An Energy-dependent Electro-thermal Response Model of CUORE Cryogenic Calorimeter - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue JINST Année : 2022

An Energy-dependent Electro-thermal Response Model of CUORE Cryogenic Calorimeter

D.Q. Adams , C. Alduino , K. Alfonso , F.T. Avignone , O. Azzolini , G. Bari , F. Bellini , G. Benato , M. Beretta , M. Biassoni , A. Branca , C. Brofferio , C. Bucci , J. Camilleri , A. Caminata , A. Campani , L. Canonica , X.G. Cao , S. Capelli , C. Capelli , L. Cappelli , L. Cardani , P. Carniti , N. Casali , E. Celi , D. Chiesa , M. Clemenza , S. Copello , O. Cremonesi , R.J. Creswick , A. d'Addabbo , I. Dafinei , F. del Corso , S. Dell'Oro , S. Di Domizio , S. Di Lorenzo , V. Dompè , D.Q. Fang , G. Fantini , M. Faverzani , E. Ferri , F. Ferroni , E. Fiorini , M.A. Franceschi , S.J. Freedman , S.H. Fu , B.K. Fujikawa , S. Ghislandi , A. Giachero , A. Gianvecchio , L. Gironi , A. Giuliani (1) , P. Gorla , C. Gotti , T.D. Gutierrez , K. Han , E.V. Hansen , K.M. Heeger , R.G. Huang , H.Z. Huang , J. Johnston , G. Keppel , Yu.G. Kolomensky , R. Kowalski , M. Li , C. Ligi , R. Liu , L. Ma , Y.G. Ma , L. Marini , R.H. Maruyama , D. Mayer , Y. Mei , S. Morganti , T. Napolitano , M. Nastasi , J. Nikkel , C. Nones (2) , E.B. Norman , A. Nucciotti , I. Nutini , T. O'Donnell , M. Olmi , J.L. Ouellet , S. Pagan , C.E. Pagliarone , L. Pagnanini , M. Pallavicini , L. Pattavina , M. Pavan , G. Pessina , V. Pettinacci , C. Pira , S. Pirro , I. Ponce , S. Pozzi , E. Previtali , A. Puiu , S. Quitadamo , A. Ressa , C. Rosenfeld , S. Sangiorgio , B. Schmidt , N.D. Scielzo , V. Sharma , V. Singh , M. Sisti , D. Speller , P.T. Surukuchi , L. Taffarello , F. Terranova , C. Tomei , K.J. Vetter , M. Vignati , S.L. Wagaarachchi , B.S. Wang , B. Welliver , J. Wilson , K. Wilson , L.A. Winslow , S. Zimmermann , S. Zucchelli
D.Q. Adams
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C. Alduino
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K. Alfonso
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F.T. Avignone
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O. Azzolini
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G. Bari
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G. Benato
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L.A. Winslow
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S. Zimmermann
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S. Zucchelli
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Résumé

The Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (CUORE) is the most sensitive experiment searching for neutrinoless double-beta decay ($0\nu\beta\beta$) in $^{130}\text{Te}$. CUORE uses a cryogenic array of 988 TeO$_2$ calorimeters operated at $\sim$10 mK with a total mass of 741 kg. To further increase the sensitivity, the detector response must be well understood. Here, we present a non-linear thermal model for the CUORE experiment on a detector-by-detector basis. We have examined both equilibrium and dynamic electro-thermal models of detectors by numerically fitting non-linear differential equations to the detector data of a subset of CUORE channels which are well characterized and representative of all channels. We demonstrate that the hot-electron effect and electric-field dependence of resistance in NTD-Ge thermistors alone are inadequate to describe our detectors' energy dependent pulse shapes. We introduce an empirical second-order correction factor in the exponential temperature dependence of the thermistor, which produces excellent agreement with energy-dependent pulse shape data up to 6 MeV. We also present a noise analysis using the fitted thermal parameters and show that the intrinsic thermal noise is negligible compared to the observed noise for our detectors.

Dates et versions

hal-03678172 , version 1 (25-05-2022)

Identifiants

Citer

D.Q. Adams, C. Alduino, K. Alfonso, F.T. Avignone, O. Azzolini, et al.. An Energy-dependent Electro-thermal Response Model of CUORE Cryogenic Calorimeter. JINST, 2022, 17 (11), pp.P11023. ⟨10.1088/1748-0221/17/11/P11023⟩. ⟨hal-03678172⟩
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