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Title
Study of radon adsorption on activated carbon for a purification system in XENON1T / submitted by Stefan A. Brünner
AuthorBünner, Stefan A.
CensorLindner, Manfred
Published2014
Description102 S. : Zsfassung (1 Bl.) ; Ill., graph. Darst.
Institutional NoteGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2014
Annotation
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (GND)Kosmische Hintergrundstrahlung / Radon / Adsorption / Aktivkohle / Detektor / Kosmische Hintergrundstrahlung / Radon / Adsorption / Aktivkohle / Detektor / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-65215 Persistent Identifier (URN)
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Study of radon adsorption on activated carbon for a purification system in XENON1T [23.3 mb]
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Abstract (German)

Reduzierung und Erkennung von Untergrundsignalen ist für Experimente zur direkten Suche dunkler Materie aufgrund der geringen Ereignis-Rate von außerordentlicher Wichtigkeit. Hauptverursacher des internen Untergrundes in XENON100 ist das radioaktive Edelgas Radon, welches aus den Detektorwänden in das Detektionsmaterial, bestehend aus flüssigem Xenon, emaniert. Um eine möglichst hohe Sensitivität des XENON1T Detektors, welcher ab 2013 gebaut wird, zu garantieren, wird nicht nur besonderes Augenmerk auf die Reinheit der verwendeten Materialien gelegt, sondern auch ein auf Adsorption basierendes Radon- Reinigungssystem realisiert. In dieser Diplomarbeit wird zunächst der durch Radon und dessen Tochterisotope verursachte Untergrund für ein Modell des XENON1T Detektors mit Hilfe von Monte Carlo Simulationen untersucht. Anschließend wird ein Versuchsaufbau zur Durchführung von Messungen zur Radon-Adsorption an porösen Materialien beschrieben und getestet. Ein Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Adsorption von Radon und einer möglichen weiteren Gaskomponente im System wird gezeigt. Schließlich werden Messungen der Adsorption von Radon an Aktivkohle im Beisein von Xenon durchgeführt. Unter Berücksichtigung der hier gezeigten Resultate soll der für die Anwendung in der Radon-Reinigung geeignetste Adsorber ermittelt werden.

Abstract (English)

Dealing with extremely low event rates, background reduction and discrimination are essential challenges in dark matter direct detection experiments. The major contribution to the internal background in XENON100 is due to the radioactive noble gas radon which emanates from the detector walls into the liquid xenon target. To gain higher sensitivity, the radon contamination of the XENON1T detector, start of construction is in 2013, should be minimized due to careful material selection and a radon purication system based on adsorption. In this thesis, Monte Carlo simulations are performed to study the internal background induced by the radioactive decay of radon and its progenies for a XENON1T model detector. Then, an experimental setup to measure the radon adsorption on porous materials is introduced and tested. A procedure for measuring simultaneously the adsorption of radon and a second present gas component is given. Finally, results of the radon adsorption on activated carbon samples in presence of xenon are shown. These measurements will help to select the most appropriate adsorbent for the radon purication system in the XENON1T experiment.

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