Test of CaMoO 4 crystal for double beta decay experiment

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Test of CaMoOTest of CaMoO4 4 crystal for crystal for double beta decay double beta decay

experimentexperiment

양성철양성철Kyung pook National UniversityKyung pook National University

2005.2.18 Muju DMRC Workshop2005.2.18 Muju DMRC Workshop

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ContentContent

1.1. 실험의 목적실험의 목적2.2. 내용내용3.3. 실험 방법실험 방법4.4. 측정 결과측정 결과5.5. 결론 및 계획결론 및 계획

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1.1. 실험의 목적실험의 목적CrystalCrystal 의 성질을 판단의 성질을 판단--light out, background, resolution, Mo-100light out, background, resolution, Mo-100 의 의

존재여부존재여부 , , 알파 알파 ·· 감마의 용이한 측정감마의 용이한 측정<CaMoO4 <CaMoO4 섬광 결정및 이중베타 기대 시그널섬광 결정및 이중베타 기대 시그널 >>

기대 백그라운드기대 백그라운드

기대 시그널기대 시그널

☞ 최근의 연구 성과n 진동현상

중성미자의 질량차 발견중성미자 섞임 증거 발견

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2. 2. 내용내용

• 왜 이중베타붕괴가 중요한가왜 이중베타붕괴가 중요한가 ?? =>=> 중성미자 절대 질량 측정중성미자 절대 질량 측정

(A,Z)(A,Z+1)

(A,Z+2)

((A,Z) -> (A,Z+2) +A,Z) -> (A,Z+2) + 2 2 +2 +2

1)1) 이중 베타 붕괴이중 베타 붕괴 (())

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• Light output :20% of CsI(tl)• light increase with lower temperature•Decay time :16.6+-0.1 micro sec• Pulse shape discrimination capability

2) CaMoO4 2) CaMoO4 특징특징

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3) Scintillation3) Scintillation:: 형광체에 방사선이 충돌하여 광이 발생되는 현상형광체에 방사선이 충돌하여 광이 발생되는 현상 ..

Excitation of electrons into thExcitation of electrons into the conduction band allows lige conduction band allows light to be produced during relaht to be produced during relaxation to the ground state.xation to the ground state.

Inorganic scintillators are usInorganic scintillators are usually high density and high Z ually high density and high Z materials.materials.

Thus they can stop ionizing rThus they can stop ionizing radiation in a short distance.adiation in a short distance.

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4)4) 방사선방사선 감마선감마선 (~0.01nm) -(~0.01nm) - 핵분열시 나오게 되는 방사선의 일종핵분열시 나오게 되는 방사선의 일종 . . 투과성이 매우 강하여투과성이 매우 강하여 인체에 유해함 인체에 유해함 .. 핵무기핵무기 . . 원자원자 ,, 핵 구조연구에 쓰임핵 구조연구에 쓰임 ..

XX 선선 (0.01~1nm) - (0.01~1nm) - 방사선의 일종방사선의 일종 . . 투과성이 강하여 의료투과성이 강하여 의료 , , 탐사 등에 쓰이지만 심하게 탐사 등에 쓰이지만 심하게 노출되면 위험함노출되면 위험함 ..

αα 선선 - - 양성자 양성자 22 개와 중성자 개와 중성자 22 개가 결합한 개가 결합한 헬륨원자핵으로 스핀이 헬륨원자핵으로 스핀이 0 0 이며 안정한 입자이며 안정한 입자 ..

이온화작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 이온화작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 많은 이온이 발생많은 이온이 발생 . . 투과력은 약함투과력은 약함 ..

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Teflon shielding

Radiation Source(Na22,Cs137,Co57,Cd109,Ba133,Po210)

Crystal setting on the PMT

3.3. 실험방법실험방법

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CaMoOCaMoO44 R&D R&D 결정들결정들--Crystal bank at Pusan National UniversityCrystal bank at Pusan National University

14.3x15x13.7mm14.3x15x13.7mm10.73g 10.73g (small)(small)

20x20x20mm20x20x20mm24.27g 24.27g (middle)(middle)

24.8x30x40.8mm24.8x30x40.8mm93.13g 93.13g (large)(large)

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측정장비측정장비

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실험장비 구조실험장비 구조

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4.4. 측정결과측정결과CaMoOCaMoO4 4 펄스모양펄스모양

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CaMoOCaMoO4 4 ((14.3x15x13.7mm)14.3x15x13.7mm) 의 의 ScintillationScintillation

1)Gamma Source1)Gamma Source - - Na22(511keV,1.275keV), Cs137(662keV), Co57(120keV), Cd109(8Na22(511keV,1.275keV), Cs137(662keV), Co57(120keV), Cd109(8

8keV), Ba133(Multi keV)8keV), Ba133(Multi keV)

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Co57(120keV) Cd109(88keV)

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2)Alpha Source2)Alpha Source

- - Po210(5.4MeV)Po210(5.4MeV)

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크기가 다른 크기가 다른 33 개의 개의 CaMoOCaMoO44 의 비교의 비교

smallmiddlelarge

Cs137

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5.5. 결론 및 계획결론 및 계획 ConclusionConclusion-Signal from Small crystal was better than bigger crystals in -Signal from Small crystal was better than bigger crystals in

CaMoOCaMoO4 4 test.(luminescence, uniform)test.(luminescence, uniform)

-Crystal-Crystal 의 크기가 클수록 의 크기가 클수록 eventevent 받는 속도는 빠르나 받는 속도는 빠르나 peak peak 구분이 어려움구분이 어려움 ..

PlanPlan-Large crystal-Large crystal 을 을 polishingpolishing 하여 보다 나은 결과를 유출하여 보다 나은 결과를 유출-- 기존의 백그라운드를 측정하기 위한 노력을 양양 지하 기존의 백그라운드를 측정하기 위한 노력을 양양 지하

실험실에서 할 계획실험실에서 할 계획 ..