High-precision efficiency calibration of a high-purity co-axial germanium detector
高纯同轴锗探测器在宽能量范围内的效率校准精度约为0.15%。探测器晶体的高精度扫描和伽马射线源测量已被比较到蒙特卡罗模拟，以调整探测器模型的尺寸。为此，使用了标准校准源和短寿命在线源。由此产生的效率校准达到所需的精度，例如，超允许的β衰变的分支比测量的弱相互作用标准模型的测试。
2014-04-04 nucl-ex physics.ins-det
Feasibility study of the observation of the neutrino accompanied double beta-decay of Ge-76 to the 0+(1) excited state of Se-76 using segmented germanium detectors
Ge-76的双β衰变伴随的中微子可以布居Se-76的基态和激发态。虽然已经观察到衰变到基态的半衰期为1.74 + 0.18 - 0.16 10^21年，但尚未观察到衰变到激发态。核基质元素取决于核跃迁的细节。本文所考虑的跃迁半衰期的测量有助于减少Ge-76无中微子双β衰变的核矩阵元计算的不确定性。这个参数将这个过程的半衰期与有效的马约拉纳中微子质量联系起来。本文介绍了用Ge-76到Se-76的激发态双β衰变探测中微子的可行性研究结果。在这项研究中，假设分段锗探测器。这种探测器的Ge-76丰度约为86%，将用于设在意大利INFN Gran Sasso国家实验室的GERDA实验。结果表明，只要Ge-76衰变到Se-76的1122 keV 0+能级的过程的半衰期在本计算所支持的范围内（7.5 × 10^21 y到3.1 × 10^23 y），就可以在GERDA中观察到Ge-76的衰变。
2007-02-13 nucl-ex
Precision efficiency calibration of a high-purity co-axial germanium detector at low energies
继在100 keV以上的能量区域中完成工作之后，在100 keV以下的能量区域中继续对同轴高纯锗探测器进行高精度校准。先前的测量或蒙特卡罗模拟已重复更高的统计数据和新的源测量已被添加。已经达到了在高能部分中的精度，即0.2%的检测效率的绝对精度。锗探测器的低能行为通过研究用于探测低能光子的锗X射线逃逸概率来进一步检查。此外，一个实验点，在2168 keV的伽马射线从38 K的衰变，已被包括的总峰比同意与模拟。同样的伽马射线也被添加到单次和双次逃逸概率中。最后，锗探测器的效率的长期稳定性进行了研究，定期测量的全能量峰值效率与精确校准的60钴源，并发现是完全稳定的一段时间超过10年。
2020-04-06 nucl-ex physics.ins-det
A Segmented, Enriched N-type Germanium Detector for Neutrinoless Double Beta-Decay Experiments
我们目前的数据表征的第一个分段，N型锗探测器，同位素富集到85% $^{76}$锗的性能。该探测器基于Ortec PT 6x 2设计，被称为SEGA（分段富集锗组件），由{ \sc Majorana}合作开发，作为无中微子双β衰变测量的可能原型。我们提出了一些一般特性（包括偏置电位，效率，漏电流，和积分串扰），这个探测器在其临时低温恒温器。我们还提出了一个分析的检测器的分辨率，并证明，所有，但两个部分有至少一个通道，达到{ \sc马约拉纳}分辨率目标低于4千电子伏的FWHM在2039千电子伏，所有通道均低于4.5千电子伏的FWHM。
2013-04-19 nucl-ex physics.ins-det
Machine-Learning Optimization of Detector-Grade Yield in High-Purity Germanium Crystal Growth
University of South Dakota（南达科他大学）
本文提出基于BiLSTM和多头注意力的机器学习框架，用于优化高纯度锗晶体生长的探测器级产量，通过分析生长参数提升产量预测和杂质控制。
2026-02-03 nucl-ex physics.app-ph
CycleGAN-Driven Transfer Learning for Electronics Response Emulation in High-Purity Germanium Detectors
University of Delaware（特拉华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文提出基于CycleGAN的CPU-Net方法，通过迁移学习实现高纯锗探测器脉冲形状的高保真模拟，提升事件分类的准确性。
2026-01-14 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of High-Purity Germanium (Ge) Crystals for Developing Novel Ge Detectors
高纯锗（HPGe）晶体在制作成锗探测器之前需要进行良好的表征。HPGe晶体的表征通常使用霍尔效应系统来执行，该系统测量载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。报道的值具有很强的依赖于欧姆接触的尺寸和用于进行霍尔效应测量的样品的几何形状。我们进行了一个系统的研究，使用四个样品从同一位置切割的HPGe晶体制成不同尺寸的欧姆接触或不同的几何形状，研究测量参数的变化从霍尔效应系统。并将所得结果与由同一晶体制成的Ge探测器所提供的C-V测量值进行了比较。我们报告的系统误差与霍尔效应系统，并找到一个可靠的技术，最大限度地减少系统误差只有百分之几的霍尔效应测量。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Impurity concentration dependent electrical conduction in germanium crystal at low temperatures
用提拉法生长了直径45 mm、长100 mm、纯度为7 N+的锗单晶。用劳厄衍射表征了晶体的结构质量。电导和霍尔测量进行样品上检索从不同部分的晶体沿生长轴。晶体的顶部显示出最低的杂质浓度（~10^12/cm 3），该浓度向底部逐渐增加（10^13/cm 3）。该晶体在室温下为n型，电阻率呈现非单调的温度依赖性。在室温以下，存在从n型到p型导电性的转变，在该转变处，体电阻率显示出最大值并且载流子迁移率下降。这种本征到非本征的过渡区随着杂质浓度的增加而向室温移动，并反映了晶体的纯度水平。在不同掺杂水平的硼注入高纯锗（HPGe）晶体中观察到类似的趋势。这种现象可以理解为在具有相当低的受主浓度（<10^12/cm ~ 3）的Ge晶体中，杂质带驱动的温度相关导电机制与本征载流子之间相互作用的结果。
2019-07-11 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched Powder Sample for an AMoRE Crystal Material by using Fourteen High-Purity Germanium Detectors
先进钼基稀有工艺实验第二阶段将在200公斤钼基晶体中寻找100 Mo的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。为了在100 Mo的双β衰变Q值的能量范围内实现零本底水平，AMoRE晶体中的放射性污染水平应该是低的。使用富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末来生长AMoRE晶体。一个屏蔽阵列的14个高纯度锗探测器与70%的相对效率每个用于测量的背景活动在一个样品的9.6公斤的粉末。位于阳阳地下实验室的CAGe探测器系统旨在测量天然放射性同位素或宇宙成因核素（如228 Ac，228 Th，226 Ra，88 Y和40 K）的低水平放射性。粉末样品中228 Ac和228 Th的活度分别为0.88 \pm 0.12 mBq/kg和0.669 \pm 0.087 mBq/kg。测量226 Ra的活性为1.50 \pm 0.23 mBq/kg。~（88）Y放射性活度为0.101 \pm 0.016 mBq/kg。40 K活性为36.0 \pm 4.1 mBq/kg。
2020-09-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Three-dimensional position reconstruction of orthogonal-strip planar high-purity germanium detectors using maximum likelihood estimation
针对正交条HPGe探测器传统三维位置重建对噪声敏感且存在偏差的问题，提出基于MLE的多参数联合方法并采用积分参数，显著降低了重建偏差、提升了高噪声下的分辨率。
2025-07-24 nucl-ex physics.ins-det
The MAJORANA 76Ge neutrino less double-beta decay project: A brief update
目前，MAJORANA是一个研究和开发（R&D）项目，旨在调查建造和运行一吨衰变实验的可行性和成本，该实验使用约1000公斤的Ge探测器，由锗富集到86% in。该研究将包括三个独立的低温恒温器，配有各种类型的探测器：未分段、未分段点接触、最小分段和高度分段。一个低温恒温器将包含至少30公斤的浓缩（最好是点接触）探测器。将研究低温恒温器和探测器的性能以及本底水平。演示项目的目标是达到~ 1026 y的发现灵敏度。
2007-11-29 nucl-ex
Efficient Machine Learning Approach for Optimizing the Timing Resolution of a High Purity Germanium Detector
University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
我们在这里描述了一种有效的基于机器学习的方法，用于提取波形的到达时间的参数的优化，特别是那些由60立方厘米的同轴高纯锗探测器（HPGe）的511 keV湮灭伽马射线的检测所产生的。该方法利用一种称为自组织映射（SOM）的人工神经网络（ANN），根据其上升沿的形状对HPGe波形进行聚类。通过最小化HPGe信号和BaF 2闪烁探测器产生的信号之间的时间差来找到属于特定簇的HPGe波形的最佳定时参数。将这些可变定时参数应用于HPGe信号，在511 keV光峰值（定义为511 +- 50 keV）处实现了约4.3 ns的伽马符合定时分辨率，并且对于整个伽马光谱实现了约6.5 ns的定时分辨率-而不会拒绝任何有效脉冲。这种定时分辨率接近模拟核电子学获得的最佳结果，而没有模拟优化过程的相应复杂性。我们进一步证明了机器学习方法的普遍性和有效性，通过将该方法应用于在样品上注入高能正电子后生成次级电子飞行时间谱。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci cs.LG hep-ex
Characteristics of Signals Originating Near the Lithium-Diffused N+ Contact of High Purity Germanium P-Type Point Contact Detectors
本文研究了p型点接触高纯锗探测器（HPGe）锂扩散n+接触附近的信号。活性锗和n+接触的完全死层之间的过渡区进行检查。在这个过渡区的能量沉积示出导致部分电荷收集。这提供了一种机制，使具有明确定义的能量的事件有助于在较低能量处的能谱的连续性。介绍了一种新的技术，以量化的贡献，从这个来源的背景。以非常低的能量阈值操作锗检测器的实验可以受益于本文所提出的方法。
2012-07-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the temperature dependence of pulse lengths in an n-type germanium detector
在77-120 K温度范围内，测量了18重分段n型锗探测器的脉冲长度随温度的变化。122 keV的光子起源于铕-152源的相互作用进行了选择和脉冲上观察到的核心和段电极进行了研究。在这两种情况下，温度依赖性可以很好地描述了玻尔兹曼类的anomaly。
2011-12-21 hep-ex nucl-ex
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched powder sample for AMoRE crystal material using a single high purity germanium detector
先进的钼基稀有过程实验（AMoRE）研究了100 Mo在富集钼晶体中的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。AMoRE晶体必须具有低水平的放射性污染，以获得能量接近100 Mo 0ν \b{eta} \b{eta}衰变的Q值的低背景信号。为了生产低放射性晶体，必须控制和量化用于形成晶体的原材料中的放射性污染物。富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末特别令人感兴趣，因为它是晶体中100 Mo的来源。一台相对效率为100%的高纯锗探测器CC 1正在阳阳地下实验室运行。使用CCl，我们收集了1.6公斤的100 EnrMoO 3粉末样品富集到96.4%的100 Mo的γ能谱。分析了同位素228 Ac、228 Th、226 Ra和40 K的放射性。它们是天然存在的长寿命同位素，可以在目标区域产生AMORE背景信号。228 Ac和228 Th的放射性在90%置信水平（C.L.）下均< 1.0 mBq/kg。测量226 Ra的活性为5.1 \pm 0.4（stat）\pm 2.2（syst）mBq/kg。在90%C. L时，~（40）K活性<16.4mBq/kg。
2020-08-11 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Investigation of the Electrical Conduction Mechanisms in P-type Amorphous Germanium (a-Ge) Used as a-Ge Contacts for Ge Detectors
对用于高纯锗探测器接触的p型非晶锗（a-Ge）在无序材料体系中的导电机制进行了实验研究。用三个高纯平面Ge探测器测量的表面漏电流确定了a-Ge中的局域长度和跳跃参数。本文给出了高纯Ge平面探测器电接触材料a-Ge的跳变距离和跳变能量随温度的变化关系。结果表明，随着温度的升高，a-Ge的跳跃能增加，而跳跃距离减小。a-Ge的局域化长度在$2.13^{-0.05}_{+0.07} A^\circ$到$5.07^{-0.83}_{+2.58}A^\circ$的数量级上，取决于带隙内费米能级附近的态密度。使用这些参数，我们预测，从Ge探测器的表面泄漏电流与a-Ge接触可以远小于一个yocto安培（yA）在氦温度下，适合于稀有事件物理搜索。
2020-09-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Production and Decay of the Ge73-m Metastable State in a Low-Background Germanium Detector
$\ge73m$亚稳态以非常典型的特征衰减，这允许它们被逐个事件标记。使用在核电反应堆堆芯附近的低背景实验室中用高纯度锗检测器采集的数据进行研究，其中$\nuebar$ -通量为$\rm{6.4 \times 10^{12} ~ cm^{-2} s^{-1}}$。测量的$\ge73m$的平均和平衡生产速率分别为$\rm{(8.7 \pm 0.4)}$和$\rm{(6.7 \pm 0.3) ~ kg^{-1} day^{-1}}$。研究并确定了生产通道。通过研究反应堆ON和OFF谱中$\ge73m$产生的差异，导出了反应堆在$\rm{\sim 10^{-42} - 10^{-43} ~ cm^2}$区对中微子核跃迁截面的极限灵敏度。占主导地位的背景是由于$β$ -宇宙射线诱导的$^{73}$ Ga的衰变。讨论了提高地下位置灵敏度的前景。
2008-05-15 nucl-ex
Axes determination for segmented true-coaxial HPGe detectors
本文提出了一种快速确定分段式真同轴高纯锗探测器晶轴的方法。它是基于通过放射源辐照获得的片段占用模式的分析。将测量的图案与不同轴取向的预测进行比较。预测需要考虑到它们漂移的横向各向异性的载流子的轨迹的模拟。
2012-03-26 hep-ex nucl-ex
Discrimination of nuclear and electronic recoil events using plasma effect in germanium detectors
本文报道了一种利用高纯锗探测器中等离子体效应引起的等离子体时间差来区分核反冲事件和电子反冲事件的新方法。详细讨论了等离子体效应的物理机制。本文建立了一个计算锗探测器中不同能量核反冲和电子反冲等离子体时间的数值模型。可以表明，在某些条件下，等离子体时间差大到足以观察到。在实现这样的歧视锗探测器的实验方面进行了讨论。
2016-07-13 nucl-ex physics.ins-det
Investigation of Amorphous Germanium Contact Properties with Planar Detectors Made from Home-Grown Germanium Crystals
对自制晶体制作的探测器进行表征是研究晶体性质最直接的方法。我们制作了平面探测器从高纯度锗（HPGe）晶体生长在南达科他大学（USD）。在制造过程中，从USD生长的晶体切割的HPGe晶体切片涂覆有非晶Ge（a-Ge）的高电阻率薄膜，随后在a-Ge膜的顶部上沉积铝的薄层以限定接触的物理区域。我们研究了探测器的性能，包括$I$ - $V$特性，$C$ - $V$特性和一些探测器的光谱测量。结果证明了超声波生长的晶体和电接触的良好质量。
2018-12-13 nucl-ex physics.ins-det
Pulse shape simulation for segmented true-coaxial HPGe detectors
本文介绍了一种模拟分段式真同轴高纯锗探测器中电脉冲形成的新软件包。描述了探测器内部的电场和加权电势以及载流子的轨迹的计算。此外，还讨论了带宽限制和噪声的处理。比较模拟测量脉冲，从18倍的分段探测器内的低温试验设施，提出。
2010-04-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Investigation of alpha-induced reactions on the p nucleus 168Yb
利用能量在12.9 MeV和15.1 MeV之间的α粒子，用活化法测量了168 Yb（α，γ）172 Hf和168 Yb（α，n）171$Hf反应的截面。使用三种不同的HPGe探测器类型，即三叶草型高纯锗探测器、低能光子光谱仪探测器和同轴高纯锗探测器，对反应产物发射的伽马射线进行光谱分析。将结果与Hauser-Feshbach统计模型计算结果进行比较。在某些假设下，可以得出关于p核168 Yb产生的天体物理学结论。在这项工作中的数据可以作为一个贡献，目前非常零碎的带电粒子诱导反应的实验数据库。此外，还可以导出171 Hf电子俘获衰变后的9个γ射线跃迁的绝对强度。
2013-10-07 nucl-ex
GIOVE - A New Detector Setup for High Sensitivity Germanium Spectroscopy At Shallow Depth
我们报告的开发和建设的高纯锗光谱仪设置GIOVE（锗内外否决），最近建成，现在运行在浅层地下实验室的马克斯普朗克研究所für核物理，海德堡。特别注意的是一种新的被动和主动屏蔽的设计，旨在有效地拒绝环境和μ子感应辐射背景。在典型的γ射线样品筛选测量中，对U和Th原生放射性核素的灵敏度水平达到<100 μBq/kg，这在位于极浅深度的仪器中是独一无二的，可以与更深地下站点的仪器竞争。
2015-07-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
AGATA: Gamma-ray tracking in segmented HPGe detectors
目前正在开发下一代放射性离子束设施，这将使人们能够在实验中获得许多奇异的核。与此同时，正在开发基于伽马射线跟踪的下一代高分辨率伽马射线光谱仪，用于研究这些奇异核的结构。追踪$γ$射线与追踪带电粒子的主要区别之一是，伽马射线不是“连续地”在探测器中沉积能量，而是以几个离散的步骤沉积。此外，在核谱学领域中，源的位置大多是已知的，而检测器中的确切相互作用位置是未知量。这使得锗中伽马射线跟踪的挑战与硅探测器中的顶点相比有所不同。在这些程序中，我们提出了用于确定在探测器中的3D相互作用位置的方法，以及如何使用这些来重建AGATA探测器阵列中的伽马射线轨道。我们还提出了初步的模拟结果，建议在束的方法来测量的相互作用的位置分辨率的锗探测器。
2008-11-29 nucl-ex physics.ins-det
A precise method to determine the activity of a weak neutron source using a germanium detector
用标准高纯锗探测器测量了一个弱铍铍-铍（AmBe）中子源的中子活度。γ射线是由中子分别在铝片和丙烯酸片上诱发的~（27）Al（n，n ′）、~（27）Al（n，γ）和~ 1H（n，γ）反应产生的。这些伽马射线使用HPGe探测器测量。鉴于非正统的实验安排，一个蒙特卡罗模拟开发的探测器系统，以确定从测量的伽马射线的中子活性的效率建模。我们的中子源的活性被确定为307.4 +/- 5.0 n/s，并且对于不同的中子感生伽马射线是一致的。
2016-07-28 nucl-ex physics.ins-det
GADGET: A Gas Amplifier Detector with Germanium Tagging
锗标记气体放大探测器（GADGET）是一种新型探测系统，用于测量与核天体物理研究相关的低能弱$β$缓发质子衰变。它由一个新的气态质子探测器组成，配备了用于带电粒子探测的Micromegas读出器，周围是现有的分段锗阵列（SeGA），用于高分辨率探测提示$γ$射线。在这项工作中，我们第一次详细描述了GADGET系统的设计，建造和操作，包括质子探测器的性能。本文介绍了在美国国家超导回旋加速器实验室（NSCL）进行的\textsuperscript{25} Si束流调试实验的结果。GADGET提供了低背景、低能量$β$延迟质子探测，效率高于95%，并且对于质子-伽马符合具有相对良好的效率（在1.37 MeV下为2.7%）。
2019-03-15 nucl-ex physics.ins-det
\textsc{MaGe} - a {\sc Geant4}-based Monte Carlo Application Framework for Low-background Germanium Experiments
我们描述了一个物理仿真软件框架，MAGE，这是基于GEANT 4仿真工具包。MAGE用于模拟超低放射性本底辐射探测器对电离辐射的响应，特别是MAJORANA和GERDA无中微子双β衰变实验。MAJORANA和GERDA使用高纯度锗探测器来搜寻76 Ge的无中微子双β衰变，MAGE是这两个合作机构共同开发的。MAGE框架包含了常见物体、原型、试验台和实际实验的几何模型。它还实现了定制的事件生成器、GEANT 4物理列表和输出格式。所有这些功能都可以作为类库使用，这些类库通常被编译成单个可执行文件。用户通过宏在运行时选择特定的实验设置实现。将所有这些通用类组合到一个框架中减少了重复工作，简化了模拟数据和实验之间的比较，并简化了要模拟的新检测器的添加。本文重点介绍了软件框架，自定义事件生成器和物理列表。
2010-11-16 nucl-ex
Crystal growth and detector performance of large size high-purity Ge crystals
使用直拉法在氢气氛中生长直径约12 cm的高纯度锗晶体。晶体的位错密度被确定为在2000 - 4200 cm-2的范围内，这满足用作辐射检测器的要求。测量了晶体中杂质的轴向和径向分布，并进行了讨论。一个平面探测器也从一个晶体制造，然后评估的电气和光谱性能。对Cs-137和Am-241源的γ能谱测量表明，该探测器具有良好的能量分辨率。
2015-05-07 nucl-ex physics.ins-det
Linear polarization sensitivity of SeGA detectors
宇称是核谱学中的一个关键观测量。$γ$ -射线的线偏振测量是一种探测能级宇称的方法。利用NSCL处的分段锗阵列（SeGA）中的检测器的分段并分析其中的相互作用的位置允许检测器用作康普顿偏振计。与其他分段探测器不同，SeGA探测器从侧面照射，以利用横向分段进行更好的多普勒校正。这种方向的敏感性以前没有经过测试。利用\nuc{249}{Cf}源的$α$-$γ$相关，在350 keV能量范围内测量了SeGA探测器的线性偏振灵敏度$Q \approx 0.14$.
2007-07-05 nucl-ex
Test of pulse shape analysis using single Compton scattering events
康普顿散射是锗中能量约为2 MeV的光子的主要相互作用过程之一。如果一个光子在锗探测器内只散射一次，那么所产生的事件只包含一个电子，该电子通常在毫米范围内沉积其能量。这些事件类似于Ge-76的无中微子双β衰变事件，只有两个电子处于终态。其他光子相互作用，如对产生或多重散射，可以导致由分离的能量沉积组成的事件。识别多个能量沉积的一种方法是使用包含在检测器或检测器的一段的电响应中的定时信息。开发的程序，以单独的单和多站点的事件进行测试与专门选择的事件样本提供的18倍分段的原型锗探测器的锗探测器阵列，GERDA的第二阶段。通过用以限定角度定位的第二检测器同时检测散射光子来标记单个康普顿散射（即，单位点）事件。训练神经网络以将这些事件与来自多站点主导样本的事件分离。对于单点和多点事件，识别效率达到~80%。
2007-08-13 nucl-ex
Status of the GERDA experiment aimed to search for neutrinoless double beta decay of 76Ge
介绍了国际新的锗探测器阵列实验的进展情况。本实验的主要目的是寻找~（76）Ge的无中微子双β衰变。实验装置正在LNGS地下实验室建设中。Gerda将使用位于液态氩中的裸锗半导体探测器（富含76 Ge）。在第一阶段，将使用以前海德堡-莫斯科和IGEX实验的现有浓缩探测器，在第二阶段，将增加用最近生产的浓缩材料制成的新的分段探测器。开发了用于背景抑制的新概念，包括探测器分割和与LAr闪烁的反符合。
2008-12-22 nucl-ex
Signal modeling of high-purity Ge detectors with a small read-out electrode and application to neutrinoless double beta decay search in Ge-76
GERDA实验使用富含Ge-76的高纯度锗探测器寻找Ge-76的无中微子双β衰变。信号时间结构的分析为鉴别无中微子双β衰变事件和区分γ射线诱发的本底事件提供了有力的工具。最近报道了具有小读出电极的“宽能锗”探测器的增强的脉冲形状辨别能力。本文介绍了这样的探测器的响应的完整模拟，包括辐射相互作用的蒙特卡罗建模和随后的信号形状计算。基于最大电流信号幅度和施加到模拟数据的事件能量之间的比率的脉冲形状判别方法显示出与校准源获得的实验数据的定量一致性。模拟已被用来研究的检测器体积内发生的衰变，很难评估实验的生存概率。宇宙成因放射性同位素Ge-68和Co-60以及Ge-76的无中微子双β衰变产生了这种内部衰变事件。当2.614 MeV光子双逃逸峰的实验接受度为90%时，在Qbb = 2.039 MeV处，Ge-76无中子双β衰变的存活几率为（86 ± 3）%，Ge-68子体Ga-68的存活几率为（4.5 ± 0.3）%，Co-60的存活几率为（0.9 ± 0.4-0.2）%.
2011-01-17 nucl-ex physics.ins-det
Ge Detectors and $0νββ$: The Search for Double Beta Decay with Germanium Detectors: Past, Present and Future
高纯锗探测器具有出色的能量分辨率;是双β衰变中使用的最佳技术。由于无中微子双β衰变依赖于在背景连续体上寻找罕见的峰值，这种优势使该技术能够始终如一地提供领先的结果。这些实验的核心Ge晶体非常纯净，没有可测量的U或Th污染。减少与电子、低温冷却和屏蔽相关的背景的额外努力非常成功，从而延长了生产力。1967年，Fiorini的米兰小组发表了第一个实验，确定了基准半衰期限值$>3\times10^{20}$ yr。最近，\MJ \和GERDA合作开发了优化脉搏波形分析的新探测器技术。因此，GERDA合作通过将探测器直接浸入放射性纯液态氩中的革命性屏蔽方法驳斥了观测的说法。2018年，\MJ \合作项目使用经典的真空低温恒温器和高Z屏蔽，通过开发在探测器附近使用的非常纯的材料，实现了接近GERDA的背景水平。GERDA和\MJ共同提供了接近$10^{26}$年的限值。在这篇文章中，我们详细介绍了历史上使用的锗探测器的双β衰变解决的优点和缺点。我们还总结了许多\MJ \和GERDA合作者与其他努力的科学家一起诞生LEGEND合作的现状和未来。LEGEND将利用两项实验的最佳特征，通过吨级实验将半衰期限度延长至超过$10^{28}$年。
2019-01-09 nucl-ex
Characterization of Germanium Detectors for the First Underground Laboratory in Mexico
本文报道了两种高纯锗探测器的特性，通过提取和比较它们的效率，使用实验数据和蒙特卡罗模拟。计算了点状$γ$射线源和扩展校准源的效率。探测器的特性，如能量线性，能量分辨率，和全能量峰值效率的报告从表面实验室进行的测量。探测器将部署在$γ$射线分析设施中，该设施将位于墨西哥的第一个地下实验室--位于Comarca Minera联合国教科文组织世界地质公园的Chico矿物质地下实验室（LABChico
2020-09-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Signal recognition efficiencies of artificial neural-network pulse-shape discrimination in HPGe $0νββ$-decay searches
采用基于人工神经网络的脉冲形状判别方法，对锗探测器内不同背景、信号和类信号相互作用的模拟脉冲进行了判别。模拟脉冲被用来调查效率的变化作为所使用的训练集的函数。结果表明，神经网络适用于高纯锗同轴探测器背景脉冲的识别。利用校准测量得到的类信号评价样本对信号识别效率的系统不确定度估计为5%。这种不确定性是由于信号和校准样品之间的差异。
2015-07-21 nucl-ex physics.ins-det
The MGDO software library for data analysis in Ge neutrinoless double-beta decay experiments
GERDA和Majorana实验将使用同位素富集的高纯锗探测器寻找锗-76的无中微子双β衰变。虽然这些实验在概念设计上有所不同，但它们有许多共同之处，特别是将采用类似的数据分析技术。这些合作正在联合开发一个C++软件库MGDO，其中包含一组数据对象和接口，用于封装、存储和管理感兴趣的物理量，如波形和高纯锗探测器几何形状。这些数据对象定义了持久数据的通用格式，无论它是由蒙特卡罗模拟还是实验装置生成的，以减少代码重复并简化检测器系统之间的信息交换。MGDO还包括通用分析工具，可用于处理测量或模拟数字信号。MGDO的设计基于面向对象的编程范式，非常灵活，允许轻松扩展和定制组件。MGDO库提供的工具被GERDA和Majorana使用。
2011-11-30 hep-ex nucl-ex physics.data-an
Search for double beta decay with HPGe detectors at the Gran Sasso underground laboratory
无中微子双β衰变实际上是确定中微子质量的马约拉纳性质的唯一方法，它的衰变率提供了一个有效中微子质量的探针。双β实验是长期运行的地下实验，具有关于背景降低和长期稳定性的特定挑战。在这项工作中解决这些问题的海德堡-莫斯科（HdM），GENIUS测试设备（TF）和GERDA实验。HdM实验从1990年到2003年收集了富集76 Ge高纯度（HPGe）探测器的数据。HdM数据的改进分析，利用新的校准和光谱形状测量与HdM探测器。GENIUS-TF是验证在液氮中使用裸锗探测器的可行性的试验设施。本文还讨论了这项实验的第一年结果。GERDA实验旨在通过在高纯度低温液体中操作裸锗探测器来进一步提高灵敏度，该液体同时用作背景屏蔽和冷却介质。在GERDA的筹备阶段，在Gran Sasso实验室A厅的实验场地进行了外部背景伽马通量测量。HdM和IGEX实验的浓缩探测器的特性鉴定是在GERDA合作的地下探测器实验室进行的。对裸HPGe探测器在液氩中的长期稳定性进行了测量。基于这些测量，在68% C. L时，36 Ar的无中微子双电子俘获半衰期的第一个下限被确定为1.85*10^18年。
2008-12-05 nucl-ex
MAJORANA Collaboration's Experience with Germanium Detectors
\textsc{Majorana} \textsc{Demonstrator}项目的目标是在$^{76}\mathrm{Ge}$中寻找0 $νββ$衰变。在$νββ$的所有候选同位素中，$^{76}\mathrm{Ge}$具有一些最有利的特性。锗探测器是一种成熟的技术，在寻找0 $νββ$时，高纯度锗晶体同时用作源和探测器。此外，p型锗探测器提供了出色的能量分辨率，特别设计的点接触几何形状允许灵敏的脉冲形状辨别。本文将总结\textsc{Majorana}与ORTEC $^{\circledR}$生产的富锗探测器合作的经验。将描述从生产到表征和集成到\textsc{Majorana}安装结构中的过程。将给出所有富集锗探测器的性能的总结。
2015-02-05 nucl-ex physics.ins-det
HEROICA: an Underground Facility for the Fast Screening of Germanium Detectors
位于比利时摩尔的HADES地下研究实验室设计并建造了一个表征锗探测器的基础设施。由于223米的粘土和沙子覆盖层，μ子通量降低了四个数量级。这种天然屏蔽使放射性纯锗材料暴露于宇宙辐射的程度最小化，从而显著抑制锗探测器中的宇宙源激活。该项目的主要动力是为GERDA实验专门生产锗探测器。GERDA目前正在INFN的Gran Sasso国家实验室收集数据，正在寻找76 Ge的无中微子双β衰变。在不久的将来，GERDA将通过增加新的宽能锗（BEGe）探测器来增加其质量和灵敏度。BEGe探测器的生产是在距离地下试验场约30公里的Olen（比利时）的堪培拉完成的。因此，HADES既可用于二极管生产过程中晶体的过夜储存，也可用于表征测量。2012年初，制造商交付了首批七台原型探测器，并在其上建立和测试了完整的质量控制链。筛选能力表明，安装的设置实现了对二极管的快速和完整的测量，它可以被看作是一个通用的测试设施，用于快速筛选高纯锗探测器。这些结果对于未来锗二极管的大规模生产和表征链具有重要意义，预计下一代76 Ge的1吨双β衰变实验可能会用到锗二极管。
2013-02-18 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of reactor thermal neutron fluence of NTD-Ge by activation High-Purity Ge itself
在中子嬗变掺杂锗中，反应堆辐照的热中子注量高达10 $^{18}$ ~n $\cdot$ cm $^{-2}$。出于辐射安全的原因，一般的Co或Au中子通量监测器不能轻易使用。我们首次从实验上证明了测量NTD-Ge自身发射的X射线来确定绝对热中子注量的可行性。建立了微兆气体探测器（MMD）和硅漂移探测器（SDD），用于探测由$^{71}$ Ge衰变产生的9.2 keV和10.3 keV的KX射线。结合GEANT 4计算的探测效率，MMD和SDD给出的中子注量率计算结果具有较好的一致性。
2023-02-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Off-line data processing and analysis for the GERDA experiment
GERDA是一个旨在寻找Ge-76的无中微子双β衰变的实验。该实验使用了一组高纯度锗探测器，富含Ge-76，直接浸入液态氩中。GERDA目前正在运行8个浓缩同轴探测器（大约15公斤Ge-76），下一阶段将部署大约30个新的定制浓缩BEGe探测器（另外20公斤Ge-76）。本文介绍了高纯锗探测器数据的GERDA离线分析。首先，我们介绍了信号处理流程，重点是数字滤波器和所使用的算法。其次讨论了非物理事件的剔除和数据质量监控。该分析是完全与GERDA软件框架（GELATIO），旨在支持多通道处理，并执行数字信号的模块化分析。
2011-11-15 hep-ex nucl-ex physics.data-an
Isotopically modified Ge detectors for {\sc Gerda}: from production to operation
\textsc{Gerda}实验通过新颖的脉冲形状鉴别（PSD）技术来搜索无中微子双β（$0νβ$ β $) decay of $ ^{76} $Ge using high-purity germanium detectors made of material enriched in $ ^{76} $Ge. For Phase II of the experiment a sensitivity for the half life $ T_{1/2} ^{0ν}\，\，\sim 2 \cdot 10^{26} $ yr is envisioned. Modified Broad Energy Germanium detectors (BEGe) with thick n$ ^+ $ electrodes provide the capability to efficiently identify and reject background events, while keeping a large acceptance for the $ 0νβ $beta$ -衰变信号。生产厚窗口BEGe型探测器的\textsc{Gerda}实验的可行性证明了通过测试所有的生产步骤，从采购的同位素改性锗工作BEGe探测器。对\textsc{Gerda} Phase II原型BEGe探测器的光谱…
2013-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Astroparticle Physics with a Customized Low-Background Broad Energy Germanium Detector
MAJORANA合作组织正在建造MAJORANA DEMONSTRATOR，这是一个60公斤重的高纯锗探测器阵列，位于南达科他州铅市桑福德地下实验室的超低背景屏蔽中。马约拉纳演示器将寻找76 Ge的无中微子双β衰变，同时演示吨级实验的可行性。它还可能在1-10 GeV/c^2质量范围内进行暗物质搜索。我们已经发现，由堪培拉生产的定制宽能锗（BEGe）探测器具有几个理想的功能，用于无中微子双β衰变实验，包括低电子噪声，出色的脉冲形状分析能力，和简单的制造。我们已经在弗吉尼亚州Kimballton地下研究设施的低背景低温恒温器和屏蔽中部署了定制的BEGe，即Kimballton的MAJORANA低背景BEGe（MALBEK）。本文将集中在探测器的特点和测量，可以执行这样的辐射探测器在低背景环境。
2010-07-20 nucl-ex
Low-Background gamma counting at the Kimballton Underground Research Facility
下一代低背景物理实验将需要使用具有前所未有的放射性纯度的材料。金巴顿地下研究设施的一个伽马计数设施已投入使用，对主要来自铀-238和钍-232衰变链中的核素、40 K和宇宙射线诱导同位素的放射性材料进行初步筛选。该设施由两个商用低本底高纯锗（HPGe）探测器组成。通过进入地下，实现了优于10倍的连续背景减少。本文介绍了设施，检测器系统，分析技术和选定的分析结果。
2011-02-04 nucl-ex physics.ins-det
Development of an array of HPGe detectors with 980% relative efficiency
新物理学的兴起推动实验寻找越来越罕见的相互作用。因此，探测器需要提高灵敏度和特异性，并且必须对材料进行筛选，以确定其是否具有天然存在的、产生背景的放射性。此外，用于筛选的探测器必须接近物理搜索探测器本身的灵敏度，从而激励能够进行物理搜索和背景筛选的探测器的迭代开发。我们报告的设计，安装和性能的一种新型的，低背景，14元素的高纯锗探测器命名为CAGe（CUP阵列锗），安装在阳阳地下实验室在韩国。
2020-09-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Pulse-shape calculations and applications using the AGATAGeFEM software package
介绍了一个用于分段高纯锗探测器建模的软件包AGATAGeFEM。的几何实现和计算的电场和加权场的选择进行了讨论。用于电荷载流子速度的模型进行了说明。电荷载流子输运方程的数值积分解释。研究了噪声和串扰对AGATA探测器所实现的位置分辨率的影响。结果表明，在AGATA探测器中看到的串扰是次要的位置分辨率。确定脉冲形状对脉冲形状计算中的参数的灵敏度，这是检测器中的位置的函数。最后，AGATAGeFEM已被用来产生脉冲形状数据库的脉冲形状分析的实验数据。使用新数据库的结果表明，与使用标准AGATA数据库的结果相比，情况有所改善。
2021-01-05 nucl-ex physics.ins-det
Background Rejection of n$^+$ Surface Events in GERDA Phase II
GERDA实验使用浸没在液态氩（LAr）中的高纯锗（HPGe）探测器阵列来搜索$^{76}$ Ge中的无中微子双β（$0νββ$）衰变。实验的第二阶段使用30个新的宽能量锗（BEGe）探测器，与以前使用的半同轴探测器设计相比，具有更好的脉冲形状鉴别能力。到目前为止，GERDA中BEGe探测器的最大背景成分是来自LAr中固有的$^{42}$ K $β$衰变的n $^+$-表面事件。高达3.5 MeV的$β$粒子可以穿过0.5至0.9 mm厚的电极，并在感兴趣的区域内沉积能量以进行$0νββ$衰变。然而，这些事件具有特定的脉冲形状特征，允许强的区分。在这项工作中提出的理解和模拟的背景下，显示减少高达一个因素145与脉冲形状歧视。
2016-05-12 nucl-ex physics.ins-det
Performance of a convolutional autoencoder designed to remove electronic noise from p-type point contact germanium detector signals
我们提出了一个卷积自动编码器去噪脉冲从一个p型点接触高纯度锗探测器类似于那些在几个罕见事件搜索。虽然我们专注于训练程序，依赖于详细的探测器物理模拟，我们也提出了实现只需要嘈杂的探测器脉冲训练模型。我们验证我们的自动编码器的模拟数据和校准数据从$^{241}$ Am源，后者是用来表明，去噪脉冲是统计兼容的数据脉冲。我们证明了我们的去噪方法能够很好地保留脉冲的基本形状，比传统的去噪方法有所改进。我们还表明，用于计算能量与梯形滤波器的成形时间可以显着减少，同时保持相当的能量分辨率。在某些情况下，我们的去噪方法可以提高整体能量分辨率。我们开发的消除电子噪声的方法可以直接扩展到其他检测器技术。此外，来自编码器的潜在表示也用于量化信号的基于形状的特性。我们的工作有很大的潜力，可用于粒子物理实验和超越。
2022-12-02 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
Position uncertainties of AGATA pulse-shape analysis estimated via the boostrapping method
最先进的分段锗探测器阵列（如AGATA和GRETA）的前所未有的能力来自于执行脉冲形状分析的可能性。通过网格搜索方法将净电荷信号和瞬态电荷信号与数据库进行比较，可以识别片段体积内的$γ$射线相互作用点。它们的精确测定对于随后通过跟踪算法在阵列内重建$γ$射线路径以及因此光谱仪的性能至关重要。本文利用自举技术对$^{60}$ Co放射性源数据进行了推算相互作用点位置不确定性的研究。提取的位置不确定性的一般特征进行了讨论，以及其依赖于各种数量，例如，沉积的能量，发射段的数量和段的几何形状。
2021-01-05 nucl-ex
Reconstruction of a Radiation Point Source's Radial Location Using Goodness-of-Fit Test on Spectra Obtained from an HPGe Detector
高纯锗（HPGe）探测器在核物理实验中无处不在，也用于许多低放射性背景探测器。用Monte Carlo和HPGe探测器测量了$^{60}$ Co和$^{137}$ Cs点源的位置对谱线形状的影响。我们简要地确认以前的工作的相对峰高的位置依赖性。然后，使用Kolmogorov-Smirnov（K-S）拟合优度检验对放置在探测器周围位置的辐射源所拍摄的光谱进行比较。结果表明，用这种方法得到的康普顿连续谱形状对点源的径向位置有很好的敏感性，但对点源的角分辨率很差。最后，我们的位置重建精度作为从源的计数的数量的函数的研究。
2009-08-16 nucl-ex
Search for Pauli Exclusion Principle Violating Atomic Transitions and Electron Decay with a P-type Point Contact Germanium Detector
使用在Kimballton地下研究设施运行的p型点接触高纯锗探测器收集的89.5 kg-d数据，对违反Pauli不相容原理的K-α电子跃迁进行了搜索。在90% C. L时，跃迁寿命的下限为5.8x10^30秒。通过寻找在10.6 keV处的峰值来设定，该峰值由在跃迁之后存在的X射线和俄歇电子产生。为了寻找原子K壳层电子衰变为中微子的过程，也做了类似的分析，结果是在90 C. L时，衰变的下限为6.8x10^30秒。据估计，MAJORANA DEMONSTRATOR，一个44公斤的p型点接触探测器阵列，将寻找76-Ge的无中微子双β衰变，可以改善这些排除限制的数量级后，三年的操作。
2016-10-19 nucl-ex physics.ins-det
Internal Charge Amplification in Germanium at 77K and 4K: From Single-Free-Flight Bounds to a Physics-Informed Ionization Model
University of South Dakota（南达科他大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文提出了一种基于物理引导的离子化模型，用于预测低温下锗材料的临界电场，结合单自由飞行界限与传输特性，为设计稳定且可控的内部电荷放大系统提供指导。
2026-03-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the Electron capture of $^{76}$As into the first excited state of $^{76}$Ge
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
本研究通过LEGEND相关实验，测量得到76As俘获电子至76Ge第一激发态的分支比，为首个量化全部不确定度预算的该类测量，助力无中微子双β衰变研究。
2026-08-10 nucl-ex
Neutron-induced background by an alpha-beam incident on a deuterium gas target and its implications for the study of the 2H(alpha,gamma)6Li reaction at LUNA
在标准大爆炸核合成中产生稳定同位素Li-6最近引起了人们的极大兴趣。最近对贫金属恒星的观测表明，宇宙学上的Li-6平台可能存在。如果这是真的，这个平台将是除了众所周知的Li-7丰度的Spite平台之外的另一个平台，并将指向Li-6的主要原始起源，与标准的大爆炸核合成计算结果相反。因此，必须重新审视大爆炸Li-6产生背后的核物理。大爆炸中Li-6的主要产生通道是2 H（alpha，gamma）6Li反应。目前的工作报告中，在一个高纯度的锗探测器，在一个新的研究，这种反应中遇到的中子诱导效应。实验中使用了意大利格兰萨索地下加速器LUNA的α束流和无窗氘气靶。一个低的中子通量是由高能氘弹性散射，随后，2 H（d，n）3 He反应。由于LUNA实验室中子本底极低，因此详细研究了2-3 MeV中子的弱通量对屏蔽良好的高纯锗探测器的影响。数据已采取在280和400千电子伏的α-束能量和比较也使用镅铍中子源。
2013-01-30 astro-ph.CO nucl-ex
