Разработка и применение полупроводниковых детекторов для исследования редких процессов в низкофоновых экспериментах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

6-2009-66

На правах рукописи УДК 539.1

ГУСЕВ Константин Николаевич

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕДКИХ ПРОЦЕССОВ В НИЗКОФОНОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ

Специальность: 01.04.16 — физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

003470658

Дубна 2009

003470658

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем им. В.П. Джелепова Объединенного института ядерных исследований.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук В.Г. Сандуковский

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук A.C. Барабаш

(ИТЭФ, г. Москва)

кандидат физико-математических наук Н.И. Замятин

(ЛФВЭ ОИЯИ, г. Дубна)

Ведущая организация:

Московский инженерно-физический институт (государственный университет), г. Москва

Защита диссертации состоится"_"_2009 г. в "_" часов на заседании диссертационного совета Д 720.001.03 в Объединенном институте ядерных исследований, г. Дубна Московской области.

Автореферат разослан "_"_2009 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Объединенного института ядерных исследований.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

Ю.А. Батусов

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. С момента своего возникновения и по настоящее время полупроводниковые детекторы остаются незаменимым инструментом экспериментаторов в ядерной физике и физике элементарных частиц. Однако, при использовании традиционных (стандартных промышленно выпускаемых) детекторов из кремния и германия в процессе планирования и проведения экспериментов в современной неускорительной физике, часто возникают проблемы, не имеющие тривиальных решений.

Одной из ключевых задач нейтринной физики является поиск двойного безнейтринного бета-распада. Интерес к таким экспериментам обусловлен тем, что, по сути, это единственный способ определить, является нейтрино дираковской или майорановской частицей. Существует два экспериментальных подхода к исследованию двойных бета-процессов. Первый - эксперименты с «активным источником», в которых детектор одновременно является и источником искомых событий. Второй — это эксперименты с внешним «пассивным» источником (тонкий слой источника помещается между регистрирующими детекторами). В обоих случаях на применяемые детекторы накладывается ряд важных требований. Детекторы должны иметь низкий внутренний радиоактивный фон, обладать хорошим энергетическим разрешением, высокой эффективностью регистрации и стабильностью спектрометрических характеристик. Этим требованиям в полной мере отвечают полупроводниковые детекторы из особо чистого германия (НРОе). Однако, и в том, и в другом случае не представляется возможным использовать ни традиционные, промышленно выпускаемые НРОе-детекторы, ни обычные методы их эксплуатации.

Так, при разработке детекторов и криостата для полупроводникового спектрометра ТвУ-2 (Телескоп Германиевый Вертикальный), который относится к классу экспериментов с пассивным источником, стала очевидной неприменимость в данном случае существующих методик капсулирования детекторов, обеспечения электрических контактов к ним и охлаждения 32-детекторной сборки до рабочей температуры. После запуска ТОУ-2 в эксплуатацию назрела необходимость увеличения массы изотопа-кандидата на 2р~процесс без значительной переделки спектрометра, что потребовало разработки методики изготовления пла-нарных ИРве-детекторов, имеющих тонкие нечувствительные слои с двух сторон.

В другом классе экспериментов по поиску 2р-распада - экспери-

ментах с активным источником используются коаксиальные детекторы, изготовленные из обогащенного изотопа 76Ge. Наилучший, на сегодняшний день, предел на период полураспада 2ß0v-npouecca получен именно в таких экспериментах. Однако, для достижения принципиально новых результатов в германиевых экспериментах нового поколения GERDA и Majorana, уже недостаточно просто увеличить массу детекторов. Необходимо значительно понизить радиоактивный фон. Основным источником фоновых событий в экспериментах подобного рода является высокоэнергетическое у-излучение от конструкционных материалов окружающих детектор. Гамма-квант с энергией более 2,25 Мэв, попав в детектор и испытав многократное комптоновское рассеяние, затем может покинуть его. При этом энергетические потери такого кванта суммируются, а результирующий сигнал вполне может имитировать интересующий нас процесс: регистрацию двух электронов с суммарной энергией ~ 2,039 МэВ. Решить проблему представляется возможным, если разделить детектор на отдельные сегменты. Двойной ß-распад - это процесс, происходящий в "одной точке", поэтому регистрация двух электронов с высокой долей вероятности произойдет лишь в одной секции, в то время как фоновый у-квант в результате многократного комптоновского рассеяния оставит энергетический след в нескольких секциях. Следовательно, разработка простой методики секционирования имеет принципиальное значение для успеха будущих экспериментов по поиску 2р0-распада ?6Ge.

Стандартные детекторы из кремния и германия давно и широко используются. Однако при их применении в нетрадиционных условиях порой возникают неожиданные трудности. Так, в экспериментах по изучению реакций ядерного синтеза в зарядово-несимметричном мю-онном комплексе цс13Не (цс!3Не -> а(3,5 МэВ) + р(14,64 МэВ)) Si(Li)-детекторы должны были функционировать при температуре 34 К. Оказалось, что работы, посвященные изучению поведения полупроводниковых детекторов при температурах ниже 77 К, в основном выполнены в 60-70-е годы и содержат неполные, а иногда и противоречивые сведения. Очевидно, что с тех пор произошел заметный прогресс в технологии получения чистых монокристаллов кремния и германия, в методике создания детекторов, а также в качестве спектрометрической аппаратуры. Таким образом, назрела необходимость проведения нового исследования наиболее часто используемых в экспериментальной физике детекторов в условиях низких температур.

Из вышесказанного следует, что задачи разработки и применения полупроводниковых детекторов для исследования редких процессов в

низкофоновых экспериментах в настоящее время, несомненно, являются актуальными.

Цель работы;

1. Разработка и создание детекторов из особо чистого германия для спектрометра ТСУ-2.

2. Исследование радиоактивного фона спектрометра ТСУ-2.

3. Измерение периода полураспада различных ветвей двухнейтрин-

106,-, I

ного двойного захвата Со.

4. Разработка методики двухсторонней имплантации планарных НРСе-детекторов.

5. Разработка методики секционирования германиевых детекторов.

6. Получение новой экспериментальной информации о поведении характеристик детекторов из кремния и германия в температурном диапазоне 1-77 К.

Научная новизна;

1. Получены новые ограничения на период полураспада для различных ветвей распада 10бС(1 на основное и первое возбужденное состояния дочернего ядра. Значение Тш для 2у2К моды распада на основное состояние дочернего ядра более чем на порядок лучше достигнутого в ранее выполненных экспериментах.

2. Разработана методика двухсторонней имплантации НРСе-детекторов, позволяющая существенно уменьшить их мертвые слои.

3. Разработана методика секционирования детекторов из особо чистого германия, предназначенная для идентификации фоновых событий в будущих экспериментах по поиску двойного Р-распада 76Се.

4. Впервые показано, что 81(Ы)-детекторы могут использоваться при температуре ниже 30 К, сохраняя при этом спектрометрические свойства.

Практическая ценность работы определяется следующим:

1. Применение НРСе-детекторов, изготовленных по разработанной методике двухсторонней имплантации, в спектрометре ТСУ-2 приведет к увеличению массы исследуемого изотопа практически в два раза.

2. Методику секционирования, отработанную на планарных п.п.д., планируется использовать при создании нового поколения экспериментов с активным источником по поиску 2р-распада 76Се.

3. По результатам проведенных исследований температурный диапазон применимости некоторых типов полупроводниковых детекторов

можно расширить до 1 К.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований, положенные в основу диссертации, представлялись и докладывались на Международных конференциях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург-2000, Петергоф-2005), на II Баксанской молодежной школе Экспериментальной и Теоретической Физики (Баксан-2001), на II Международной летней школе по Физике Нейтрино памяти Б. Понтекорво (Алушта-2003), на VIII Международной научной конференции молодых ученых и специалистов (Дубна-2004), а также на семинарах в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ.

Материалы, являющиеся основой диссертации, изложены в 8 публикациях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

В первой главе описывается спектрометр TGV-2 и приводятся полученные на нем результаты.

Во второй главе представлены разработанные методики имплантации и секционирования планарных детекторов из особо чистого германия.

В третьей главе изложены результаты исследования поведения характеристик широко используемых полупроводниковых детекторов из кремния и германия при температурах ниже 77 К.

Диссертация содержит 77 страниц печатного текста, 36 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 49 наименований. Полный объем 82 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность научных проблем, изучению которых посвящена работа. Изложены цели и методы исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации описывается многокристальный спектрометр ТОУ-2 для изучения двойных Р-процессов. Телескоп состоит из 32 планарных НРСе-детекторов. В качестве материала для их изготовления применялся германий р-типа проводимости с разностной

4

концентрацией примесей \Na - NJ\ = 0,7x1010 см"3. Омический контакт детекторов создавался имплантацией ионов бора, а /w-переход - посредством диффузии лития. Толщина входного окна детектора (омического контакта) не более 0,1 мкм, в то время как глубина залегания рп-перехода при данном способе изготовления превышает 600 мкм. Этот факт обусловил возможность регистрации электронов (или рентгеновского излучения) только со стороны омического контакта. Диаметр чувствительной области каждого из детекторов составляет 60 мм, толщина - 6,5 мм. Полный активный объем и полная масса HPGe-детекторов телескопа TGV-2 составляет около 400 см3 и 3 кг соответственно. Все детекторы были предварительно протестированы в криоста-те обычного типа. Напряжения обеднения детекторов лежат в диапазоне 150-300 В, энергетическое разрешение для энергии у-излучения 1332,2 кэВ (60Со) не хуже 3,5 кэВ.

Низкофоновый криостат U-типа для спектрометра TGV-2 изготовлен фирмой Canberra и усовершенствован в ЛЯП ОИЯИ.

Детекторы монтировались попарно в специально изготовленные оправки из низкофонового сплава А1 с 1 % Si с содержанием U + Th < 0,1 ppb. Первый и 32 детекторы упакованы в одиночные оправки. В двойных оправках детекторы располагаются входными окнами наружу. Между соседними оправками размещены фольги из изотопа-кандидата на 2р-процесс. Толщина фольги в случае 106Cd составляет ~ 50 мкм, а для 48Са - порядка 350 мкм. Для достижения максимальной эффективности регистрации расстояние между источником и детекторами сделано минимально возможным (около 1,5 мм). Конструкция телескопа позволяет легко разъединять оправки для замены источников. Сборка из оправок расположена на медном основании и накрыта полированной медной крышкой (тепловым экраном), соединенной с основанием. Для контроля температуры используются два платиновых термометра, расположенных в месте соединения гибкого хладопровода с медным основанием и на крышке детекторной сборки. Рабочая температура внутри системы составляет от 93 до 95 К. Как тепловые контакты между оправками, так и электрические контакты к детекторам осуществлены без использования традиционной индиевой фольги. Общий вид детекторной части спектрометра TGV-2 представлен на рис. 1.

Для уменьшения естественного радиоактивного фона в установке использована пассивная защита, состоящая из: а) меди (толщина > 20 см); б) стального герметичного бокса, защищающего от проникновения радона; в) свинца (слой > 10 см); г) нейтронной защиты из борирован-ного полиэтилена (16 см). Кроме того, установка TGV-2 располагается

в подземной лаборатории Фрежус (Модан, Франция) на глубине 4800 м водного эквивалента.

В спектрометре ТСУ-2 применяются два варианта электронной схемы в зависимости от исследуемого процесса - изучения двойного Р-распада, либо двойного электронного захвата. В обоих случаях неизменными остаются 32 предусилителя, 32 спектрометрических усилителя, блок высокого напряжения и блок питания преду-силителей. Значительное понижение фона достигается за счет регистрации событий в режиме совпадений и анализа импульсов от детекторов.

После установки спектрометра в Моданской подземной лаборатории

ПУ _

были проведены тестовые измерения

Рис. I. Детекторная часть радиоактивного фона без источников спектрометра ТСУ-2 в сборе между детекторами.

Учитывая эффективность и полученные фоновые характеристики после годового измерения 10 г 48Са будет уточнено значение Тю для

2В2у-моды и улучшена оценка для 2р0у-моды двойного В-распада дан-

22

ного изотопа (ожидаемое значение не хуже 2x10 лет).

На спектрометре ТСУ-2 начато исследование двойного электронного захвата ,06Сс1 на основное состояние дочернего ядра. Из предварительной обработки данных, накопленных за 3400 ч измерений 10 г обогащенного |06Сс1 (обогащение 75%) получены новые ограничения (на 90%-ном уровне достоверности) для различных ветвей распада 106Сс1 на основное и первое возбужденное (2+, 512 кэВ) состояния дочернего ядра. Они составляют соответственно Т2^*" >4,1x10"лет и Т™'2" > 5,6 х 10'9 лет для переходов 0+ -* 0+, и Т2^чг > 5,8 х 10" лет и Ту"2" >2,1x1019лет для переходов на уровень 512 кэВ. Ожидаемая оценка на 2ЕС2у-переход на основное состояние дочернего ядра за 1 год измерений составит не менее Ю20 лет.

Вторая глава диссертации посвящена разработке методик создания специальных типов детекторов для экспериментального исследования двойных Р-процессов.

Описана методика изготовления пленарных детекторов, имеющих тонкие нечувствительные слои с обеих сторон, предназначенных для усовершенствования п.п.д.-телескопа ТСУ-2. Материалом для изготовления детекторов служил монокристаллический германий р- и //-типа проводимости с разностной концентрацией легированных примесей:

- ЛУ ~ 0,5х Ю10 см"3. Размеры образцов: диаметр 26 мм, толщина 3 мм (//-тип) и 6 мм (//-тип). Внедрение ионов фосфора (Р) и бора (В) в качестве п - и р' -контактов проводилось последовательно при энергиях 35, 25 кэВ (Р) и 25, 17кэВ(В).

Вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики детекторов приведены на рис. 2.

Толщины входных окон оценивались с помощью измерений спектров а-частиц 238Ри. Детекторы облучались и со стороны рп-переходов и со стороны омических контактов. Определено, что толщина входных окон детекторов не превышает 0,1 мкм. Энергетическое разрешение имплантированных п.п.д. в измерениях с у-источником 60Со (Еу - 1332,5 кэВ) с предусили-телем с охлаждаемым первым каскадом составило 1,7 кэВ для р-типа и 1,9 кэВ для //-типа.

Предлагаемая методика позволяет рассчитывать на получение планарных НРСе-детекторов с активной площадью 2040 мм2 с тонкими входными окнами, необходимых для развития и модернизации спектрометра ТСУ-2.

Далее изложены результаты разработки методики секционирования НРСе-детекторов и изучения их характеристик. Исходным материалом для изготовления двух п.п.д. с секционированным имплантированным ////-переходом служил германий п-типа проводимости с разностной концентрацией примесей \Ыа -Щ = 0,5x1010 см"3.

Геометрические размеры образцов: толщина - 6 мм, диаметр активной области - 28 мм. Процесс имплантации бора осуществлялся через крестообразную маску, что позволило создать переход, состоящий из четырех секторов (рис. 3). Расстояние между соседними секторами 2,0 мм. У первого детектора омический контакт был сделан ионной имплантацией фосфора, а у второго - диффузией лития.

/. А

10" г

С. пФ 1 Ю:

Рис. 2. Зависимости обратных токов (сплошные линии) и емкостей (штриховые) имплантированных детекторов от приложенного напряжения

Исследование спектрометрических характеристик детекторов производилось с помощью у-источника 57Со (облучалась вся поверхность детектора). В табл. 1 для у-линий с Е = 122 кэВ указаны значения полного числа событий N под пиком и энергетического разрешения Р\УНМ, полученные в различных режимах работы детектора № 1. Там же приведена сумма событий, измеренных на всех секциях (Хм). Из таблицы видно, что число отсчетов при подключении всего детектирующего объема (режим НСР (несекционированный) в табл. 1) практически совпадает с суммой у-квантов, зарегистрированных отдельно каждым сегментом. Исследования детектора № 2 дали аналогичные результаты.

Таблица /

28 мм

1 и-Ое ) £ £

Р)

2 мм

Рис. 3. Структура секционированного НРСе-детектора с имплантированным рп-переходом

Параметры Режим работы

Секция I Секция 2 Секция 3 Секция 4 £-1-4 НСР

N 1358 1460 1479 1212 5509 5608

Р\УНМ, кэВ 1,2 1,2 1,4 1,3 2,9

При изучении вопроса взаимовлияния секций использовался источник а-частиц и коллиматор, позволяющий осуществить точное позиционирование источника над одним из секторов. Эффект наведенного сигнала для исследованной структуры практически полностью отсутствовал. Аналогичные данные были получены при измерениях с источником, находящимся над другими секторами п.п.д. № 2, а также для детектора № 1.

Для изготовления детектора с литиевым диффузионным контактом использовался сверхчистый германий /7-типа проводимости с \Ыа - Щ = 1 х 1010 см "3. Разбиение п.п.д. на две секции осуществлялось с помощью канавок, которые вырезались со стороны диффузионного слоя на глубину ~ 2/3 толщины образца. Напряжение полного обеднения соста-

вило 100 В. Результаты измерений с источником "Со приведены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры Режим работы

Секция 1 Секция 2 2.-2 НСР

N 53266 15017 68283 65516

Р\УНМ, кэВ 1,7 1,2 2,4

Взаимовлияния кольцевых секций не обнаружено.

Таким образом, предложена методика создания секционированных НРОе-детекторов как с имплантированными, так и диффузионными выпрямляющими контактами. Изготовленные детекторы имеют хорошие спектрометрические характеристики, при этом взаимного влияния отдельных регистрирующих сегментов п.п.д. друг на друга не наблюдается. Следовательно, разработанная методика может быть применена для секционирования германиевых детекторов с целью идентификации фоновых событий в будущих экспериментах по поиску двойного Р-распада 760е.

В третьей главе изложены результаты исследования поведения характеристик широко используемых полупроводниковых детекторов из кремния и германия при температурах ниже 77 К. Выполнен краткий обзор публикаций, посвященных теме исследования. Показано, что имеющихся данных недостаточно для однозначного ответа на вопрос о работоспособности п.п.д. при низких температурах.

Изучение работы детекторов при криогенных температурах проводилось с помощью гелиевого криостата с электронной системой стабилизации температуры, позволявшего охлаждать образцы до 1 К. В отличие от исследований, выполненных ранее, криостат обеспечивал возможность варьировать величину температуры детектора в интервале 1-77 К и поддерживать её с точностью ±0,1 К в течение длительного времени (более суток). Детекторы облучались через коллиматор (0 3 мм) а-частицами от источника 148Сс1-244Ст с энергиями 3,2, 5,7, 5,8 МэВ.

Было исследовано 6 детекторов: 81(Ы), три поверхностно-барьерных из кремния п- и ^-типов, имплантированный из «-кремния, НРОе-детектор из />германия. 81(Ы)-детектор был изготовлен из р-кремния, имел активную площадь 5 см2 и толщину 2,3 мм. Толщина нечувствительного литиевого слоя ~ 300 мкм. Максимально возможная напряженность поля в детекторе составляла 12500 В/см. Поверхностно-

9

барьерный детектор Si(Au), изготовленный из я-кремния (р ~ 8 кОмхсм) имел активную площадь 8 см2 и толщину 400 мкм. Два поверхностно-барьерных детектора Si(Ge,Al) из /^-кремния с р ~ 75 кОмхсм и р ~ 150 кОмхсм имели активную площадь 3 см2 и толщины 0,75 мм и 2,5 мм соответственно. Детектор Si(B,P), изготовленный из п-кремния (р~ 6 кОмхсм) по планарной технологии, имел активную область 4 см2 и толщину 300 мкм. HPGe-детектор был изготовлен из сверхчистого германия /»-типа с разностной концентрацией примесей \Na -NJ\ = 2х 1010 см"3. Активная площадь детектора - 1 см2, толщина - 5 мм. Перед проведением эксперимента все детекторы измерялись в обычных условиях работы и имели спектрометрические характеристики близкие к оптимальным для детекторов данного типа.

Съем спектрометрической информации с детекторов осуществлялся с помощью стандартного тракта, для контроля стабильности работы которого использовался генератор точной амплитуды. Цифровой осциллограф позволял детально исследовать форму сигнального импульса. Кроме того, имелась возможность измерять вольт-фарадные характеристики детекторов.

При температуре 4,2 К все исследованные детекторы демонстрируют эффект независимости емкости от приложенного напряжения. Полное обеднение возникает при минимальном напряжении. Этот эффект возникает вследствие вымерзания свободных носителей заряда на ловушках.

Зависимость амплитуды сигнала от температуры для Si(Li)-детектора, полученная при облучении со стороны //-контакта (изучалась, в основном, электронная составляющая сигнала) представлена на рис. 4. Заметное уменьшение амплитуды сигнала при низкой напряженности поля в детекторе соответствует литературным данным (кривые 1, 2). При Е = 6000 В/см (кривая 3) изменение амплитуды уже не столь значительно. При максимально возможной в нашем случае напряженности Е = 12500 В/см (кривая 4) уменьшение амплитуды составляет < 30%, но сигнал не исчезает вплоть до 1,5 К.

-

4

/ / ' К- 1500 В/см

1

/ 2 V. = 3000 В/см

2 / Т 1 £-6000 В/см

1 / / 1 1/ 1 ^ 4 1 1 1 К - 12500 В/см 1 1 1

50 Т. К

Рис. 4. Зависимость амплитуды сигнала $1(Ы)-детектора от температуры при различных напряженностях поля

Низкотемпературное поведение 81(Ы)-детекторов может быть объяснено с помощью теории захвата-испускания уровнями примеси. Полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с расчета-

£■ 3 " /! ............. ми, сделанными в рамках данной

модели. Показано, что нормальная эксплуатация 81(1л)-п.п.д. при сверхнизких температурах возможна при напряженности поля в детекторе выше 12000 В/см. При Е = 12500 В/см энергетическое разрешение в диапазоне 25-77 К практически не менялось и соответствовало 18 кэВ. При температуре 10 К и ниже оно также не менялось, но несколько ухудшилось (25 кэВ).

Для детекторов из кремния и-типа (имплантированного 81(В,Р) и поверхностно-барьерного Б^Аи)) амплитуда сигнала не зависела от температуры при условии подачи на детектор достаточного напряжения. Аномалий в отклике детекторов выявлено не было. Энергетическое разрешение 81(Аи)-детектора составило порядка 17 кэВ, для 81(В,Р)-детектора Р\УНМ~ 40 кэВ во всем температурном диапазоне.

В отклике поверхностно-барьерных детекторов, изготовленных из кремния ¿»-типа проводимости, наблюдались аномалии, зависящие от величины удельного сопротивления исходного материала. Так, у детектора с р~ 75 кОм*см в интервале от 11 К до 18 К подача напряжения не вызывает появления пиков, а у детектора с р~ 150 кОмхсм при максимальном напряжении и = 1200 В в области 16-30 К амплитуда сигнала уменьшается на 20 %. Разрешение детекторов во всем температурном интервале составляет ~ 60 кэВ, за исключением точек, находящихся в области амплитудных аномалий. Объяснение подобных аномалий, по-видимому, связано с наличием в исходном полупроводниковом материале примесей, на которых происходит «вымерзание» носителей заряда.

В измерениях с ИРве-детектором получено, что при напряженности поля 3000 В/см амплитуда сигнала остается практически постоянной (уменьшение порядка 5 %). При этом не обнаружено никаких аномалий в амплитуде и времени нарастания сигнала во всем исследуемом температурном диапазоне при шаге измерений 0,5 К. Энергетическое

разрешение во всем температурном диапазоне составляло порядка 18 кэВ.

Результаты работы доказывают, что наиболее распространенные детекторы из кремния и германия способны сохранять свои спектрометрические характеристики в температурном интервале 1-77 К при условии достаточной напряженности электрического поля.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработаны и созданы 32 HPGe-детектора для спектрометра TGV-2, предназначенного для исследования двойных ß-процессов. Спроектирован и впервые реализован криостат, позволяющий охлаждать 32 детекторную сборку до рабочей температуры в едином объеме. Кроме того, созданный криостат позволил значительно уменьшить микрофонный шум. Измерен собственный фон спектрометра.

2. Впервые получены новые ограничения (на 90%-ном уровне достоверности) для различных ветвей распада 106Cd на основное состояние и на первое возбужденное состояние (2+, 512 кэВ) дочернего ядра. Они составляют соответственно >4,1х10"лет и Т™2" >5,6x10"лет для переходов 0+—>0+, g.s. и T^f* >5,8x1019 лет и

> 2,1х1019лет для переходов на уровень 512 кэВ. Полученное значение для 2уЕС/ЕС-моды распада для перехода на основное состояние дочернего ядра более чем на порядок лучше достигнутого в предыдущих экспериментах.

3. Разработана и реализована методика двухсторонней имплантации планарных HPGe-детекторов, позволившая создать детекторы с тонкими «входными окнами» 0,1 мкм). Применение данной методики к детекторам TGV-2 позволит увеличить эффективную массу исследуемого изотопа в ~ 2 раза.

4. Разработана методика секционирования HPGe-детекторов. Предложенная методика позволит на порядок понизить фон в экспериментах нового поколения по поиску двойного безнейтринного ß-распада (GERDA, Majorana).

5. Впервые проведено исследование широкого класса различных типов детекторов из кремния и германия в температурном интервале 177 К. Показано, что детекторы сохраняют свои спектрометрические характеристики вплоть до 1 К. Впервые продемонстрирована работоспособность 81(Ы)-детекторов при гелиевых температурах.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Бруданин В.Б., Рухадзе Н.И. ... Гусев КН. и др. Низкофоновый многодетекторный спектрометр TGV-2 для исследования двойного р-распада. Изв. РАН Сер. Физ. 2003. Т. 67. № 5. с. 618-623.

2. Бруданин В.Б., Рухадзе Н.И. ... Гусев К.Н. и др. Эксперимент TGV по поиску двойного электронного захвата. Сообщения ОИЯИ Р6-2004-219. Дубна 2004.

3. Бруданин В.Б., Рухадзе Н.И. ... Гусев КН. и др. Поиск двойного электронного захвата Cd-106 в эксперименте TGV-2. Изв. РАН Сер. Физ. 2006. Т. 70. № 2. с. 275-279.

4. Benes P., Cermak P., Gusev K.N. et al. The low background spectrometer TGV II for double beta decay measurements. Nucl. Instr. and Meth. A. 2006. V. 569. p. 737-742.

5. Гуров Ю.Б., Гусев КН., Катулина C.JI. и др. Имплантированные HPGe-детекторы для многослойных спектрометров заряженных частиц. ПТЭ. 2004. № 5. с. 34-37.

6. Гуров Ю.Б., Гусев КН., Катулина C.JI. и др. Секционированные детекторы из особо чистого германия. ПТЭ. 2007. № 6. с. 43-46.

7. Гусев КН., Гуров Ю.Б., Довгун С.В. и др. Особенности поведения характеристик полупроводниковых детекторов при температурах ниже 77 К. Труды Второй Баксанской Молодежной Школы Экспериментальной и Теоретической Физики. Нальчик, Каб.-Балк. Ун-т, 2001. с. 160-176.

8. Гусев КН., Гуров Ю.Б., Катулина C.JI. и др. Исследование характеристик полупроводниковых детекторов из кремния и германия при температурах ниже 77 К. ПТЭ. 2007. № 2. с. 65-69.

Получено 5 мая 2009 г.

Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, предоставленного автором.

Подписано в печать 06.05.2009. Формат 60 х 90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,06. Уч.-изд. л. 1,13. Тираж 100 экз. Заказ № 56587.

Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6. E-mail: publish@jinr.ru www.jinr.ru/publish/

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НИЗКОФОНОВЫЙМНОГОДЕТЕКТОРНЫЙ СПЕКТРОМЕТР"

TGV-2 ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВОЙНЫХ Р-ПРОЦЕССОВ.

§.1.1. Детекторная часть спектрометра.

1.1.1. Используемые детекторы.

1.1.2. Конструкция криостата.

• 1.13! Охлаждение детекторной сборки до рабочей температуры.

§ 1.2. Пассивная защита спектрометра.

§ 1.3. Электронная ласть спектрометра.

§ 1.4". Результаты измерений фона.

С момента своего возникновения и по сегодняшний день полупроводниковые детекторы (п.п.д.) из кремния и германия остаются незаменимым инструментом экспериментаторов в ядерной физике и физике элементарных частиц. Из множества приборов, предназначенных для регистрации ядерных излучений, п.п.д. выделяет целый ряд достоинств: высокое энергетическое и пространственное разрешение, универсальность в отношении вида регистрируемого излучения, а также способность работать в магнитных полях и вакууме. Однако, при использовании стандартных п.п.д. в процессе проведения и планирования экспериментов в современной неускорительной физике, часто возникают проблемы, не имеющие тривиальных решений. Иногда для ответа на подобные вопросы достаточно исследования поведения характеристик детекторов в нестандартных условиях, в других случаях появляется необходимость в усовершенствовании существующих, а порой и в разработке новых типов п.п.д.

Одним из принципиальных направлений, исследуемых в современной физике, является двойной безнейтринный бета-распад. Наиболее важные причины интереса к этому процессу связаны с такими проблемами как: наличие или отсутствие массы покоя у нейтрино, нарушается ли закон сохранения лептонного числа, какова природа нейтрино (дираковская или майорановская) [1, 2]. Обнаружение 2(30у-распада будет означать необходимость пересмотра положений Стандартной модели электрослабых взаимодействий. Прямые, эксперименты по поиску двойного бета-распада можно подразделить на эксперименты с «активным источником» (или «источник = детектор» — это означает, что в состав материала детектора входит изотоп-кандидат на 2(3-распад) и эксперименты с внешним «пассивным» источником (тонкий слой источника помещается между регистрирующими детекторами). В! обоих случаях на применяемые детекторы накладывается ряд важных требований. Детекторы должны иметь низкий внутренний радиоактивный фон, обладать хорошим энергетическим разрешением, высокой эффективностью регистрации и стабильностью спектрометрических характеристик. Этим требованиям в полной мере отвечают полупроводниковые детекторы из особо чистого германия (HPGe).

Многодетекторный полупроводниковый спектрометр (п.п.д.-телескоп) TGV-2 (Телескоп Германиевый- Вертикальный)^ разработка и создание детекторной- части которого составляло одну из целей диссертации, относится к классу экспериментов с пассивным источником. П.п.д.-телескоп TGV-2 представляет собой систему планарных германиевых детекторов, между которыми располагаются образцы исследуемого изотопа. Такая конструкция. » обеспечивает: а) высокую эффективность регистрации электронов (или рентгеновского излучения вхлучае двойного-электронного захвата); б) хорошее энергетическое разрешение, типичное для полупроводниковых детекторов; в) значительное подавление радиоактивного'фона за счет регистрации-событий в режиме совпадений; г) получение простейшей информации об угловом распределении. Спектрометр TGV-2 состоит из 32 детекторов»и, благодаря^ низкому энергетическому порогу регистрации и широкому энергетическому диапазону, предназначен не только для исследования двойного Р-распада 48Са, но и двойного электронного захвата 106Cd. Несмотря* на отсутствие возможности исследования^ массивных образцов (в. TGV-2 - 10-20 г), рассматриваемый телескоп остается единственным полупроводниковым прибором, позволяющим проводить эффективные измерения изотопов, доступных в очень ограниченном количестве.

В настоящее время в TGV-2 используются планарные детекторы из особо чистого германия; изготовленные по-традиционной технологии [3]. Со стороны /7/з-перехода такие п.п.д. имеют нечувствительный «мертвый» слой значительной толщины, что затрудняет регистрацию электронов от двойного J3-распада (или рентгеновского излучения в случае двойного электронного захвата). Из-за этого число исследуемых образцов ограничено (16 штук). Для увеличения эффективности спектрометра возникла необходимость разработки планарных детекторов, имеющих тонкие нечувствительные слои с двух сторон.

Результаты такой разработки описаны ниже. Их применение в TGV-2 позволит увеличить число измеряемых образцов (а значит и массу изотопа-кандидата на 2р0v-распад) практически в два раза.

Наилучший предел на период полураспада 2(30у-процесса в настоящее время? получен в экспериментах с активным- источником [4, 5]; в которых 1 * детекторы изготавливались, из обогащенного изотопа Ge. Для достижения лучших результатов в подобных экспериментах нового поколения GERDA [6] и Majorana [7] необходимо значительное: понижение радиоактивного фона. Помимо традиционного для низкофоновых экспериментов; пути понижения фона (уменьшения массы окружающих детектор материалов и использования? материалов с очень , низким содержанием радиоактивных примесей), в. новых экспериментах планируется применять секционирование детекторов; Эта методика направлена на то; чтобы дополнительно подавить один из источников фоновых.событий - естественное.жесткое у-излучение. Гамма-квант, попадая в детектор, испытывает многократное комптоновское рассеяние, а затем покидает детектор. При этом энергопотери: такого кванта суммируются, а результирующий сигнал вполне может имитировать событие в области искомого 2(30\мшка. Одним из возможных способов рёшения проблемы является разбиение детектора на отдельные регистрирующие элементы (секционирование); так как, регистрация двух (3-распадных электронов с высокой долей вероятности произойдет в одной секции, в то время; как фоновый; у-квант оставит энергетический след с нескольких секциях. Компьютерное моделирование показывает, что секционирование детекторов и возможность идентификации частиц по форме импульса, позволят понизить радиоактивный фон на порядок [6]. Следовательно, для будущих экспериментов по'поиску 2(3-распада с активным источником, очень важно разработать методику секционирования германиевых детекторов, не ухудшающую их спектрометрические характеристики.

Полупроводниковые детекторы из кремния и германия находят применение во многих областях современной физики. Однако, вопрос о возможности использования п.п.д. в нестандартных экспериментальных условиях (например, при • криогенных температурах) порой- оказывается недостаточно изученным. Так, в экспериментах по исследованию реакций ядерного-синтеза в мюонном комплексе |j,d'He [8] 81(Тд)-детекторы должны были функционировать при температуре около 30! К. При подготовке эксперимента, выяснилось,, что- ранее выполненные работы,, посвященные-изучению поведения полупроводниковых детекторов, при» температурах ниже 77 К, содержат неполные, а иногда' и противоречивые сведения.- Кроме того, основные исследования! выполнены в 60-70-е годы. Очевидно, что с тех пор произошел заметный прогресс в технологии-получения чистых монокристаллов кремния, и германия; в- методике создания детекторов, а также1 в* качестве спектрометрической^ аппаратуры. Таким образом, назрела необходимость-, проведения нового исследования' всех наиболее распространенных типов п.п.д. из-кремнияи'германия при температурах вплоть до 1 К.

Цель работььзаключалась в решении'следующих задач:

1. Разработкой создание детекторов, из; особо-чистого германия для? спектрометра TGV-2.

2. Исследование радиоактивного фона спектрометра TGV-2.

3: Измерение периода. полураспада различных ветвей двухнейтринного двойного захвата 106Cd.

4. Разработка методики двухсторонней имплантации, планарных HPGe- детекторов.

5*. Разработка методики секционирования германиевых детекторов.

6. Получение новой- экспериментальной информации о поведении характеристик детекторов из кремния и германия в температурном диапазоне 177 К.

Научная новизна:

1. Полученьь новые ограничения» на период полураспада для различных ветвей распада 106Cd на основное и первое возбужденное состояния, дочернего ядра. Значение Тщ для 2v2K моды распада на основное состояние дочернего ядра более чем на порядок лучше достигнутого в ранее выполненных экспериментах.

2. Разработана методика двухсторонней имплантации HPGe-детекторов, позволяющая существенно уменьшить их мертвые слои.

3. Разработана методика», секционирования детекторов из особо чистого* германия,, предназначенная* для идентификации фоновых событий в будущих экспериментах по поиску двойногоР-распада Ge:

4. Впервые ^показано, что > 81(1Л)-детекторы* могут использоваться^, при температуре'ниже 30 К, сохраняялри этом* спектрометрические свойства.

Практическая^ценность работы'определяется следующим:

1. Применениеv HPGe-детекторов, изготовленных по? разработанной методике двухсторонней» имплантации; в- спектрометре TGV-2 приведет к увеличению массы «исследуемого изотопа практически в два раза.

2. Методику секционирования; отработанную на4 планарных п.п.д., планируется использовать, при создании нового поколения экспериментов с активным источником' по -поиску 2р~распада Ge.

3. По- результатам проведенных исследований температурный диапазон применимости некоторых типов» полупроводниковых детекторов можно расширить до>1 К.

Диссертация состоит из, введения, трех глав и заключения- и включает в себя;82 страницы, 36 рисунков и 8 таблиц.

В первой - главе рассмотрен спектрометр TGV-2, предназначенный для изучения двойных p-процессов (2р~распада 48Са и- 2ЕС-распада, 106Gd). Подробное техническое описание установки (используемых детекторов, криостата, активной* защиты и электронной части) дополнено изложением методов подавления радиоактивного фона. Приведены результаты- измерений собственного фона спектрометра после его инсталляции b LSM.

Во* второй главе изложены, результаты разработки методик создания новых или усовершенствования существующих полупроводниковых детекторов. Описаны детекторы с тонкими нечувствительными слоями, предназначенные для; улучшения параметров имеющихся п.п.д.-телескопов, в частности, спектрометра: для исследования 2 p-процессов TGV-2. Далее рассматриваются возможные методики изготовления секционированных детекторов, которые, вероятнее всего; будут использоваться , в калориметрических экспериментах нового поколения по поиску 2р0у-распада.,

В третьей главе диссертации приведены результаты; исследования, поведения характеристик наиболее широко распространенных типов п.п.д., из кремния и германия в; температурном интервале 1-77 К. Обсуждаются; имевшиеся» ранее; экспериментальные данные. Предпринята попытка объяснения; низкотемпературных аномалий в. отклике некоторых типов детекторов.

В заключении приводятся- основные результаты, полученные в диссертации

Апробации работы; Результаты, представленные в диссертации; представлялись и: докладывались-нагМеждународных конференциях по ядерной спектроскопии. и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург-2000, Петергоф-2005),. на II Баксанской молодежной школе Экспериментальной и Теоретической' Физики; (Баксан-2001), на II Международной летней; школе по; Физике Нейтрино памяти Б. Понтекорво (Алушта-2003), на VIII Международной научной конференции молодых ученых и специалистов (Дубна-2004), а также на семинарах; в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы; в следующих работах:

1. Врубании В.Б., Рухадзе II. И. . Гусев К.Н. и др. Низкофоновый многодетекторный; спектрометр TGV-2 для; исследования двойного Р~ распада. Изв. РАН Gep. Физ. 2003. Т. 67. № 5. с. 618-623.

-102. Бруданин В.Б., Рухадзе Н.И. . Гусев КН. и др. Эксперимент TGV по поиску двойного электронного захвата. Сообщения ОИЯИ. Р6-2004-219. Дубна 2004.

3. Бруданин В.Б., Рухадзе Н.И. . Гусев КН. и др. Поиск двойного электронного захвата Cd-106 в эксперименте TGV-2. Изв. РАН Сер. Физ. 2006. Т. 70. № 2. с. 275-279.

4. Benes P., Cermak P., Gusev K.N. et al. The low background spectrometer TGV II for double beta decay measurements. Nucl. Instr. and Meth. A. 2006. V. 569. P. 737-742.

5. Гуров Ю.Б., Гусев K.H., Катулина C.JI. и др. Имплантированные HPGe-детекторы для многослойных спектрометров заряженных частиц. ПТЭ. 2004. № 5. с. 34-37.

6. Гуров Ю.Б., Гусев КН., Катулина C.JI. и др. Секционированные детекторы из особо чистого германия. ПТЭ. 2007.№ 6. с. 43-46.

7. Гусев КН., Гуров Ю.Б., Довгун С.В. и др. Особенности поведения характеристик полупроводниковых детекторов при температурах ниже 77 К. Труды Второй Баксанской Молодежной Школы Экспериментальной и Теоретической Физики. Нальчик, Каб.-Балк. Ун-т, 2001. с. 160-176.

8. Гусев КН., Гуров Ю.Б., Катулина C.JI. и др. Исследование характеристик полупроводниковых детекторов из кремния и германия при температурах ниже 77 К. ПТЭ. 2007. № 2. с. 65-69.

Основные результаты, представленные к защите:

1. Разработаны и созданы 32 HPGe-детектора для спектрометра TGV-2, предназначенного для исследования двойных Р-процессов. Спроектирован и впервые реализован криостат, позволяющий охлаждать 32 детекторную сборку до рабочей температуры в едином объеме. Кроме того, созданный криостат позволил значительно уменьшить микрофонный шум. Измерен собственный фон спектрометра.

2. Впервые получены новые ограничения (на 90%-ном уровне достоверности) для различных ветвей распада I06Cd на основное состояние и на первое возбужденное состояние (2+, 512 кэВ) дочернего ядра. Они составляют соответственно T^f*2 >4,1х1019лет и >5,бхЮ19лет для переходов 0+—>0+, g.s. и Т^ЕС >5,8хЮ19лет и T^C2v > 2,1 х ю,9лет для переходов на уровень 512 кэВ. Полученное значение для 2уЕС/ЕС-моды распада для перехода на основное состояние дочернего ядра более чем на порядок лучше достигнутого в предыдущих экспериментах.

3. Разработана и реализована методика двухсторонней имплантации планарных HPGe-детекторов, позволившая создать детекторы с тонкими «входными окнами» (~ 0,1 мкм). Применение данной методики к детекторам TGV-2 позволит увеличить эффективную массу исследуемого изотопа в ~ 2 раза.

4. Разработана методика секционирования HPGe-детекторов. Предложенная методика позволит на порядок понизить фон в экспериментах нового поколения по поиску двойного безнейтринного Р-распада (GERDA, Majorana).

5. Впервые проведено исследование широкого класса различных типов детекторов из кремния и германия в температурном интервале 1-77 К. Показано, что детекторы сохраняют свои спектрометрические характеристики вплоть до 1 К. Впервые продемонстрирована работоспособность Si(Li)-детекторов при гелиевых температурах.

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю В.Г. Сандуковскому за постоянное внимание, конструктивную критику и помощь, которую он оказывал на всех этапах работы.

Я также глубоко признателен Ю.Б. Гурову и В.Б. Бруданину, чье внимание, многочисленные советы и консультации принесли мне огромную пользу.

Автор искренне1 благо дарит своих коллег: C.JI. Катулину, Я. Юрковского,

B.Н. Павлова, Д. Боровича сотрудничество с которыми привело к появлению работ, лежащих в основе диссертации.

Особую благодарность хочу выразить Н.И. Рухадзе и В.Г. Егорову за постоянное внимание и консультации, а также Т.В. Трофимову, А.В. Ревенко и А.К. Качалкину, без которых большая часть проведенных исследований была бы неосуществима.

Я чрезвычайно признателен Ш. Бриансон, Ц. Вылову, В.М. Горожанкину,

C. Жукову, В.Г. Калинникову, Н.А. Королеву, А.Ф. Новгородову, А.В. Саламатину, А.А. Смольникову, В.В. Тимкину, М. Ширченко, Ю.А. Шитову, О. Шкворцу, Д.В. Философову, И.А. Ютландову, Е. Якушеву и всему коллективу НЭОЯСиРХ за дружеское отношение, поддержку, полезные обсуждения и дискуссии. Глубокой благодарности автора, безусловно, заслуживают все члены коллаборации TGV.

-76-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Haxton W.C., Stephenson G.J. 1. Double beta decay. Prog. Part. Nucl. Phys. 1984. V. 12. P. 409-479.

2. Tretyak V.I., Zdesenko Yu.G. II Tables of double beta decay data an update. Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2002. V. 80. P. 83-116.

3. Голиков B.M., Егошин И.Н., Жаргал Ч. и др. И Сообщения ОИЯИ. 1983. 1383-669.

4. Aalseth С.Е., Avignone F.T., Brodzinski R.L. et al. И New results of the WIMP search with the first IGEX Ge detectors. ЯФ. 2000. T. 63. № 7. C. 1268-1272.

5. Klapdor-Kleingrothaus H.V. И Neutrino mass from laboratory: contribution of double beta decay to the neutrino mass matrix. Nucl. Phys. B. (Proc. Suppl.). 2001. V. 100. P. 309-313.

6. Schonert S., Abt I., Altmann M. et al. И The GERmanium Detector Array (Gerda) for the search of neutrinoless PP decays of Ge at LNGS. Nucl. Phys. B. (Proc. Suppl.) 2005. V. 145. P. 242-245.

7. Aalseth C.E, Anderson D., Arthur R. et al. И The proposed Majorana 76Ge double-beta decay experiment. Nucl. Phys. B. (Proc. Suppl.). 2005. V. 138. P. 217-220.

8. Del Rosso A., Augsburger M., Boreiko V.F. et al. II Measurement of the fusion rate in (j,d3He. Hyperfine Interactions. 1999. V. 118. P. 177-182.

9. Klapdor-Kleingrothaus H. V. И Double beta decay — physics at beyond accelerator energies. Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). 1996. V. 48. P. 216-222.

10. Sujkowski Z. and Wycech S. I I Neutrinoless double electron capture: a tool to search for Majorana neutrinos. Phys. Rev. C. 2004. V. 70. P. 052501-052501-5.

11. Chkvorets O., Barnabe-Heider M., Gusev K. and Schoenert S. II Limit on the radiative OvECEC decay of 36Ar. GERDA Scientific/Technical Report: GSTR-06-019. 2006.

12. Danevich F.A., Kobychev V. V., Nagorny S.S. et al. II ZnW04 crystals as detectors for 2(3 decay and dark matter experiments. Nucl. Instr. and Meth. A. 2005. V. 544. P. 553-564.

13. Barabash A.S., Hubert Ph., Nachab A. and Umatov V II Search for (3+EC and ECEC processes in 74Se. hep-ex/0610046.

14. Gavriljuk Yu.M., Gangapshev A.M., Gavrin V.N. et al. //New stage of search for 2K(2v) capture of 78Kr. ЯФ. 2006. T. 69. № 12. C. 2124-2128.

15. Danevich F.A., Georgadze A.Sh., Kobychev V.V. et al. II Search for 2(3 decay of cadmium and tungsten isotopes: final results of the Solotvina experiment. Phys. Rev. C. 2003. V. 68. P. 035501-035501-12.

16. Kiel H., Munstermann D. and Zuber К И A search for various double beta decay modes of Cd, Те, and Zn isotopes. Nucl. Phys. A. 2003. V. 723. P. 499-514.

17. Belli P., Bernabei R., Cerulli R. et al I I Performances of a CeF3 crystal scintillator and its application to the search for rare processes. Nucl. Instr. and Meth. A. 2003. V. 498. P. 352-361.

18. Danevich F.A., Georgadze A.Sh, Kobychev V.V et al. II Two-neutrino 2(3 decay of 116Cd and new half-life limits on 2(3 decay of 180W and ,86W. Nucl. Phys. A. 2003 V. 717. P. 129-145.

19. Briancon Ch, Brudanin V.B., Egorov V.G. et al. 11 The high sensitivity double beta spectrometer TGV. Nucl. Instr. and Meth. A. 1996. V. 372. P. 222-228.

20. Бруданин В.Б., Бриаясон Ш., Вылов Ц. и др. II Исследование фоновых условий спектрометра TGV для поиска двойного (3-распада. Изв. РАН Сер. Физ. 1996. Т. 60. № 1. С. 137-147.

21. Brudanin V.B., Rukhadze N.I., Briancon Ch. et al. 11 Search for double beta decay of 48Ca in the TGV experiment. Phys. Lett. B. 2000. V. 495. P. 63-68.

22. Aunola M. and Suhonen J. I I Systematic study of beta and double beta decay to excited final states. Nucl. Phys. A. 1996. V. 602. P. 133-166.

23. Hirsch M, Muto К., О da Т. and Klapdor-Kleingrothaus H. V. II Nuclear structure calculation of P+P+, (3+/EC and EC/EC decay matrix elements. Z. Phys. A. 1994. V. 347. №3. P. 151-160.

24. Domin P., Kovalenko S., Simkovic F. and Semenov S. V. II Neutrino accompanied Р±(3±, P+/EC and EC/EC processes within single state dominance hypothesis. Nucl. Phys. A. 2005. V. 753. P. 337-363.

25. A. Shukla, P.K. Raina, R. Chandra et al. II Two-neutrino positron double-beta decay of 106Cd for the 0+ -» 0+ transition. Europ. Phys. J. A. 2005. V. 23. P. 235242.

26. Benes P. II Diploma thesis, Czech Technical University in Prague, 2001.

27. Brun R., Rademakers F. II ROOT an object oriented data analysis framework. Nucl. Instr. Meth. A. 1997. V. 389. P. 81-86.

28. Вылов Ц., Осипенко Б.П., Сандуковский В.Г. и Юрковски Я. II Сообщения ОИЯИ. 1985. 13-85-677.

29. Мейер Д., Эриксон Л., Дэвис Д. Ионное легирование полупроводников. М.: Мир. 1973.

30. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Осипенко Б.П и dp. II ПТЭ. 1990. № 4. С. 83.

31. Wouters J., De Moor P., Schuurmans P. et al. II Particle detection from oriented nuclei. Hyperfine Interactions. 1992. V. 75. P. 379-400.

32. Morales A. II Experimental searches for non-baryonic dark matter: WIMP direct detection. Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.) 2002. V. 110. P.39-54;

33. Bergstrom L. // Non-baryonic dark matter: observational evidence and detection methods. Rep. Prog. Phys. 2000. V.63. P.793-841.

34. Sanglard V., Benoit A., Berge L. et al. I I Final results of the EDELWEISS-I dark matter search with cryogenic heat-and-ionization Ge detectors, astro-ph/0503265.

35. Angloher G., Bucci C., Christ P. et al. II Limits on WIMP dark matter using scintillating CaW04 cryogenic detectors with active background suppression. Astropart. Phys. 2005. V. 23. P. 325-339.

36. Gregoire G., Heugheraert J., Lemaitre G. et ah II Performances of a p-i-n type semiconductor detector at low temperatures. Nucl. Instr. and Meth. 1964. V. 28. P. 346-348.

37. Dodge W.R., Domen S.R., Hirshfeld A.T. and Hopes P.D. 11 IEEE Trans. Nucl. Sci. 1964. V. 11. P. 238.

38. Dodge W.R., Domen S.R., Hirshfeld A.T. and Hopes P.D. II IEEE Trans. Nucl. Sci. 1965. V. 12. P. 295.

39. Martini M. and McMath T.A. II Performance of Si(Li) detectors over a wide temperature range. Nucl. Instr. and Meth. 1969. V. 76. P. 1-10.

40. Martini M. and McMath T.A. II Trapping and detrapping effects in lithium-drifted germanium and silicon detectors. Nucl. Instr. and Meth. 1970. V. 79. P. 259-276.

41. ТамбовцевД.И. и Козловский Л.К. //ПТЭ. 1969. № 5. С. 59.

42. Афанасьева Н.П., Еремин В.К., Строкан Н.Б. и Шамагджв А.Ш. II ПТЭ. 1982. № 1. С. 73.

43. Martoff С. J., Kaczanowicz Е., Neuhauser B.J. et al. II Operation of a high-purity silicon diode alpha particle detector at 1.4 K. Nucl. Instr. and Meth. A. 1991. V. 301. P. 376-379.

44. Hansen W.L. II High-purity germanium crystal growing. Nucl. Instr. and Meth. 1971. V. 94. P. 377-380.

45. Stuck R., Ponpon J.P., Siffert P. and Ricaud С. II IEEE Trans. Nucl. Sci. 1972. V. 19. P. 270.

46. ВыдрикА.А. II ПТЭ. 1976. № 4. С. 59.

47. Luke P.N., Steiner H.M. and Haller E.E. II Direct detection of vacuum ultraviolet scintillations in liquid helium using germanium photodiodes. Appl. Phys. Lett. 1982. V. 41. P. 315-317

48. Venos D., Srnka D., SJesiger J. et al. II Performance of HPGe detectors in the temperature region 2-77 K. Nucl. Instr. and Meth. 1995. V. A3 65. P. 419-423.

49. Mayer J.W., in Semiconductor Detectors (Bertolini G. and Coche A.; North-Holland Publ. Co., Amsterdam, 1968). Ch. 5.

50. Geballe Т.Н., in Semiconductors (ed. Hannay N.B.; Reinhold, New York, 1959). Ch. 8.