5 Исследование редких распадов и процессов в низкофоновых

5 Исследование редких распадов и процессов в низкофоновых условиях
5.1 Участие в международном эксперименте GERDA по поиску
безнейтринной моды двойного бета-распада изотопа 76Ge
Выполнена первичная обработка данных первой серии основных измерений в
эксперименте GERDA. Показана возможность дискриминации многоточечных событий в
коаксиальных Ge-детекторах с эффективностью 50%, при потере не более 10%
одноточечных событий. Выявлена возможность дискриминации сигналов от альфа-частиц
в Ge-детекторах. Осуществлены две командировки сотрудника ЛНФИ (Гангапшев А.М., с
10 апреля по 10 июня 2012г., с 19 октября по 10 декабря, пребывание в Германии и Италии
оплачивалось
принимающей
стороной)
в
Германию
(MPI-K,
Heidelberg)
для
непосредственного участия в Фазе №1 эксперимента. Участвовал в совещании по анализу
данных тестовых измерений с новыми Ge-детекторами специально изготовленных для
второй фазы эксперимента. С 15 апреля по 5 июня, а так же с 25 октября по 5 декабря
находился в Гранн-Сассо (LNGS, Gran-Sasso, Italy) в качестве дежурного-физика на
установках GERDA и LArGe. Фаза №1 эксперимента продолжается.
5.2 Исследование радиоактивных загрязнённостей различных материалов
На низкофоновых спектрометрах с ППД измерены спектры фонов от следующих
материалов: 1) различные образцы меди, 2) кристаллы LiF, 3) образцы стали, 4)
пластический сцинтиллятор, который предполагается использовать в поектируемом
детекторе геонейтрино с массой сцинтиллятора не менее 5000 тонн (активность изотопов:
40K - 4.9≤мБк/кг, 208Tl - 0.36≤мБк/кг, 214Bi - 1.2≤мБк/кг, 228Ac - 1.0≤мБк/кг), 5) кристалл
NaI(Tl) массой 267г (активность радиоактвных примесей в кристалле составила 40K ≤1,4*10-2 Бк/кг , 208Tl - ≤9,1*10-4 Бк/кг , 214Bi - ≤1,8*10-3 Бк/кг , 228Ac - ≤2,5*10-3
Бк/кг), 6) кристалл NaI(Tl) массой 270г. (активность радиоактвных примесей в кристалле
составила 40K - ≤2,8*10-2 Бк/кг , 208Tl - ≤1,9*10-3 Бк/кг , 214Bi - ≤2,1*10-3 Бк/кг , 228Ac ≤(2,3± 2,1)*10-3 Бк/кг). По результатам измерений и расчетам c помощью пакета GEANT-4
определено содержание радиоактивных изотопов в образцах.
5.3 Новый этап эксперимента по поиску 2К-захвата в 78Kr и 124Xe
Выполнены измерения с образцом Xe-ест. Продолжается подготовка образца
ксенона, обогащённого по изотопу Xe-124. Выполнены измерения для экспериментальной
проверки
характеристик
излучений,
возникающих
при
заполнении
2К-вакансий,
созданных в оболочке атома различными процессами. Продолжается обработка и анализ
накопленной информации. Экспериментальная установка полностью демонтирована и
61
перенесена в из ЛГГНТ в НЛГЗ-4900. После завершения монтажа экспериментальной
установки выполнены измерения по поиску 2К-ионизации одного атома одним гаммаквантом. Детектор заполнен криптоном естественного состава (с Kr-71). Облучение газа
производилось источником Cd-109 с энергией гамма-квантов 88кэВ. При вероятности 2Кионизации одного атома одним гамма-квантом равной 4*10-4 от однократной ионизации
на к-оболочке ожидаемая статистика ожидаемого процесса составляет ~10000 событий.
Начаты основные измерения по пограмме поиска 2К-захвата 124Xe, детектор заполнен
образцом естественного ксенона с извлечёнными лёгкими изотопами.
5.4 Создание воздушной ионной камеры высокого давления для измерения
содержания 222Rn в подземных условиях
Завершено изготовление всех трёх ионных камер высокого давления (ИКВД),
также проверены их рабочие характеристики при нормальном давлении. Продолжается
проверка стабильности работы регистрирующей электроники и разработка конструкции
прибора с ИКВД на основе электронных узлов изготавливаемых промышленностью.
5.5 Изучение вариаций потока тепловых нейтронов природного
происхождения в подземной лаборатории с помощью детекторов на основе
тонкого сцинтиллятора из ZnS(Ag) с добавками 6LiF
Создана установка из 4-х детекторов тепловых нейтронов на основе тонкого
сцинтиллятора ZnS(Ag) с добавкой 6LiF ~0,5м2 каждый, которая расположена в подземной
лаборатории НЛГЗ-4900. Выполнена проверка рабочих характеристик детекторов. После
завершения тестовых и калибровочных измерений начаты основные измерения. За 2012г.
набрана статистика за ~4000 часов живого времени измерений. Результаты обработки
данных за первые 665 часов измерений доложены на Всероссийской научно-практической
конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле» (Абхазия, Новый Афон,
13-21 сентября 2012г.). Измерения продолжаются.
5.6 Участие в международном эксперименте AMORE по поиску
безнейтринного двойного бета-распада изотопа 100Mo
В рамках проекта измерена удельная активность Ra-226 в образцах исходных
изотопообогащённых компонентов 40CaCO3 и 100MoO3, элементах технологической
оснастки и в сцинтилляционном элементе 40Са100МоО4. Затем на заводе ФОМОСМатералс
из
этих
компонентов
был
изготовлен
кристалл
молибдата
кальция
(40Са100МоО4) массой 495г. Измеренная в ЛНФИ активность радиоактивных примесей в
кристалле составила 40K - ≤1,1*10-2 Бк/кг , 208Tl - (9,7±3,6)*10-4 Бк/кг , 214Bi - (8,9 ±
62
1,8)*10-3 Бк/кг , 228Ac - ≤2,2*10-3 Бк/кг. Также в рамках данной темы были выполнены
измерения радиационной чистоты следующих образцов: два неизотопообогащённых
кристалла (сцинтилляционных элемента) CaMoO4 №48ББ-1-3 (658гр) и №51ББ-1-3
(661гр), Пентаоксид ниобия. Работы по проекту продолжаются.
5.7 Экспериментальная проверка стабильности периода полураспада альфаактивного ядра 214Po
После калибровки частоты преобразования двух плат цифровых осциллографов, и
выявления их идентичности, измерения на установках «Тау1» и «Тау2» были продолжены,
параллельно шла обработка накопленной информации. Изготовлены два новых 4pисточника на подложке из лавсана толщиной 3.5мкм с активностью ~40Бк. Изготовлена
новая регистрирующая система из сцинтилляционных детекторов с источником внутри и
вставлена в установку ТАУ-2 вместо старой. Темп счёта детекторов увеличился в 3 раза
(до ~12Гц). Установка ТАУ-1 перенесена из камеры «КАПРИЗ» (2000м в.э.) в камеру
НЛГЗ-4900 (4900м в.э.), собрана новая защита. Продолжен набор статистики на обеих
установках. Затем, для установки Тау1 взамен сцинтилляционного детектора из 2-х
склеенных дисков пластического сцинтиллятора и нанесённого 226Ra, изготовлен
детектор из 2-х ПБ ППД альфа-частиц и герметично размещённого между ними
изолированного 4p альфа-источника 226Ra. Проводятся работы по восстановлению
работоспособности установки Тау1. Разработана методика измерения фоновой подложки
под экспериментальной кривой распада 214Po. Разработана схема сумматора, начато его
изготовление.
5.8 Исследование возможностей постановки эксперимента по поиску WIMP с
помощью сцинтилляционного детектора на основе кристаллов LiF
На низкофоновом спектрометре на основе кристалла сверхчистого германия в
подземной лаборатории НЛГЗ-4900 измерена активность радиоактивных примесей в
образце порошка LiCl, который предполагается использовать для производства кристаллов
LiF. Активность образца составила: 40K - 0.23±0.02Бк/кг, 208Tl - 0.79±0.75мБк/кг, 214Bi 9.3±2.1мБк/кг, 228Ac - 6.5±3.0мБк/кг.
5.9 Исследование содержания изотопа 14C в жидких органических
сцинтилляторах
Выбрано место в лаборатории НИКА под проектируемую низкофоновую
установку для измерений по данной теме. Подготавливается пассивная защита для
сцинтилляционного детектора, комплектуется электроника.
63