Сцинтилляционные детекторы CsI и SrI₂ (Eu) со съемом сигнала кремниевыми фотоумножителями с порогом регистрации ниже 200 эВ

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Обсуждаются концепции детекторов из неорганических сцинтилляторов CsI(pure) и SrI2(Eu) со съемом светового сигнала матрицами кремниевых фотоумножителей. Данные детекторы предполагается использовать при низких температурах для регистрации сигналов со сверхнизким энерговыделением. Приводятся результаты измерения светосбора прототипов детекторов. Получены удельные светосборы на уровне 30–40 фотоэлектронов на один кэВ выделенной в детекторах энергии. Исследованы зависимости тепловых шумов и оптической связи кремниевых фотоумножителей от температуры. Показано, что использование детекторов при отрицательных температурах позволяет эффективно подавить шумы фотодетекторов и обеспечить порог регистрации на уровне нескольких фотоэлектронов. Данные детекторы могут быть востребованы в различных фундаментальных и прикладных областях, в частности, в физике низкоэнергетичных нейтрино.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. Г. Баранов

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Author for correspondence.
Email: saip07@mail.ru
Russian Federation, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

A. П. Ивашкин

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: saip07@mail.ru
Russian Federation, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27

С. A. Мусин

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: saip07@mail.ru
Russian Federation, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

Г. Х. Салахутдинов

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: baranov@inr.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

A. О. Стрижак

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: saip07@mail.ru
Russian Federation, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

References

  1. Юхимчук А.А., Голубков А.Н., Максимкин И.П. и др. // Физмат. 2023. Т. 1. №1. С. 5.https://doi.org/10.56304/S2949609823010057
  2. Akimov D., Berdnikova A., Belov V. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2016. V. 675. P. 012016.https://doi.org/10.1088/1742-6596/675/1/012016
  3. Collar J.I., Fields N.E., Hai M., Hossbach T.W., Orrell J.L., Overman C.T., Perumpilly G., Scholz B. // Nucl. Instrum. Meth. 2015. V. 773. P. 56.https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.11.037
  4. Aalseth C.E., Barbeau P.S., Colaresi J. et al. // Phys. Rev. 2013. V. 88. P. 012002.https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.012002
  5. Beda A.G., Brudanin V.B., Egorov V.G., Medvedev D.V., Shirchenko M.V., Starostin A.S. // Phys. Part. Nuclei Lett. 2010. V. 7. P. 406.https://doi.org/10.1134/S1547477110060063
  6. Moszynski M, Balcerzyk M., Czarnacki W. // NIM. 2005. V. 537. P. 357.https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.08.043
  7. Ding K., Chernyak D., Liu J. // Eur. Phys. J. C. 2020. V. 80. P. 1146.https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-08712-2
  8. Lewis C.M., Collar J.I. // Phys. Rev. C. 2021. V. 104. P. 014612.https://doi.org/10.1103/PhysRevC.104.014612
  9. Liu F., Fan X., Sun X., Liu B., Li J., Deng Y., Jiang H., Jiang T., Yan P. // Sensors. 2022. V. 22. P. 1099.https://doi.org/10.3390/s22031099
  10. Boulay M.G., Camillo V., Canci N. et al. // Front. Phys. 2023. V. 11.https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1181400
  11. Kim Y.D., Hahn I.S., Hwang M.J. et al. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2005. V. 552. № 3. P. 456.https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.06.080
  12. Lee H.S. et al. (KIMS Collaboration) // Physics Letters B. 2006. V. 633. № 2–3. P. 201.https://doi.org/10.1016/j.physletb.2005.12.035
  13. Takabe M., Kishimoto A., Kataoka J., Sakuragi S., Yamasaki Y. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2016. V. 831. P. 260.https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.04.043
  14. Alekhin M.S., Khodyuk I.V., de Haas J.T.M., Dorenbos P. // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012. V. 59. № 3. P. 665.https://doi.org/10.1109/TNS.2012.2188544
  15. Belli P., Bernabei R., Cerulli R. et al. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2012. V. 670. P. 10.https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.12.051

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Amplitude spectra of noise (a) and gamma radiation from a ⁵⁷Co source (b), obtained during measurements on a CsI(pure) scintillator measuring 15×15×15 mm³.

Download (25KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the thermal noise frequency on the registration threshold for different values ​​of overvoltage on a silicon photomultiplier.

Download (22KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Amplitude spectra of noise of the SiPM matrix (left) and gamma radiation from the ²⁴¹Am source (right) for a SrI₂(Eu) scintillator measuring 13×13×13 mm³.

Download (26KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Low-amplitude spectra of signals from the SiPM matrix at temperatures of +6°C (left) and –65°C (right).

Download (26KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the thermal noise frequency on the SiPM temperature for different amplitude registration thresholds at an overvoltage value of 3.5 V.

Download (15KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the optical coupling value between SiPM pixels on the photodetector temperature for two overvoltage values ​​of 3.5 V (red dots) and 4.5 V (blue dots).

Download (10KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».