Misura di elettroni di bassa
energia in ICARUS T600
Alessandro Menegolli – ICARUS Collaboration
Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica, Universita` di Pavia
INFN di Pavia
Contenuti:
E` stato eseguito uno studio dettagliato della regione di basse energie (elettroni
sotto i 5 MeV) nei dati raccolti dal semimodulo ICARUS T300 a Pavia nel 2001.
Le motivazioni sono:
- Studio dei fondi in ICARUS T600 e confronto con i risultati del Montecarlo
- Calibrazione del rivelatore a basse energie
- Stima della trigger rate integrale dei fondi in superficie e underground
- Limite superiore all’attivita` dell’isotopo
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39Ar
in ICARUS T600
A. Menegolli - ICARUS
Collaboration
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ICARUS T600
sui quali
Una
…gli
particella
elettroni
si induce
vengono
che un
attraversa
segnale
guidatiche
ilda
rivelatore
viene
un
campo
elaborato
ionizzaelettrico
glidall’elettronica.
atomiverso
di argon…
tre piani di fili…
Catodo
Argon liquido (87 K)
eeee-
E (500 V/cm)
ee-
E (500 V/cm)
ee-
Anodo: 3 piani di fili (a ±60° e 0°)
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A. Menegolli - ICARUS
Collaboration
Rivelatore
ICARUS T600
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Simulazione Montecarlo con GEANT3
Una
simulazione
conpresenti
GEANT3elettroni
ha permesso
di stimare
il Sono
contributo
(da da:
Nei
dati
raccolti sono
di bassa
energia.
prodotti
confrontarsi con i dati reali) delle catture di neutroni e dei contaminanti:
- interazioni di raggi cosmici in LAr:
1. code di sciami e.m.
2. catture di neutroni da parte di nuclei di Ar
- decadimenti g di
238U
e
232Th,
- decadimento b- dell’isotopo
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contaminanti dei materiali del rivelatore
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Se nel MC si selezionano gli eventi fotoelettrici, si evidenzia un picco a
511 keV: la rate degli eventi (elettroni) nel picco e` di 50 Hz
Gli eventi sono interpretati come fotoelettrici dovuti a fotoni
dall’annichilazione di e+ provenienti da conversione g
e+ e28/09/2005
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Collaboration
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Misure
Per il confronto con il MC e` stato misurato un campione di elettroni di
bassa energia, ricostruendo i dati solo in eventi puliti, cioe` privi di:
- sciami e.m.
- singole tracce passanti (per lo piu` muoni)
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con
il Montecarlo
si deduce
che
gli eventi
nelADC.
picco
Nell’interpretazione
AncheDal
nei confronto
dati reali e`
fotoelettrica
presente
unsipicco,
trova
situato
una calibrazione
a 140
conteggi
a basse
energie:
Il
fotoelettrico
dovuti amisurato
catture di
neutroni e
contaminanti
materiali
fattore
di calibrazione
in ICARUS
T600
per muonidei
al minimo
sono
il 5% del totale:
il 95%
e`fornisce
attribuito
a code
di
e.m. keV
cosmici
di
ionizzazione
(3.3
keV/ADC)
energia
di sciami
circa 500
E(keV)
= 3.64
± 0.15 un
ADC
(counts)
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Trigger rate
Il
MC
riproduce una
benetrigger
la trigger
integrale
(in superficie)
nel range
1.0÷3.5 MeV.
Per
estrapolare
raterate
integrale
dei fondi
al Gran Sasso,
va ricordato
che:
Ad energie piu` alte la sottostima del MC puo`essere dovuta al fatto che il flusso
6;
utilizzato
viene da misure
a Pavia,
ma ad una certa distanza
1. dii neutroni
raggi cosmici
sono abbattuti
per uneseguite
fattore 10
dal laboratorio
dove
era situato
il rivelatore.
2. il flusso di neutroni
ambientali e`
ridotto
di un fattore
104.
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Stima dell’39Ar
Recenti misure hanno valutato un’attivita`dell’isotopo 39Ar in Argon
naturale pari a 1 Bq/Kg: la rate prevista per il semimodulo T300 e`
pari a 120 kHz al di sotto dell’end-point dello spettro beta (565 keV)
L’attivita`
totale
misurata
tra 300
e 500 keVdei
(rate
= 44.8
corretta per
In questo
range
di energia
il contributo
cosmici
e` kHz),
difficilmente
l’efficienza
di identificazione,
0.37 data
Bq/Kg.
Questo
va moltiplicato
39Ar viene
valutabile:
l’attivita` dell’risulta
solo
come numero
limite superiore
per 3 per tenere conto della parte mancante di spettro b- al di sotto dei 300 keV
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Conclusioni
La misura di elettroni di bassa energia in ICARUS T600 ha permesso di:
- Ottenere una calibrazione a basse energie grazie alla rivelazione di
un picco fotoelettrico a 511 keV nei dati (anche underground);
- Una stima della trigger rate integrale dei fondi in superficie con
estrapolazione della rate underground (Gran Sasso);
- Un limite superiore (~ 1 Bq/Kg) dell’attivita` dell’isotopo
presente nell’Argon naturale
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