Identification des événements de surface dans les bolomètres équipés de couches minces d'isolant d'Anderson, application à la détection directe de matière noire

Nader Mirabolfathi (1)

1 CSNSM - Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse

In direct detection of WIMPS (a plausible candidate for dark matter) experiments the detector plays a very essential rule. The EDELWEISS experiment uses cryogenic semiconductor detectors to measure the heat (bolometer) and ionization produced by an event. Comparing these two quantities for each event, one can distinguish an "electron recoil" (background other than neutrons) from a "nuclear recoil" events (WIMPS). Meanwhile for the events taking place not far enough from the electrodes, a deficit in charge collection will degrade the detector discrimination ability. We introduced a new method to identify the near surface events, which is based on the detector "heat" transient regime. We use NbxSi1-x Anderson insulator thin layers evaporated directly on the absorber (Ge or sapphire) for analyzing this regime. We find an enhanced transient heat signal for an event less deep than a critical value, dc (~1mm in Ge) comparing to a detector bulk event with identical energy. We could determine this enhancement with respect to the depth of interaction (d< dc) and we have verified that it is valid down to the energy threshold of the detector. We designed a setup in which the thermometers are used for charge collection electrodes simultaneously. We have shown that by this method, one can identify the events giving rise to an incomplete charge collection due to their proximity to the electrodes. This method let us define a fiduciel volume where the discrimination performance is not limited by such events.

Dans une expérience destinée à la détection directe des WIMPS (un candidat plausible pour la matière noire) les détecteurs jouent un rôle essentiel. L'expérience EDELWEISS a choisi des détecteurs semiconducteurs (Ge) avec lesquels on peut mesurer simultanément la chaleur (mesure bolométrique) et la charge issues de l'impact d'une particule. On discrimine ainsi les événements de type "recul noyau" (WIMPS) des événements de type "recul électron" (bruit de fond hormis les neutrons). Cependant, pour un événement ayant lieu très près de la surface des électrodes de collecte de charge, un déficit de collecte peut dégrader d'une manière importante l'efficacité de cette discrimination. Ce travail propose une nouvelle méthode d'identification des événements de surface basée sur le régime transitoire "chaleur" obtenu au moyen de couches minces NbxSi1-x , isolant d'Anderson, déposées directement sur l'absorbeur (saphir ou Ge). Un événement ayant lieu à une profondeur inférieure à une valeur critique dc (de l'ordre du millimètre dans le Ge) donne un signal transitoire (athermique) amplifié et de forme différente comparée à un événement de volume de même énergie. Nous avons paramétré cette amplification en fonction de la profondeur d

Mots clés: Bolomètre; Edelweiss; Isolant d'Anderson; Film mince; Evénement de surface; Matière Noire

Domaines: Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]; Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]

Nader Mirabolfathi. Identification des événements de surface dans les bolomètres équipés de couches minces d'isolant d'Anderson, application à la détection directe de matière noire. Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Paris Sud - Paris XI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002708⟩