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A novel online distillation technique was developed for the XENON1T dark matter experiment to reduce intrinsic background components more volatile than xenon, such as krypton or argon, while the detector was operating. The method is based on a continuous purification of the gaseous volume of the detector system using the XENON1T cryogenic distillation column. A krypton-in-xenon concentration of (360±60) ppq was achieved. It is the lowest concentration measured in the fiducial volume of an operating dark matter detector to date. A model was developed and fit to the data to describe the krypton evolution in the liquid and gas volumes of the detector system for several operation modes over the time span of 550 days, including the commissioning and science runs of XENON1T. The online distillation was also successfully applied to remove Ar-37 after its injection for a low energy calibration in XENON1T. This makes the usage of Ar-37 as a regular calibration source possible in the future. The online distillation can be applied to next-generation experiments to remove krypton prior to, or during, any science run. The model developed here allows further optimization of the distillation strategy for future large scale detectors.
Application and modeling of an online distillation method to reduce krypton and argon in XENON1T / Aprile, E; Abe, K; Agostini, F; Ahmed Maouloud, S; Alfonsi, M; Althueser, L; Angelino, E; R Angevaare, J; C Antochi, V; Ant??n Martin, D; Arneodo, F; Baudis, L; L Baxter, A; Bellagamba, L; Bernard, A; Biondi, R; Bismark, A; Brown, A; Bruenner, S; Bruno, G; Budnik, R; Capelli, C; R Cardoso, J M; Cichon, D; Cimmino, B; Clark, M; P Colijn, A; Conrad, J; J Cuenca-Garc??a, J; P Cussonneau, J; D???andrea, V; P Decowski, M; Di Gangi, P; Di Pede, S; Di Giovanni, A; Di Stefano, R; Diglio, S; Elykov, A; Farrell, S; D Ferella, A; Fischer, H; Form, S; Fulgione, W; Gaemers, P; Gaior, R; Galloway, M; Gao, F; Glade-Beucke, R; Grandi, L; Grigat, J; Higuera, A; Hils, C; Hoetzsch, L; Howlett, J; Huhmann, C; Iacovacci, M; Itow, Y; Jakob, J; Joerg, F; Joy, A; Kato, N; Kavrigin, P; Kazama, S; Kobayashi, M; Koltman, G; Kopec, A; Landsman, H; F Lang, R; Levinson, L; Li, S; Li, I; Liang, S; Lindemann, S; Lindner, M; Liu, K; Lombardi, F; Long, J; M Lopes, J A; Ma, Y; Macolino, C; Mahlstedt, J; Mancuso, A; Manenti, L; Manfredini, A; Marignetti, F; Marrod??n Undagoitia, T; Martens, K; Masbou, J; Masson, D; Masson, E; Mastroianni, S; Messina, M; Miuchi, K; Mizukoshi, K; Molinario, A; Moriyama, S; Mor??, K; Mosbacher, Y; Murra, M; M??ller, J; Ni, K; Oberlack, U; Paetsch, B; Palacio, J; Peres, R; Pienaar, J; Pierre, M; Pizzella, V; Plante, G; Qi, J; Qin, J; Ram??rez Garc??a, D; Reichard, S; Rocchetti, A; Rupp, N; Sanchez, L; F dos Santos, J M; Sartorelli, G; Schreiner, J; Schulte, D; Schulze Ei??ing, H; Schumann, M; Scotto Lavina, L; Selvi, M; Semeria, F; Shagin, P; Shockley, E; Silva, M; Simgen, H; Takeda, A; Tan, P-L; Terliuk, A; Thers, D; Toschi, F; Trinchero, G; Tunnell, C; T??nnies, F; Valerius, K; Volta, G; Wei, Y; Weinheimer, C; Weiss, M; Wenz, D; Wittweg, C; Wolf, T; Xu, Z; Yamashita, M; Yang, L; Ye, J; Yuan, L; Zavattini, G; Zhang, Y; Zhong, M; Zhu, T. - In: PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS. - ISSN 2050-3911. - 2022:5(2022). [10.1093/ptep/ptac074]
Application and modeling of an online distillation method to reduce krypton and argon in XENON1T
E Aprile;K Abe;F Agostini;S Ahmed Maouloud;M Alfonsi;L Althueser;E Angelino;J R Angevaare;V C Antochi;D Ant??n Martin;F Arneodo;L Baudis;A L Baxter;L Bellagamba;A Bernard;R Biondi;A Bismark;A Brown;S Bruenner;G Bruno;R Budnik;C Capelli;J M R Cardoso;D Cichon;B Cimmino;M Clark;A P Colijn;J Conrad;J J Cuenca-Garc??a;J P Cussonneau;V D???Andrea;M P Decowski;P Di Gangi;S Di Pede;A Di Giovanni;R Di Stefano;S Diglio;A Elykov;S Farrell;A D Ferella;H Fischer;S Form;W Fulgione;P Gaemers;R Gaior;M Galloway;F Gao;R Glade-Beucke;L Grandi;J Grigat;A Higuera;C Hils;L Hoetzsch;J Howlett;C Huhmann;M Iacovacci;Y Itow;J Jakob;F Joerg;A Joy;N Kato;P Kavrigin;S Kazama;M Kobayashi;G Koltman;A Kopec;H Landsman;R F Lang;L Levinson;S Li;I Li;S Liang;S Lindemann;M Lindner;K Liu;F Lombardi;J Long;J A M Lopes;Y Ma;C Macolino;J Mahlstedt;A Mancuso;L Manenti;A Manfredini;F Marignetti;T Marrod??n Undagoitia;K Martens;J Masbou;D Masson;E Masson;S Mastroianni;M Messina;K Miuchi;K Mizukoshi;A Molinario;S Moriyama;K Mor??;Y Mosbacher;M Murra;J M??ller;K Ni;U Oberlack;B Paetsch;J Palacio;R Peres;J Pienaar;M Pierre;V Pizzella;G Plante;J Qi;J Qin;D Ram??rez Garc??a;S Reichard;A Rocchetti;N Rupp;L Sanchez;J M F dos Santos;G Sartorelli;J Schreiner;D Schulte;H Schulze Ei??ing;M Schumann;L Scotto Lavina;M Selvi;F Semeria;P Shagin;E Shockley;M Silva;H Simgen;A Takeda;P-L Tan;A Terliuk;D Thers;F Toschi;G Trinchero;C Tunnell;F T??nnies;K Valerius;G Volta;Y Wei;C Weinheimer;M Weiss;D Wenz;C Wittweg;T Wolf;Z Xu;M Yamashita;L Yang;J Ye;L Yuan;G Zavattini;Y Zhang;M Zhong;T Zhu
2022
Abstract
A novel online distillation technique was developed for the XENON1T dark matter experiment to reduce intrinsic background components more volatile than xenon, such as krypton or argon, while the detector was operating. The method is based on a continuous purification of the gaseous volume of the detector system using the XENON1T cryogenic distillation column. A krypton-in-xenon concentration of (360±60) ppq was achieved. It is the lowest concentration measured in the fiducial volume of an operating dark matter detector to date. A model was developed and fit to the data to describe the krypton evolution in the liquid and gas volumes of the detector system for several operation modes over the time span of 550 days, including the commissioning and science runs of XENON1T. The online distillation was also successfully applied to remove Ar-37 after its injection for a low energy calibration in XENON1T. This makes the usage of Ar-37 as a regular calibration source possible in the future. The online distillation can be applied to next-generation experiments to remove krypton prior to, or during, any science run. The model developed here allows further optimization of the distillation strategy for future large scale detectors.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.