High-pure zinc for growing Zn⁸²Se scintillation crystals

Abstract

A process has been developed to produce high-purity granular zinc for growing Zn⁸²Se scintillation crystals designed to study the neutrinoless double beta decay (0ν2β) of the selenium isotope ⁸²Se in the CUPID-0 experiment. The chemical and isotopic compositions of high-purity zinc were studied and its radioactive purity was evaluated. At a level less than mBq·kg⁻¹ in the background spectrum of high-purity zinc, measured by a germanium detector, no peaks were observed for natural radionuclides ⁴⁰K, ⁶⁰Со, ¹³⁷Cs and the uranium-thorium decay chain. An increased activity of such nuclides as ⁵⁴Mn, ⁵⁶Со, ⁵⁷Со, ⁵⁸Co, and 65Zn, formed mainly due to cosmogenous effects, was noted.

Розроблено процес отримання високочистого гранульованого цинку для вирощування сцинтиляційних кристалів Zn⁸²Se, призначених для вивчення безнейтринного подвійного бета-розпаду (0ν2β) ізотопу селена ⁸²Se в експерименті CUPID-0. Вивчено хімічний і ізотопний склади високочистого цинку і проведена оцінка його радіоактивної чистоти. На рівні менш ніж мБк·кг⁻¹ у фоновому спектрі високочистого цинку не спостерігалися піки від природних радіонуклідів ⁴⁰K, ⁶⁰Со, ¹³⁷Cs і ураноторієвого ланцюжка розпаду, які виміряно германієвим детектором. Відзначена підвищена активність таких нуклідів, як ⁵⁴Mn, ⁵⁶Со, ⁵⁷Со, ⁵⁸Co і 65Zn, утворених в основному за рахунок космогенних впливів.

Разработан процесс получения высокочистого гранулированного цинка для выращивания сцинтилляционных кристаллов Zn⁸²Se, предназначенных для изучения безнейтринного двойного бета-распада (0ν2β) изотопа селена ⁸²Se в эксперименте CUPID-0. Изучены химический и изотопный составы высокочистого цинка и проведена оценка его радиоактивной чистоты. На уровне менее чем мБк·кг⁻¹ в фоновом спектре высокочистого цинка не наблюдались пики от природных радионуклидов ⁴⁰K, ⁶⁰Со, ¹³⁷Cs и ураноториевой цепочки распада, измеренные германиевым детектором. Отмечена повышенная активность таких нуклидов, как ⁵⁴Mn, ⁵⁶Со, ⁵⁷Со, ⁵⁸Co и 65Zn, образованных в основном в результате космогенных воздействий.