置探测器在此温度下工作，可以对核反冲事例有强的敏感性，又能通过双发光的差别对ｅ,gamma本底事例进行甄别。.3，.40Kg CsI(Na)大晶体的模型测量.4，.关键问题之一：低能发光非线性. 低能下小于5KeV，ｅ,gamma 沉积能量的局部性是否有本征晶体发光比列提高，导致低温下发光放大，无法达到低能区无法排斥ｅ,gamma本底事例。研究的方法，常温下通过测量晶体的低能发光非线性观察。.5，.关键问题之二：核反冲事例的淬灭因子. 对于核反冲事例的发光强度以中子弹性散射事例刻度，但由于实验环境，中子源（束）伴随有大量的gamma 本底，实验中除中子的弹性散射外，伴随有更多的中子非弹散射和gamma散射事例。.以上实验基本完成，均有结果。