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单晶体多电极读出高纯锗探测器76Ge的0vββ甄别研究

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76Ge的无中微子双贝塔(0vββ)衰变探测实验中本底抑制十分关键,单电子(本底事例)和双电子(0vββ事例)事例甄别因其信号特征区分度极小而十分具有挑战性.本文针对单晶体多电极读出的高纯锗探测器建立了波形模拟研究方法,对双面交叉条型多电极高纯锗探测器的位置分辨能力进行了研究.同时通过搭建lightGBM模型,对多电极高纯锗探测器各个电极所收集的模拟波形进行分类训练.结果表明,该结构的多电极高纯锗探测器在电极分布方向具有良好的位置敏感特性,同时可以通过两端电极过中时间差确定粒子作用深度.基于所搭建的lightGBM模型对0vββ双电子事例的识别效果为68.4％.经验证,所训练lightGBM模型在保证0vββ信号事例没有被明显抑制的基础上,对本底中68Ge和60Co抑制效果相对显著,甄别前后分别可以被抑制3.33倍和2.66倍.结果表明,单晶体多电极读出的高纯锗探测器对于76Ge的0vββ衰变探测的应用具备可行性,为将来在中国锦屏地下实验室对76Ge的0vββ衰变实现event-by-event搜寻提供了重要参考.
0vββ discrimination of single-crystal multielectrode readout of high purity germanium detector 76Ge

neutrinoless double-beta decaymulti-electrode high purity germanium detectorpulse shape discrimination methodmachine learning

杨璟喆、曾志、程建平、田阳、李玉兰

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清华大学工程物理系,北京100084

教育部粒子与辐射成像重点实验室,北京100084

北京师范大学核科学与技术学院,北京100875

无中微子双贝塔衰变 多电极高纯锗探测器 波形甄别方法 机器学习

国家自然科学基金

U1865205

2023

10.1360/SSPMA-2022-0511

中国科学(物理学 力学 天文学)
中国科学院

中国科学(物理学 力学 天文学)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.644
ISSN：1674-7275
年,卷(期)：2023.(7)
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