【摘 要】
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中微子属于基本粒子之一,但人们至今仍对其知之甚少。寻找无中微子双贝塔衰变实验对研究中微子问题至关重要,特别是对于中微子本质、中微子质量等亟待解决的问题。目前国内外有多个实验组在利用不同的方案和技术寻找无中微子双贝塔衰变。NvDEx（No Neutrino Double-beta-decay Experiment）是最近提出的一个极具竞争力的实验方案。NvDEx计划在中国锦屏地下实验室,利用高压82
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中微子属于基本粒子之一,但人们至今仍对其知之甚少。寻找无中微子双贝塔衰变实验对研究中微子问题至关重要,特别是对于中微子本质、中微子质量等亟待解决的问题。目前国内外有多个实验组在利用不同的方案和技术寻找无中微子双贝塔衰变。NvDEx（No Neutrino Double-beta-decay Experiment）是最近提出的一个极具竞争力的实验方案。NvDEx计划在中国锦屏地下实验室,利用高压82SeF6气体时间投影室以及由Topmetal-S芯片构成的读出阵列来寻找82Se的无中微子双贝塔衰变。其中Topmetal-S探测芯片的低噪声是实现高能量分辨率的关键。我们采用信号源在保护环注入电子的方法和241Am放射源的α和γ射线探测的方法对第一版Topmetal-S芯片的性能进行了研究。利用保护电容信号注入可以比较方便的研究芯片的响应和噪声,但结果依赖于保护环与芯片六边形接受极之间的电容的真实值。放射源可以提供绝对的刻度,但测试装置较为复杂。通过这两种方法,测得的第一版芯片的电子学噪声约为600个电子,远大于设计目标值30个电子。进一步分析得知,原因在于芯片的设计失误导致电荷灵敏放大器无法稳定处于预期的工作状态,只能处于开环增益较低的状态。这些测试为第二版芯片的改进提供了反馈,并为后续芯片的测试提供了经验。在灵敏度估计部分,我们利用Geant4对无中微子双贝塔衰变的信号和本底进行了模拟,并简单讨论了如何利用他们在探测器中的特征区分本底和信号。参考NEXT实验的本底研究结果并根据NvDEx实验的具体情况和Topmetal-S的预期表现,我们简单估计了在10吨年曝光量下NvDEx实验预计的半衰期灵敏度可以达到1027年。
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