Purification of large volume of liquid argon for LEGEND-200

The design, construction and performance of the system capable of purifying 65m$^{3}$ of liquid argon to sub-ppm level designed for LEGEND–200 experiment is presented. The quality of the purified liquid argon is monitored in real-time during the purification process, by measuring the argon triplet state lifetime and simultaneous direct measurements of the concentrations of impurities such as water, oxygen, and nitrogen with a sensitivity of 0.1 ppm. The achieved argon triplet lifetime value measured inside the LEGEND cryostat, when filled in 70% of its capacity, was at the level of $\tau_{3}$ = 1.3 μs. If needed, the system may also be used later to purify liquid argon already filled into the LEGEND cryostat in the loop mode

Low-activity radon emanation studies

W badaniach bardzo rzadkich procesów jądrowych zachodzących przy niskich energiach, takich jakoddziaływania cząstek ciemnej zimnej materii czy podwójnego bezneutrinowego rozpadu β,radon-222 jest jednym z głównych czynników składających się na niepożądane tło. W celu zminimalizowania tegowpływu stosuje się w budowie detektorów najczystsze materiały pod względem zawartości radioizotopów. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę parametrów nowego detektora służącego do badańemanacji radonu zbudowanego w Zakładzie Doświadczalnej Fizyki Komputerowej Wydziału Fizyki,Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego.Zmierzono tło detektora, wydajność detekcji, minimalną mierzalną aktywność, zbadano stabilność układu oraz wykonano pomiary dla trzech źródeł radonu-222 wykonanych w postaci radu-226 naniesionego na stalowe płytki i jednej próbki węgla aktywowanego CARBO-ACT. Otrzymano tło wynoszące (1,43 ± 0,29) cpd dla radonu-222 i (1,26 ± 0,27) cpd dla radonu-220, wydajność wynoszącą (10,9 ± 0,5)% i minimalną mierzalną aktywność na poziomie 0,52 mBq dla czasu pomiaru wynoszącego około 8.5 dnia. Pomiary próbek radu-226 pokazały aktywności radonu-222 rzędu kilkuset mBq: (145,5 ± 8,3) mBq dla pierwszej próbki, (456±46) mBq dla drugiej i (238±21) mBq dla trzeciej. Aktywność właściwa próbki węgla aktywowanego CARBO-ACT wyniosła (76,2 ± 9,2) mBq/kg dla radonu-222 i (5,8 ± 2,5) mBq/kg dla radonu-220.In the studies of very rare nuclear processes at low energies, such as the interaction of cold dark matter or neutrinoless double beta decay, radon-222 is one of the most important factors affecting the background. In order to minimize this effect the radiopurest materials are used in the construction of detectors. In this paper, an analysis of the parameters of a new detector used for th study of radon emanation was conducted.The background was measured as well as the efficiency of detection and the minimum detectable activity. The stability of the system was analysed and measurements of radon activity was conducted for 3 samples of radon-222 made by depostion of radium-226 on steel plates and one sample of pure activated carbon CARBO-ACT. The background was (1,43 ± 0,29) cpd for radon-222 and (1,26 ± 0,27) cpd for radon-220. An efficiency of (10,9 ± 0,5) % was also calculated. Using these two values, the minimum detectable activity was estimated to be 0.52 mBq for a measurement time of 8.5 days. Finally, the activity of radon-222 in the three radium samples totaled (145,5 ± 8,3) mBq for the first one, (456 ± 46) mBq for the second one and (238 ± 21) mBq for the last one. The specific activity of the activated carbon sample was (76,2 ± 9,2) mBq/kg for radon-222 and (5,8 ± 2,5) mBq/kg for radon-220

Purification of large volume of liquid argon for LEGEND-200

The design, construction and performance of the system capable of purifying 65m$^{3}$ of liquid argon to sub-ppm level designed for LEGEND–200 experiment is presented. The quality of the purified liquid argon is monitored in real-time during the purification process, by measuring the argon triplet state lifetime and simultaneous direct measurements of the concentrations of impurities such as water, oxygen, and nitrogen with a sensitivity of 0.1 ppm. The achieved argon triplet lifetime value measured inside the LEGEND cryostat, when filled in 70% of its capacity, was at the level of $\tau_{3}$ = 1.3 μs. If needed, the system may also be used later to purify liquid argon already filled into the LEGEND cryostat in the loop mode