Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ Scintillating Bolometers for Rare-Event Search Experiments - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Sensors Année : 2023

Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ Scintillating Bolometers for Rare-Event Search Experiments

I.C Bandac
  • Fonction : Auteur
A.S Barabash
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Yu.A Borovlev
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J.M Calvo-Mozota
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P Carniti
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I Dafinei
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F.A Danevich
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C Gotti
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V.D Grigorieva
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A Ianni
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V.V Kobychev
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S.I Konovalov
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E.P Makarov
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M Martinez
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A. Ortiz de Solórzano
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G Pessina
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V.N Shlegel
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V.I Tretyak
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V.I Umatov
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M.M Zarytskyy
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Résumé

We report on the development of scintillating bolometers based on lithium molybdate crystals containing molybdenum depleted in the double-$\beta$ active isotope $^{100}$Mo (Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$). We used two Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ cubic samples, 45 mm side and 0.28 kg each, produced following purification and crystallization protocols developed for double-$\beta$ search experiments with $^{100}$Mo-enriched Li$_2$MoO$_4$ crystals. Bolometric Ge detectors were utilized to register scintillation photons emitted by the Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ crystal scintillators. The measurements were performed in the CROSS cryogenic set-up at the Canfranc underground laboratory (Spain). We observed that the Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ scintillating bolometers are characterized by excellent spectrometric performance ($\sim$3--6 keV FWHM at 0.24--2.6 MeV $\gamma$'s), moderate scintillation signal ($\sim$0.3--0.6 keV/MeV depending on light collection conditions) and high radiopurity ($^{228}$Th and $^{226}$Ra activities are below a few $\mu$Bq/kg), comparable to the best reported results of low-temperature detectors based on Li$_2$MoO$_4$ with natural or $^{100}$Mo-enriched molybdenum content. Prospects of Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ bolometers for use in rare-event search experiments are briefly discussed.

Dates et versions

hal-04093637 , version 1 (10-05-2023)

Identifiants

Citer

I.C Bandac, A.S Barabash, L Bergé, Yu.A Borovlev, J.M Calvo-Mozota, et al.. Li$_2$$^{100\textrm{depl}}$MoO$_4$ Scintillating Bolometers for Rare-Event Search Experiments. Sensors, 2023, 23 (12), pp.5465. ⟨10.3390/s23125465⟩. ⟨hal-04093637⟩
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