Background study for the pn-CCD detector of CERN Axion Solar Telescope
S. Cebrián, A. Rodríguez, M. Kuster, B. Beltrán, J. M. Carmona, H. Gómez, R. Hartmann, I. G. Irastorza, R. Kotthaus, G. Luzón, J. Morales, A. Ortiz de Solórzano… 展开作者
S. Cebrián, A. Rodríguez, M. Kuster, B. Beltrán, J. M. Carmona, H. Gómez, R. Hartmann, I. G. Irastorza, R. Kotthaus, G. Luzón, J. Morales, A. Ortiz de Solórzano, J. Ruz, L. Strüder, J. A. Villar
备注：
Comments: 10 pages, 9 figures and images, submitted to Astroparticle Physics
The CERN Axion Solar Telescope (CAST) experiment searches for axions from the Sun converted into photons with energies up to around 10 keV via the inverse Primakoff effect in the high magnetic field of a superconducting Large Hadron Collider (LHC) prototype magnet. A backside illuminated pn-CCD detector in conjunction with an X-ray mirror optics is one of the three detectors used in CAST to register the expected photon signal. Since this signal is very rare and different background components (environmental gamma radiation, cosmic rays, intrinsic radioactive impurities in the set-up, ...) entangle it, a detailed study of the detector background has been undertaken with the aim to understand and further reduce the background level of the detector. The analysis is based on measured data taken during the Phase I of CAST and on Monte Carlo simulations of different background components. This study will show that the observed background level (at a rate of (8.00+-0.07)10^-5 counts/cm^2/s/keV between 1 and 7 keV) seems to be dominated by the external gamma background due to usual activities at the experimental site, while radioactive impurities in the detector itself and cosmic neutrons could make just smaller contribution.
The 3 cavity prototypes of RADES, an axion detector using microwave filters at CAST
遗迹轴子探测器实验装置（RADES）是一个轴子搜索项目，使用微波滤波器作为暗物质转换的谐振器。本出版物的主要重点是描述3种不同的腔原型的RADES。的原型之一的第一次测试的结果也被提出。过滤器由5或6个不锈钢子腔组成，由矩形膜片连接。子腔的大小决定了工作频率，子腔的数量决定了工作体积。第一个腔原型于2017年建造，工作频率为$\sim$ 8.4 GHz，并放置在CERN的9 T CAST偶极磁体上。2018年又设计并建造了两个原型。新设计的目的是找到并测试最佳腔体几何形状，以便按比例放大体积并引入有效的调谐机制。我们的研究结果表明，这种类型的过滤器，以达到QCD轴子在X波段的频率灵敏度有前途的潜力。
Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches
轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术，选择放射纯材料，离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器，其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室（LSC），以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后，我们提出了一些想法和结果，降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏，使用高透明的窗口，自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子，亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。
Gaseous time projection chambers for rare event detection: Results from the T-REX project. II. Dark matter
作为T-REX项目的一部分，在过去几年中进行了许多研发和原型设计活动，以探索Micromegas读取的气态TPC在稀有事件搜索中的适用性，如双β衰变（DBD），轴子研究和低质量WIMP搜索。虽然在配套文件中，我们专注于DBD，在本文中，我们专注于搜索暗物质候选者，无论是轴子和WIMP的结果。小型超低背景Micromegas探测器被用于对像CERN的CAST这样的轴子太阳镜中预期的X射线信号进行成像。在CAST中已经实现了低至$0.8\times 10^{-6}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，而在位于Canfranc地下的地下实验室的测试台中已经获得了低至$\sim10^{-7}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的值。将描述巩固和进一步降低这些值到$\sim10^{-8}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的前景。这样的探测器，放置在未来的IAXO实验的X射线望远镜的焦点，将允许10 $^5$比CAST更好的信噪比，并搜索太阳轴子与$g_{aγ}$下降到几个10 $^{12}$ GeV $^{-1}$，以及进入未探索的轴子参数空间。此外，这些TPC的放大版本，适当屏蔽并放置在地下，可以在寻找低质量WIMP方面具有竞争力。TREX-DM原型，$\sim$ 0.3…
A low background Micromegas detector for the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。由于其良好的空间和能量分辨率以及在探测器构造中使用的低放射性材料，该探测器有效运行并实现了非常低水平的背景抑制（$5\times 10^{-5}$计数keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$）。在实验的第二阶段（2005-2007年），将对探测器进行升级，增加一个屏蔽装置并包括聚焦光学系统。这些改进应允许优于两个数量级的背景抑制。
Fabrication status and expected performance of the inner-core X-ray optic for BabyIAXO
Columbia University（哥伦比亚大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；CHEXS；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）
