,A LN2-based cooling system for a next-generation liquid xenon dark matter detector

来源 :核技术(英文版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ryan1114
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In recent years, cooling technology for liquid xenon (LXe) detectors has advanced driven by the devel-opment of dark matter (DM) detectors with target mass in the 100–1000 kg range. The next generation of DM detectors based on LXe will be in the 50,000 kg (50 t) range requiring more than 1 kW of cooling power. Most of the prior cooling methods become impractical at this level. For cooling a 50 t scale LXe detector, a method is pro-posed in which liquid nitrogen (LN2) in a small local reservoir cools the xenon gas via a cold finger. The cold finger incorporates a heating unit to provide temperature regulation. The proposed cooling method is simple, reli-able, and suitable for the required long-term operation for a rare event search. The device can be easily integrated into present cooling systems, for example the Cooling Bus employed for the PandaX I and II experiments. It is still possible to cool indirectly with no part of the cooling or temperature control system getting in direct contact with the clean xenon in the detector. Also, the cooling devicecan be mounted at a large distance, i.e., the detector is cooled remotely from a distance of 5–10 m. The method was tested in a laboratory setup at Columbia University to carry out different measurements with a small LXe detector and behaved exactly as predicted.
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