Design und Optimierung von CdZnTe Halbleiter-Detektoren für die Messung seltener Prozesse, insbesondere des doppelten Betazerfalls
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das wichtigste Ziel des Antrags ist die Reduzierung des Untergrundniveaus beim COBRA Experiment auf 1 Ereignis/keV/kg/y im Energiebereich des Q-Werts des gesuchten Zerfalls. Dies wurde erreicht. Fast alle anderen aufgeführten Ziele des Antrags sind Teilaspekte des Hauptziels. Dies sind hardwareseitig u.a. die Aktivitätsanalyse der benötigen Materialien (DLB), eine geeignete Abschirmung (strahlungsarmes Blei, Stickstoffspulung mit Radonfalle, Überlegungen zur Neutronenabschirmung) oder Aufbau einer skalierbaren, störungsunanfälligen Ausleseelektronik und Datennahme. Weitere Aspekte sind die Nutzung der Pixeltechnologie. Diese erscheint vielversprechend bzgl. Untergrundreduktion, kann aber z. Zt. nicht im Lowbackgroundbetrieb genutzt werden. Bei Vorarbeiten wurde gezeigt, dass es möglich sein wird, Kristalle mit angereichertem Cadmium zu züchten. Die komplette Neuentwicklung von Datennahme, Elektronik und Steuerungssystem ermöglicht Pulseshapeanalyse. Dies hat sich kurzfristig während der Laufzeit dieses Antrags ergeben, da FADCs von der AMANDA Kollaboration erhältlich waren, was zu Antragstellung nicht abzusehen war. Die Pulseshapeanalyse erlaubt wesentlichen Fortschritt in der Untergrundreduktion. Arbeiten dazu wurden sowohl in Dortmund als auch in Dresden durchgeführt, teilweise auch zusammen, so dass eine Trennung nach Universität nicht immer möglich ist. Die Fortschritte der Kollaboration wurden auch vom LNGS erkannt, so dass ein Umzug in größere Räumlichkeiten genehmigt wurde. Dies ermöglichte dann auch weitere Fortschritte beim COBRA Demonstrator Aufbau, wie verbesserte Abschirmung und die Einrichtung einer aktiven Kühlung der Vorverstärker. Einige im Rahmen dieses Antrages angeführten Punkte konnten nicht vollständig bearbeitet werden, wie die Untersuchungen mit dem Neutronengenerator, oder haben sich (zumindest für den Moment) als nicht zielführend erwiesen, wie die Nutzung der Pixeltechnologie.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Analytical model for event reconstruction in coplanar grid CdZnTe detectors; Nucl. Instrum. Meth. A708 (2013) 1-6
Matthew Fritts, Jürgen Durst, Thomas Göpfert, Thomas Wester, Kai Zuber
- Detecting multi-hit events in a CdZnTe coplanar grid detector using pulse shape analysis: A method for improving background rejection in the COBRA 0 nu beta beta experiment; Nucl. Instrum. Meth. A 615 (2010) 57-61
J. McGrath, B.R.Fulton, P.Joshi, P.Davies, D.Muenstermann, O.Schulz, K.Zuber, M.Freer
- Status of the COBRA double-beta-decay experiment. Prog. Part. Nucl. Phys. 64 (2010) 267-269
K. Zuber
- Background capabilities of pixel detectors for double beta decay measurements; Nucl. Instrum. Meth. A 633 (2011) 210-211
Pavel Cermak, Ivan Stekl, Viktor Bocarova, Joshy M. Jose, Jan Jakubek, Stanislav Pospisil, Michael Fiederle, Alex Fauler, Kai Zuber, Pia Loaiza and Yuriy Shitov
- Double beta decay measurement with COBRA; Nucl. Phys. Proc. Suppl. 221 (2011) 313-316
Jeanne R. Wilson
- Exploration of Pixelated detectors for double beta decay searches within the COBRA experiment; Nucl. Instrum. Meth. A, 650 (2011) 73-78
M. Schwenke, K. Zuber, B. Janutta, Z. He, F. Zeng, G. Anton, T. Michel, J. Durst, F. Lück, T. Gleixner, C. Gössling, O. Schulz, T. Köttig, H. Krawczynski, J. Martin, I. Stekl and P. Cermak
- The COBRA double beta decay experiment; Nucl. Phys. Proc. Suppl. 229-232 (2012) 488
Christian Oldorf for the COBRA Collaboration
- Current Status and Future Perspectives of the COBRA Experiment; Advances in High Energy Physics, Volume 2013 (2013), Article ID 703572
J. Ebert, M. Fritts, C. Gößling, T. Göpfert, D. Gehre, C. Hagner, N. Heidrich, T. Köttig, T. Neddermann, C. Oldorf, T. Quante, S. Rajek, O. Reinecke, O. Schulz, J. Tebrügge, J. Timm, B. Wonsak, and K. Zuber
- Status and perspectives of COBRA; Nucl. Phys. Proc. Suppl. 237-238 (2013) 37-39
Matthew Fritts and Kai Zuber for the COBRA collaboration
