Kurzfassung
Ziel des Experiments COBRA (Cadmium-Zinc-Telluride O-neutrino double-Beta Research Apparatus) ist der Nachweis des neutrinolosen Doppelbetazerfalls
mit mehreren Isotopen, hauptsächlich Cd-116, Cd-106 und Te-130. Ein hochgranulares Groÿexperiment bestehend aus etwa 400 kg CdZnTe-Halbleiterdetektoren ist momentan in Vorbereitung. Um den Nachweis des neutrinolosen Doppelbetazerfalls mit dem Isotop Cd-116 erbringen zu können, wird eine Untergrundrate von 10e(-3) counts/keV/kg/a benötigt um die erforderliche Sensitivität auf eine Halbwertszeit von mindestens 2 * 10e(26) Jahren zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Detektoren in einer hochreinen Umgebung betrieben werden, abgeschirmt von externen Strahlungsquellen. Flüssigszintillator als umgebendes Medium ist ein vielversprechender Ersatz für den momentan genutzten Schutzlack der Detektoren. Zusätzlich zu seiner Eigenschaft als hochreines Passivierungsmaterial fungiert Flüssigszintillator auÿerdem als Abschirmung gegen Neutronen und als aktives Veto gegen externe Gammastrahlung. Die vorliegenden Arbeit beschreibt die Planung, die Konstruktion und den Zusammenbau eines Teststandes. Der Betrieb von vier CdZnTe Detektoren, die mehrere Jahre in Flüssigszintillator gelagert wurden, wird gezeigt. Umfangreiche Materialverträglichkeitsuntersuchungen vor dem Zusammenbau werden ebenso dargelegt wie die Inbetriebnahme des Teststands und die Charakterisierung der Detektoren. Schlieÿlich werden Ergebnisse der Leistungsfähigkeit des Flüssigszintillators bezüglich der Untergrundunterdrückung und der Nachweis von kosmischen Myonen vorgestellt. Diese Ergebnisse werden mit Monte Carlo Simulationen verglichen.
COBRA, the Cadmium-Zinc-Telluride O-neutrino double-Beta Research Apparatus, is an experiment aiming for the measurement of the neutrinoless double beta decay with several isotopes, in particular Cd-116, Cd-106 and Te-130. A highly granular large scale experiment with about 400 kg of CdZnTe semiconductor detectors is currently under development. To provide evidence for the neutrinoless double beta decay of Cd-116, a background rate in the order of 10e(-3) counts/keV/kg/a is needed to achieve the required half-life sensitivity of at least 2 * 10e(26) years. To reach this target, the detectors have to be operated in a highly pure environment, shielded from external radiation. Liquid scintillator is a promising candidate as a circumfluent replacement for the currently used lacquer. Next to the function as highly pure passivation material, liquid scintillator also acts as a neutron shield and active veto for external gammas. Within this thesis, the design, construction and assembly of a test set-up is described. The operation of four CdZnTe detectors after several years of storage in liquid scintillator is demonstrated. Next to extensive material compatibility tests prior to the assembly, the commissioning of the set-up and the characterization of the detectors are shown. Finally, results concerning the background reduction capability of liquid scintillator and the detection of cosmic muons are presented and compared to a Monte Carlo simulation.