Eine Suche nach Doppelbeta-Zerfaellen von Cadmium-, Zink- und ...

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3. Resultate der für die Koinzidenzanalyse relevanten Energiebereiche von Einzelenergie- und Summenspektrum (Abbildung 1.3 und 1.4) in guter Übereinstimmung nachgebildet werden. Für Energie jenseits der ausschlaggebenden Bereiche bestehen mitunter erhebliche Diskrepanzen, die im Abschnitt 1.3 diskutiert werden. Im experimentellen Datensatz sind desweiteren die Energieauflösungen der einzelnen Detektoren während der verschiedenen Messphasen enthalten. Aus deren Verteilung wurde in einer konservativen Annahme eine Streuung der Energiemessung für die simulierten Untergrundzerfälle und Doppelbeta-Übergänge festgelegt und auf die gesamte Messzeit bezogen. Nach den Betrachtungen in Abschnitt 2.4.1 steigt dadurch mit wachsender Zählrate Z sim Unt die Abweichung ∆Z, so dass für eine Signatur stetig mehr Ereignisse aus der Simulation erwartet als im experimentellen Datensatz beobachtet werden. Für sämtliche Signaturen bleibt die Diskrepanz der Z exp Unt 50 in einem Bereich (Z sim Unt ± 3σUnt).
A. Das COBRA-Experiment COBRA untersucht Doppelbeta-Zerfälle in CdZnTe-Kristallen, die in Abschnitt A.1 beschrieben werden. Wie bei allen Experimenten zur Neutrinophysik ist mit sehr niedrigen Ereignisraten zu rechnen. Die Reduzierung des Untergrundes ist daher von entscheidender Bedeutung. Zur Abschirmung kosmischer Myonen ist das COBRA-Experiment im Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), einem Untergrundlabor in den italienischen Abruzzen, aufgebaut worden. Darüber hinaus ist eine Abschirmung des Experimentes innerhalb des Labors notwendig, um weitere Untergrundereignisse zu unterdrücken. Diese wird in Abschnitt A.3 erläutert. Zur Auswertung der Messungen ist es notwendig, sowohl den betrachteten Zerfall als auch die Untergrundereignisse zu simulieren. Die verwendeten Simulationsprogramme werden in Abschnitt A.5 erklärt. A.1. Die CdZnTe-Halbleiterdetektoren Die beim COBRA-Experiment verwendeten Halbleiterkristalle bestehen aus einem Cadmium-, Zink-, Tellur-Isotopengemisch und sind 1 cm 3 groß (siehe Abb. A.1). Sie können unter Hochspannung (O(1000 V)) betrieben als Detektoren verwendet werden. Da der spezifische Widerstand bei Raumtemperatur ca. 10 10 Ω·cm beträgt, ist der Leckstrom sehr niedrig und die Kristalle müssen nicht gekühlt werden. Einfallende Teilchen erzeugen Elektronen-Loch-Paare. Im feldfreien Fall bewegen sich die Partner relativ frei im Halbleiter und besitzen ähnliche Lebensdauern, bevor sie rekombinieren. Jedoch sind die Elektronen im Vergleich sehr viel mobiler. Wird ein elektrisches Feld angelegt, driften die Elektronen zur Anode und die Löcher zur Kathode. Die Anzahl der dort auftreffenden Ladungsträger ist proportional zur Energie des eingefallenen Teilchens. Planare Elektroden erzeugen ein homogenes Feld im Inneren des Kristalls. Daher driften in einer festen Auslesezeit von unterschiedlichen Orten im Kristall bei gleicher Primärenergie verschieden viele Löcher zur Kathode. Zur Rekonstruktion der ursprünglich deponierten Energie werden die Signale beider Elektroden benötigt. Aufgrund der Ortsabhängigkeit des Kathodensignals verschlechtert sich die Energieauflösung erheblich, bzw. ist eine zuverlässige Auslese nicht möglich. Dieser Effekt kann mit Coplanar Grid Anoden kompensiert werden [21], deren Kammstruktur in Abbildung A.1 auf dem CdZnTe-Detektor erkennbar ist. Die Anode ist in einen aktiven Bereich (collecting anode) auf Erdpotential und einen nicht-aktiven Bereich (non collecting anode), der auf leicht negativem Potential liegt, unterteilt. An der Kathode liegt eine negative Hochspannung an (O(1000 V)). Der Potentialverlauf A1
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Literaturverzeichnis [15] A. Alessa
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Literaturverzeichnis [49] NIST. Pho
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