Background rejection in the DMTPC dark matter search using charge signals
Background rejection in the DMTPC dark matter search using charge signals
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使用电荷信号进行 DMTPC 暗物质搜索中的背景抑制
DOI：
10.1016/j.nima.2012.08.073
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Lopez J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lopez J
暗物质时间投影室 (DMTPC) 合作正在开发一种低压气体 TPC，用于检测弱相互作用大粒子 (WIMP)-核子相互作用。 CCD 相机的光学读出可以检测暗物质风方向的日常调制。为了达到 WIMP 检测所需的灵敏度，检测器需要最大限度地减少电子反冲的背景。本文证明，对于 241Am 等效电离能量损失在 40keV 和 200keV 之间的事件，简化的 CCD 分析可实现 7.3×10−5 的电子反冲抑制，而电荷分析可产生 3.3×10−4 的电子抑制因子。结合电荷和 CCD 分析得出 1.1×10−5（90% 置信水平）的背景限制上限，用于抑制 γ 和电子事件。通过引入围绕 TPC 敏感区域的否决电极，可以消除来自场笼的 α 衰变背景。当需要与电荷读出一致时，CCD 特定的背景会减少两个数量级以上。
The Dark Matter Time Projection Chamber (DMTPC) collaboration is developing a low pressure gas TPC for detecting Weakly Interacting Massive Particle (WIMP)-nucleon interactions. Optical readout with CCD cameras allows for the detection of the daily modulation of the direction of the dark matter wind. In order to reach sensitivities required for WIMP detection, the detector needs to minimize backgrounds from electron recoils. This paper demonstrates that a simplified CCD analysis achieves 7.3×10−5rejection of electron recoils while a charge analysis yields an electron rejection factor of 3.3×10−4for events with241Am-equivalent ionization energy loss between 40keV and 200keV. A combined charge and CCD analysis yields a background-limited upper limit of 1.1×10−5(90% confidence level) for the rejection of γ and electron events. Backgrounds from alpha decays from the field cage are eliminated by introducing a veto electrode that surrounds the sensitive region in the TPC. CCD-specific backgrounds are reduced more than two orders of magnitude when requiring a coincidence with the charge readout.
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