Low Energy Electronic Recoils and Single Electron Detection with a Liquid Xenon Proportional Scintillation Counter
本文表征了单相液态氙比例闪烁计数器（LXePSC）对低能电子反冲的响应，实现了约1keV电子反冲的高效探测及单电子观测，讨论了其在反应堆中微子探测的潜在应用。
2023-06-19 physics.ins-det
Measurement of scintillation from proportional electron multiplication in liquid xenon using a needle
本研究提出在液氙中使用针状高压电极替代细线，成功演示了正比电荷倍增与次级闪烁产生，为开发大型单相双读出时间投影室电极结构奠定重要里程碑。
2024-01-04 physics.ins-det
Attenuation of vacuum ultraviolet light in pure and xenon-doped liquid argon - an approach to an assignment of the near-infrared emission from the mixture
本文介绍了真空紫外光通过11.6cm长的纯氩和掺氙氩液氩池的透射实验结果。纯液氩在118 nm的实验短波长截止处没有衰减。基于保守的方法，可以推导出其自身闪烁光衰减长度的下限为1.10 m。将氙以百万分之几的浓度添加到液氩中，导致强氙相关的吸收特征，其用于最近发现的在电子束激发的液体氩-氙混合物中观察到的近红外发射的尝试性分配。三个吸收功能中的两个可以解释由受扰氙跃迁和第三个被困激子（Wannier-Mott）杂质状态。提供了连接140 nm处吸收线的等效宽度与氙浓度的校准曲线。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Direct observation of bubble-assisted electroluminescence in liquid xenon
用CCD摄像机观察了浸没在液体氙中的厚气体电子倍增器（THGEM）电极下液体氙中气泡的形成。随着THGEM两端的电压，气泡的出现与α粒子轨道的电离电子诱导的电致发光信号相关。这证实了最近的间接证据，观察到的光子是由于电致发光内的氙蒸汽层被困在电极下。气泡似乎是由于从300 K到液体中的热流而自发出现的，或者是以受控的方式，通过用电阻丝局部沸腾液体。受控气泡形成导致约6，000个电离电子的σ/E约7.5%的能量分辨率。这一现象可能为大体积“局部双相”贵液TPC的概念铺平道路。
2015-09-08 physics.ins-det
Liquid-phase purification for multi-tonne xenon detectors
随着液体氙探测器规模的增长，需要新的技术来保持足够的纯度，使电荷能够在更长的漂移中存活。哥伦比亚大学的Xeclipse测试设备是为了测试通过由液体氙泵提供动力的低温过滤来去除负电性杂质而建造的，从而实现比通过加热吸气剂的气相净化高得多的质量流率。在本文中，我们介绍了Xeclipse的结果，包括两种吸附剂材料的测得的除氧率，用于指导XENONNT液体净化系统的设计和调试。得益于这一创新，XENONNT在8.6吨总质量中实现了超过10 ms的电子寿命，这可能是液体氙探测器中测得的最高纯度。
2022-10-03 physics.ins-det
Electron drift in a large scale solid xenon
报道了大尺度光学透明固体氙中电荷漂移的研究。脉冲高功率氙光源用于从光电阴极释放电子。在氙的液相和固相中，用8.7cm长的电极测量了电子的漂移速度。在900 V/cm、8.0 cm的均匀电场下，液相（163 K）中的漂移速度为0.193 $\pm$ 0.003 cm/ $μ$ s，固相（157 K）中的漂移速度为0.397 $\pm$ 0.006 cm/ $μ$ s.因此，它表明，一个因素2快的电子漂移速度在固相氙相比，在液体中的大规模固体氙。
2015-08-24 hep-ex physics.ins-det
Field dependence of electronic recoil signals in a dual-phase liquid xenon time projection chamber
我们目前的测量光和电荷信号的双相时间投影室在电场变化从10 V/cm到500 V/cm和零场使用511 keV的伽马射线从$^{22}$钠源。我们确定的漂移速度，电子寿命，扩散常数，并在511千电子伏的电场的函数的光和电荷产量。此外，我们拟合的闪烁脉冲形状的有效指数模型，在低场的衰减时间为43.5 ns，在高场降低到25 ns。
2018-09-11 physics.ins-det
Angular dependence of columnar recombination in high pressure xenon gas using time profile of scintillation emission
氙气中柱状复合的角度依赖性，如果观察到低能核径迹，可以用于方向敏感的暗物质搜索。我们测量了闪烁和电离研究柱状复合5.4 MeV α粒子在高压气体探测器充满8大气压氙。由于复合光子在去激发发射后几个$μ$ s发射，闪烁光子被分离为快和慢分量。快分量不依赖于轨道相对于漂移电场的角度，另一方面，当轨道与电场对齐时，慢分量增加。结果表明，可以从闪烁时间轮廓重建相对于电场的轨迹角。
2018-06-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Extraction efficiency of drifting electrons in a two-phase xenon time projection chamber
本文介绍了在两相氙时间投影室中，准自由电子从液相到气相的引出效率的测量。测量范围的电场从2.4到7.1千伏/厘米的液体氙，对应于4.5至13.1千伏/厘米的气态氙。提取效率继续增加，在最高的提取领域，这意味着额外的电荷信号，可以通过仔细的高电压工程的栅极阳极区域在两相氙探测器中获得。
2018-01-07 hep-ex physics.ins-det
Development and Performance of a Sealed Liquid Xenon Time Projection Chamber
液态氙（LXe）时间投影室（TPC）技术正在探测从亚GeV到几TeV的大范围暗物质质量。为了进一步提高其对亚GeV暗物质的灵敏度，并利用相干弹性中微子-核散射（CEvNS）监测反应堆中微子，需要对单电子/少电子本底率有更多的了解和抑制。在这里，我们报告的设计和性能的密封LXeTPC与石墨烯涂层的熔融石英窗口作为阴极。密封TPC的目的是将液体氙目标体积与检测器容器中的大部分释气材料隔离，从而提高液体氙净化效率并降低杂质诱导的单个/少数电子背景。我们研究了出气率和净化效率使用的数据从密封TPC与一个简单的净化模型。获得了稀土中杂质光电离的单电子信号，并研究了它们与稀土纯度的关系。将石墨烯涂覆的电极上的光电子发射速率与不锈钢的光电子发射速率进行比较，不锈钢是通常用于LPEG 4检测器的电极材料。我们讨论了可能的进一步改进和潜在的应用密封TPC的下一代液体氙实验的暗物质和中微子物理。
2021-01-21 physics.ins-det
Progress with Xenon Liquid Hole Multipliers
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是近年来提出的一种在贵液时间投影室中联合探测电离电子和初级闪烁光子的概念。LHM包括浸没在液体中的穿孔微图案电极（例如，厚气体电子倍增器（Thick Gas Electron Multiplier）- THGEM或气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier）- GEM），其中惰性气体的气泡支撑在下面。从碘化铯光电阴极中提取的电离电子和双折射诱导的光电子漂移通过电极的孔，并在气泡中诱导电致发光（EL）信号;这些信号由位于电极下方的光子探测器记录。我们提出了最近的结果在LHM的发展，比较不同的电极电离和光子诱导的电子的响应。
2017-07-31 physics.ins-det
Liquid Xenon Detectors for Positron Emission Tomography
PET是一种功能性成像技术，其基于在产生正电子的β衰变之后检测湮灭光子。在本文中，我们提出了一种新的PET系统的概念，临床前应用组成的一个环的12个时间投影室充满液体氙雪崩光电二极管。电离电荷和闪烁光的同时测量导致空间分辨率、图像质量和灵敏度的显著改善。模拟结果表明，该系统的能量分辨率小于10%（FWHM），灵敏度为15%。使用原型TPC的第一次测试表明位置分辨率<1 mm（FWHM）。
2011-04-07 physics.ins-det physics.med-ph
Operating a large-diameter dual-phase liquid xenon TPC in the unshielded PANCAKE facility
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗赖堡大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
在未屏蔽的PANCAKE设施中，通过稳定运行大直径双相液氙TPC，验证了在高背景环境下进行TPC性能表征的可能性，并展示了降低TPC阈值的潜力。
2026-01-22 physics.ins-det
Electron train backgrounds in liquid xenon dark matter search detectors are indeed due to thermalization and trapping
从液态氙到气态氙的电子发射是ZEPLIN、XENON、LUX和LZ等暗物质搜索探测器的基石。发射的概率是所施加的电场E的函数，并且先前假设未能从液体进入气体的电子被热化并被捕获。本文首次展示了电子发射模型与现有数据之间的定量一致性。该模型预测，液体中的电子必须越过一个典型的势垒φ_b=0.34 ± 0.01eV才能逃逸到气体中。该值是比先前计算或推断的值小约x2的因子。知道了phi_b，就可以计算出热化俘获电子的寿命。该值为O（10）ms，这似乎是兼容的电子训练背景的XENON 10观测。由于这些背景限制了暗扇区暗物质搜索的灵敏度，因此讨论了可能的缓解措施。
2017-02-15 astro-ph.IM physics.ins-det
First observation of liquid-xenon proportional electroluminescence in THGEM holes
首次用光电倍增管记录了从浸没在液体氙中的厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔发射的辐射诱导比例电致发光紫外信号。使用0.4 mm厚的电极和0.3 mm直径的孔观察到显著的光子产率;在2 kV穿过THGEM时，光子产率估计为~600 UV光子/电子超过4pi。这可能为实现结合液体空穴倍增器（LHM）的新型单相贵液体辐射探测器铺平道路;提出了它们的概念。
2013-10-15 physics.ins-det
Two-phase argon and xenon avalanche detectors based on Gas Electron Multipliers
我们研究了基于气体电子倍增器（GEMs）的两相雪崩探测器的性能，并在Ar和Ar的电子雪崩模式下工作。研究了探测器的发射、增益、能量分辨率和稳定性等特性。相当高的增益，达到5000，和稳定的操作几个小时，观察到在两相氩雪崩探测器使用三GEM倍增器。成功地记录了X射线、β粒子和γ射线引起的信号。在两相雪崩探测器中得到了初步的结果：在两相雪崩和两相雪崩+2%CH_4中，三重GEM的最大增益约为200。所获得的结果在用于暗物质搜索、相干中微子散射、PET和数字射线照相的两相探测器领域中是相关的。
2005-10-30 physics.ins-det
Intense Vacuum-Ultraviolet and Infrared Scintillation of Liquid Ar-Xe Mixtures
在液体惰性气体粒子探测器的背景下描述了掺氙液态氩的真空紫外光发射。研究了从0.1 ppm到1000 ppm的液氩中的氙浓度。通过记录光发射谱，观察到氩的第二准分子连续谱（$\sim$ 127 nm）向氙的第二准分子连续谱（$\sim$ 174 nm）的能量转移。在氙浓度为$\sim$ 10 ppm时，转移几乎饱和，另外，在峰值波长为1.17 $μ$ m的红外线中的强发射，在真空紫外辐射的峰值波长为174 nm处，电子沉积的能量为每MeV（13000 $\pm$ 4000）个光子（氙的第二受激准分子连续谱）被确定为每MeV电子能量沉积（20000 $\pm$ 6000）个光子。在这些激发条件下，纯液态氩发射（22000 $\pm$ 3000）光子/MeV电子能量沉积在峰值波长127 nm处。本文报道了10 ppm Ar-Ar液体混合物的电子束感生发射光谱，其波长范围为115 nm ~ 3.5 $μ$ m。还显示了氙浓度从0.1 ppm到1000 ppm呈指数变化的氙掺杂液氩的VUV发射光谱。在真空紫外线以及在近红外线的明确定义的波长位置的光发射的时间结构测量。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
The Electric Field Dependence of Single Electron Emission in the PIXeY Two-Phase Xenon Detector
双相氙探测器被广泛应用于银河系暗物质粒子的实验研究中。在这些探测器中，单电子背景在瞬时闪烁和成比例闪烁信号之后的起源还没有完全理解，尽管近年来已经取得了进展。本文描述了在Yale双相氙时间投影室中，${}^{83m}Kr$校准事件中的单电子本底及其与漂移场和提取场的相关性。测量了由Fowler-Nordheim（FN）效应引起的单电子本底，并对其电场依赖性进行了量化。由瞬时闪烁和比例闪烁引起的栅极和杂质的光电离也对单电子背景有贡献。
2021-12-17 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
Response of liquid xenon to Compton electrons down to 1.5 keV
液态氙对低能电子反冲的响应与寻找暗物质候选者有关，暗物质候选者主要与介质中的原子电子相互作用，如轴子或轴子状粒子，而不是预测与原子核散射的弱相互作用大质量粒子。最近，液体氙闪烁光已被观察到电子反冲下降到2.1千电子伏，但没有施加电场，用于大多数氙暗物质的搜索。施加的电场可以通过阻碍产生大部分闪烁光子的电子-离子复合过程来降低闪烁产率。我们提出了新的结果，液体氙的闪烁发射响应电子反冲低至1.5千电子伏，有和没有施加电场。在零场时，观察到低于10 keV的每单位沉积能量的闪烁输出减少，在较高能量下下降到其值的近40%。当外加电场为450 V/cm时，我们观察到闪烁输出相对于零场时的值减少到约75%。我们看到在1.5 keV和7.8 keV之间该值没有显著的能量依赖性。根据这些结果，我们估计ZEPLIN-III，XENON 10，XENON 100和XMASS的电子反冲能量阈值分别为2.8 keV，2.5 keV，2.3 keV和1.1 keV，验证了它们对低能电子反冲的出色灵敏度。
2013-06-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Understanding the Enhancement of Scintillation Light in Xenon-Doped Liquid Argon
测量惰性气体中的闪烁光是粒子物理中的一项重要探测技术。许多稀有事件的搜寻，如中微子束实验、无中微子双β衰变和暗物质搜寻，都使用氩基探测器。在液态氩中，加入少量氙可提高光产额，氙的加入量为$\sim 10 - 1000$ ppm。一般的增强机制和其途径，通过之间的能量转移氩和氙准分子是众所周知的，然而，吸收的重要性，氩准分子发射的原子氙还没有得到充分的认识。这种吸收显著降低了市售氩气中的光产率，氩气中含有痕量（$\rm \sim 0.1$ ppm）氙。添加$\sim 10$ ppm的少量氙掺杂剂恢复了这种损失的光，导致光产率比未掺杂的氩增加约两倍。在本文中，我们介绍了一个模型的光产生的氙掺杂氩，包括吸收和再发射，并比较它的光发射的时间依赖性在氙掺杂氩的测量。
2022-07-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Scintillation and Ionization Responses of Liquid Xenon to Low Energy Electronic and Nuclear Recoils at Drift Fields from 236 V/cm to 3.93 kV/cm
本文报道了在236 V/cm ~ 3.93 kV/cm的不同漂移场下，利用具有高能量和位置分辨率的三维灵敏液氙时间投影室，对低能电子（约3--7 keV $_{ee}$）和核反冲（约8--20 keV $_{nr}$）在液氙中的闪烁和电离产额的新测量结果。我们测量的信号响应核反冲同意从NEST模型的预测。然而，我们测量的电子反冲电离（闪烁）产额始终高于（低于）从NEST模型约5 e $^-$ /keV $_{ee}$（ph/keV $_{ee}$）在所有扫描的漂移场。新的复合参数的基础上的Mesquas-Imel盒模型来自我们的数据。由于以前缺乏对液态氙中低能电子反冲的闪烁和电离产额的精确测量，我们的新测量提供了迄今为止最好的可用数据，覆盖了与暗物质搜索相关的液态氙探测器在不同漂移场的低能区。
2015-07-14 hep-ex physics.ins-det
Photon emission and atomic collision processes in two-phase argon doped with xenon and nitrogen
本文对掺氮、掺氙的两相氩中的光子发射和原子碰撞过程进行了全面的分析。掺杂剂旨在将纯Ar的VUV发射转换为液相中的N2掺杂剂的UV发射和气相中的N2掺杂剂的近UV发射。这种混合物与两相暗物质和低能中微子探测器有关，具有增强的初级和次级闪烁信号的光子收集效率。基于这种分析，我们表明，最近提出的假设增强的激发转移从Ar到N2物种在两相模式是不正确的或需要假设一个新的极端机制的激发转移生效在较低的温度下，特别是通过ArN2化合物（范德华分子）的共振激发转移。
2017-02-13 astro-ph.IM hep-ex physics.atm-clus
Two distinct components of the delayed single electron background signals in liquid xenon emission detectors
已知具有毫秒时间尺度的单电子背景信号跟随液体/气体氙发射检测器中的电离事件。由于长时间尺度，这些信号可以呈现限制背景的低能量阈值的暗物质搜索，并防止发现类搜索兆电子伏规模的隐藏扇区暗物质。系统的研究揭示了快（tau_1）和慢（tau_2）的成分的背景。快分量与被捕获在液体表面的电子相容，并且可以通过增加电场来减少。而慢分量随电场的增大而线性增大。的影响的起源的假设进行了讨论，并提出了缓解技术。
2017-12-13 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Precision measurements of the scintillation pulse shape for low-energy recoils in liquid xenon
我们目前的测量闪烁脉冲形状的液体氙核反冲（NR）和电子反冲（ER）在0至0.5 kV/cm的电场能量$<$ 15 keV和$<$ 70 keV电子当量，分别。平均脉冲形状由具有两个指数衰减分量的有效模型很好地描述，其中两个衰减时间是拟合参数。我们发现，由于延迟发光的复合过程中的ER的脉冲显着增宽。除了有效模型外，我们还拟合了一个描述零场下ER复合发光的模型，并得到了很好的一致性。我们估计的最佳性能相结合的S2/S1和脉冲形状ER/NR歧视，并表明，即使与2纳秒的时间分辨率，改善S2/S1歧视是边际，使脉冲形状歧视将可能不会是有用的，为未来的双相液体氙实验寻找弹性暗物质反冲相互作用。
2018-05-23 physics.ins-det
Modeling Pulse Characteristics in Xenon with NEST
本文提出了一个描述氙探测器中粒子相互作用产生的脉冲信号特性的综合模型。重点放在两相时间投影室，但提出的模型也适用于单相探测器。为了模拟由于初级闪烁光的脉冲形状，将单重态和三重态二聚体态的比例以及它们相应的衰减时间和复合时间的影响并入模型中。在两相时间投影室中，模拟电致发光脉冲时，计算了电离电子在气体中的平均自由程、漂移速度、单重态和三重态的衰减时间、扩散常数和电子俘获时间。这种建模已被纳入一个完整的软件包，它逼真地模拟这些类型的探测器的预期脉冲形状。
2014-01-17 physics.ins-det
Electron-ion recombination in composite interactions in liquid xenon
针对液氦暗物质探测中复合事件导致的电离信号抑制问题，提出一种依赖现有实验数据、对微观物理假设鲁棒的电子-离子复合增强估计模型，预测与现有测量一致。
2025-07-16 hep-ex physics.ins-det
Characterization of alpha and beta interactions in liquid xenon
基于液体氙的探测器在稀有事件搜索中获得了很高的灵敏度。精确的知识的闪烁和电离响应的介质是必不可少的正确建模不同的相互作用类型的检测器，包括信号和背景一样的。在海德堡氙（Heidelberg Xenon）双相氙TPC中研究了液态氙对低能电子和α粒子的响应。我们确定的光和电荷的信号产量为千电子伏能量的电子和兆电子伏能量的α粒子，以及电子漂移速度为7.5和1640 V/cm之间的电漂移场。使用COMSOL Multiphysics（R）进行三维模拟，以表征所施加的漂移场及其均匀性。
2022-04-27 hep-ex physics.ins-det
Feasibility of Liquid-phase Xenon Proportional Scintillation for Low-energy Physics
针对双相氙TPC气隙技术挑战及单电子本底问题，研究验证纯单相液氙TPC的比例闪烁能力，证实其仍可区分电子与核反冲，且S2后单电子本底大概率与液-气界面无关。
2024-08-03 hep-ex physics.ins-det
Proportional scintillation in liquid xenon: demonstration in a single-phase liquid-only time projection chamber
本文在小型单相纯液氙 TPC 中利用 83mKr 信号验证液相 S2 比例闪烁，测得最高 g2 增益及电子漂移、扩散参数，证明该类探测器可成功运行。
2024-09-18 physics.ins-det
Measurement of light and charge yield of low-energy electronic recoils in liquid xenon
液体氙的光和电荷产额对外加电场和反冲能的依赖关系对于使用液体氙时间投影室的暗物质探测器是重要的。在反冲能量小于10千电子伏时，这种场依赖性的测量很少。在本文中，我们提出了这样的测量结果，使用专门的检测器。反冲能量是通过康普顿符合技术确定的四个漂移场相关的液体氙暗物质探测器：0.19，0.48，1.02，和2.32千伏/厘米。平均反冲能量下降到1千电子伏测量前所未有的精度。我们发现，电荷和光产额是反相关的3 keV以上，和场的依赖性变得可以忽略不计低于6 keV。然而，低于3千电子伏，我们发现一个电荷产量显着高于预期和重建的能量偏离线性。
2016-11-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Correlated Single- and Few-Electron Backgrounds Milliseconds after Interactions in Dual-Phase Liquid Xenon Time Projection Chambers
我们的特点是单电子和少数电子背景下观察到的双相液体氙时间投影室的时间尺度大大超过最大漂移时间后的相互作用。这些仪器背景限制了探测器对暗物质和宇宙成因中微子的灵敏度。使用普渡大学的~ 150 g液体氙探测器，我们研究了122 keV $^{57}$ Co康普顿相互作用后产生的这些背景在不同探测器条件下的表现。我们发现，在相互作用后，单电子和少电子信号的速率随时间遵循幂律。我们观察到线性增加的提取字段，并在单电子背景增加漂移场的速率增加。将速率归一化为主要相互作用的测量电离信号，速率随相互作用的深度线性增加。我们测试的假设，红外光子（1550 nm）将刺激和加速电子发射通过光剥离杂质，但发现，即使是1瓦的红外线不能减少这些背景。因此，我们提供了一个表征，可以通知低能量罕见事件搜索的背景模型。
2021-07-12 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the ionization yield from nuclear recoils in liquid xenon between 0.3 -- 6 keV with single-ionization-electron sensitivity
双相氙TPC探测器是一种高度可扩展和广泛使用的技术，用于搜索来自WIMP暗物质或$\sim$ MeV中微子的相干核散射的低能核反冲信号。这样的实验期望测量来自这样的源的O（keV）电离或闪烁信号。然而，在$\sim1\,$ keV及以下，液体氙中的信号校准具有很大的不确定性，直接影响现有和未来实验的假定灵敏度。在这项工作中，我们报告了一个新的测量的电离产额的核反冲信号在液体氙低至0.3 $\,$ keV $\,\,$ -最低的能量校准报告的日期-在该能量的平均事件仅产生1.1电离~电子。在2和6 $\,$ keV之间，我们的测量结果与现有的测量结果一致，但显着提高了精度。在较低的能量，我们观察到一个下降的趋势，偏离简单的推断现有的数据。我们还研究了电离产率对220 V/cm和6240 V/cm之间的液体氙中所施加的漂移场的依赖性，使这些测量适用于宽范围的电流和不同的操作参数的建议实验。
2019-08-01 hep-ex physics.ins-det
Single electron emission in two-phase xenon with application to the detection of coherent neutrino-nucleus scattering
我们提出了一个实验研究ZEPLIN-III中的单电子发射，一个两相氙实验建立寻找暗物质WIMP，并讨论了应用程序实现了出色的信噪比检测此签名。首先，我们展示了一个实用的方法，用于精确测量的自由电子寿命的液体氙在正常运行的这些探测器。然后，使用一个现实的探测器响应模型和背景，我们评估部署这样一个仪器的可行性，用于测量相干中微子-核弹性散射使用电离通道在少电子制度。我们的结论是，它应该是可能的，以测量这个难以捉摸的中微子签名以上的电离阈值$\sim$ 3电子在停止的π介子源和在核反应堆。在反应堆的情况下，可检测的信号速率较大，但由加速器源提供的触发测量和较硬的反冲能谱使得能够降低总体背景和活性体积的基准化。
2011-10-13 hep-ex physics.ins-det
First demonstration of VUV-photon detection in liquid xenon with THGEM and GEM-based Liquid Hole Multipliers
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是最近引入的用于贵液时间投影室的检测概念。在该“局部双相”检测元件中，气泡被支撑在穿孔电极（例如，厚气体电子倍增器- THGEM或气体电子倍增器- GEM）。漂移通过空穴的电子在它们进入气泡时引起大的电致发光信号。在这项工作中，我们报告最近的结果THGEM和GEM电极涂有碘化铯和浸没在液体氙，允许-第一次-除了使用LHM的电离电子的初级VUV闪烁光子的检测。
2016-03-24 astro-ph.IM physics.ins-det
The DireXeno Experiment -- Measuring Correlated Scintillation Signatures in Liquid Xenon
我们提出了一种探测器装置，DireXeno（DIFFERENAL氙），旨在测量液体氙闪烁的空间和时间特性，以非常高的精度。闪烁的性质对于暗物质和无中微子双β衰变实验是至关重要的，然而涉及的复杂微观物理限制了理论预测。我们将探讨闪烁发射在光发射中表现出相关性的可能性，如超辐射，这取决于相互作用的类型。闪烁光的这种性质可以为背景抑制以及方向性测量打开新的窗口。我们提出的技术设计和概念驱动它，并证明统计处理将使检测各向异性的光子少至10%。我们展示了调试运行的结果，其中探测器在稳定的条件下运行了44天以上。不同PMT中单个光子的时间分辨率被测量为$\lesssim1.3$ ns FWHM，对应于$\lesssim0.55$ ns（1 $σ$）。
2020-06-01 nucl-ex physics.ins-det
A measurement of the mean electronic excitation energy of liquid xenon
以液态氙为靶的探测器广泛应用于稀有事件的探测。关于相互作用粒子的结论依赖于对沉积能量的精确重建，这需要通过放射源校准探测器的能量标度。然而，微观校准，即从激发量子的数量转化为沉积的能量，也需要很好地了解在液体氙中产生单个闪烁光子或电离电子所需的能量。这些激发量子的总和与靶中沉积的能量成正比。比例常数是平均激发能，通常称为$W$值。在这里，我们提出了一个测量的$W$值与电子反冲相互作用在一个小的双相氙时间投影室的混合（光电倍增管和硅光电倍增器）光电传感器配置。我们的结果是基于在$\mathcal{O}(1-10 \, \mathrm{keV})$与内部$^{37}$ Ar和$^{83\text{m}}$ Kr源和单电子事件的校准。我们得到一个值的$W=11.5 \, ^{+0.2}_{-0.3} \, \mathrm{(syst.)} \, \mathrm{eV}$，统计不确定性可以忽略不计，这是低于以前在这些能量测量。如果得到进一步证实，我们的结果将是相关的建模液体氙探测器粒子相互作用的绝对响应。
2021-12-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A Dual-phase Xenon TPC for Scintillation and Ionisation Yield Measurements in Liquid Xenon
一个小规模的两相（液体/气体）氙时间投影室（Xurich II）已在苏黎世大学设计、建造并投入运行。其主要目的是研究能量低于50 keV的液态氙中粒子相互作用的微观物理，这与使用氙作为靶材料的稀有事件搜索有关。在这里，我们详细描述了检测器，其相关的基础设施，以及为处理和分析数据而开发的信号识别算法。我们提出了新仪器的第一个特征与校准数据从内部83 m-Kr源。零场光产额分别为15.0和14.0光电子/keV，在9.4 keV和32.1 keV，在1 kV/cm的电子漂移场的相应值分别为10.8和7.9光电子/keV。在这些能量下的电荷产率为28和31电子/keV，其中每一个电子提取到气相中的比例闪烁产率为24个光电子，电子寿命为200 $μ$ s。相对能量分辨率，$σ/E$，分别为11.9%和5.8%，在9.4 keV和32.1 keV，使用闪烁和电离信号的线性组合。我们得出结论，在各种电场的电子漂移速度的测量，并比较这些文献值。
2017-12-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Commissioning of the 2.6 m tall two-phase xenon time projection chamber of Xenoscope
本文介绍了XLZD合作组提出的天体粒子物理观测站演示装置Xenoscope的2.6米高两相氙TPC的建造调试，实现了液态氙中长距离电子漂移演示等目标，并观测到宇宙缪子的光与电荷信号。
2025-02-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Electron Drift and Longitudinal Diffusion in High Pressure Xenon-Helium Gas Mixtures
本文报道了在1-9巴和电场强度为50-300 V/cm的条件下，纯氙气和氙气-氦气混合气体中电子的漂移速度和纵向扩散系数的新测量结果。在纯氙中，我们发现所有$E/P$的漂移速度和扩散系数都与世界数据非常吻合。然而，一个更大的值的纵向扩散系数比理论预测被发现在低$E/P$在纯氙，低于范围内的减少领域通常探测TPC实验。在$E/P$稍大的氙-氦混合气体中观察到类似的效应。氙氦混合气体中的漂移速度在理论上得到了很好的预测。虽然氙氦混合物中的纵向扩散被发现是大于预期的，外推的基础上测得的纵向扩散系数表明，使用氦添加剂，以减少氙气中的横向扩散仍然是一个很有前途的前景。
2019-06-26 nucl-ex physics.ins-det
Experimental study of ionization yield of liquid xenon for electron recoils in the energy range 2.8 - 80 keV
本文报道了用~（37）Ar、~（83）mKr、~（241）Am、~（129）Ar、~（131）Ar等同位素在液态氙中产生的能量低于100 keV的电子反冲的电离产额的首次实验研究结果。用~（37）Ar同位素（2.82）keV直接测量证实，在~ 10 keV能量范围内，电离产额随能量的减小而增大，这与NEST的预测一致。在3.75 kV/cm的电场下，2.82 keV的闪烁衰减时间为25 ± 3 ns。
2014-08-08 hep-ex physics.ins-det
Measurement of Charge and Light Yields for $^{127}$Xe L-Shell Electron Captures in Liquid Xenon
使用双相氙时间投影室（LXe-TPC）的暗物质搜索依赖于它们在搜索信号样核反冲（NR）时拒绝背景电子反冲（ER）的能力。ER响应通常使用$β$ -衰变源（如氚）进行校准，但这些校准并不表征伴随原子空位的事件，如太阳中微子散射内壳层电子。这样的事件导致X射线和俄歇电子的发射，导致更高的电子-离子复合，从而比从$β$ -衰变校准推断的更像NR的响应。我们提出了一个交叉校准的氚$β$ -衰变和$^{127}$的电子捕获衰变（产生内壳层的空缺）在一个小规模的LXe-TPC，并给出了最精确的测量日期的光和电荷产额的$^{127}$的电子捕获在液体氙。我们观察到一个6.9 $σ$（9.2 $σ$）的差异，在L-壳层的捕获响应相对于氚$β$ -衰变，测量的漂移场为363 $\pm$ 14 V/cm（258 $\pm$ 13 V/cm），当与模拟调整，以重现正确的$β$ -衰变响应。在暗物质搜索中，使用忽略这一效应的背景模型会导致仅背景数千吨年照射量的过度覆盖（上限），但其水平远低于90\%C. L.的1- $σ$实验间变化。50 GeV/ $c^2$暗物质粒子相互作用速率的上限。
2021-12-14 hep-ex physics.ins-det
Status and perspectives of the PETALO project
PETALO（Positron Emission Tof Apparatus with Liquid XenOn）是正电子发射断层成像扫描仪的一种新概念，它使用液体氙作为闪烁介质，硅光电倍增器作为读出器。液体氙的大闪烁产率和快速闪烁时间以及其可扩展性使其成为具有飞行时间测量功能的PET扫描仪的绝佳候选产品，尤其是全身机器。PETALO的第一个原型正在全面运作，致力于展示概念的潜力，测量能量和时间分辨率，并测试完整环的技术解决方案。原型由一个充满液体氙气的铝盒组成，两个SiPM阵列位于氙气的相对两侧。将产生511 keV伽马对的$β$ +发射源放置在中心端口中，SiPM记录伽马相互作用产生的闪烁光，允许重建相互作用的位置、能量和时间。
2022-01-18 physics.ins-det physics.med-ph
Measurements of wavelength-dependent double photoelectron emission from single photons in VUV-sensitive photomultiplier tubes
测量了滨松R8778、R8520和R11410真空紫外敏感光电倍增管的双光电子发射（DPE）概率随波长的变化。在DPE中，单个光子撞击PMT光电阴极并产生两个光电子而不是单个光电子。发现导致DPE发射的检测光子的分数是入射光子波长的函数，并且在低于$\sim$ 250 nm时表现出自身。对于波长为175 nm的氙闪烁，根据管和测量方法测得的DPE概率为18- 24%。这种依赖于波长的单光子响应对当前和未来的液体氙探测器（如LUX，LZ，XENON 100/1 T，Panda-X和XMASS）的能量校准和光子计数具有影响。
2015-09-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Electron transfer efficiency in liquid xenon across THGEM holes
针对大质量、高灵敏度WIMP暗物质探测的探测器设计难题，研究了涂有VUV光电阴极的THGEM在液态氙中的电子转移效率，实验证实实际电压下效率近100%，且电压依赖性与模拟吻合。
2023-11-09 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Electron transport measurements in liquid xenon with Xenoscope, a large-scale DARWIN demonstrator
本研究利用为DARWIN实验建造的全尺寸演示装置Xenoscope，开展343千克液态氙的电子输运测量，测得纯化88天后电子寿命达664(23)微秒，漂移速度与纵向扩散常数结果符合已有数据与模型预测。
2023-12-12 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Simulation results for a low energy nuclear recoil yields measurement in liquid xenon using the MiX detector
测量液体氙对超低能核反冲事件的闪烁和电离产额对于提高液体氙实验对轻暗物质的灵敏度是必要的。氙上的中子俘获可用于在核去激发期间经由$γ$射线的不对称发射产生能量低于$0.3$ keV $_\text{NR}$的核反冲事件。研究了密歇根氙（MiX）探测器利用中子俘获进行超低能核反冲测量的可行性，MiX探测器是一种小型双相氙时间投影室，经过优化可获得高闪烁增益。模拟的混合X探测器，部分中子慢化剂，和脉冲中子发生器表明，人口的中子俘获事件可以从中子散射事件隔离。此外，通过改变部分中子慢化剂的厚度、中子脉冲宽度和中子脉冲频率来优化MiX探测器中的中子捕获率。
2022-11-07 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Radial Time Projection Chamber with Electroluminescence in Liquid Xenon
双相氙时间投影室（TPC）是研究暗物质和中微子物理学的一种领先的探测器技术。这种类型的探测器技术的成功依赖于它的能力，以检测两个主要的闪烁和电离信号的粒子相互作用在液体氙（LXe）。电离电子在气体氙（GXe）中转化为电致发光，其中单个电子在强电场中可以被放大超过100倍的光子数。在大直径TPC的小气体间隙中保持强且均匀的电场是具有挑战性的。一种替代的解决方案是直接在LiNbO3中产生电致发光以克服气隙均匀性问题。在这里，我们报告的设计和性能的单相径向TPC（RTPC），它可以创建和检测直接在发光二极管的电致发光。它通过在轴向中心使用单根导线来产生强电场，简化了LPETTPC的设计和操作。我们提出了这样的RTPC的性能，并讨论其潜在的应用局限性。
2022-02-09 hep-ex physics.ins-det
Observation and applications of single-electron charge signals in the XENON100 experiment
XENON100暗物质实验在时间投影室（TPC）中使用液体氙来测量由暗物质弱相互作用大质量粒子（WIMPs）散射引起的氙核反冲。本文报道了与WIMP相互作用无关的单电子电荷信号的观测结果。这些信号，这表明了优秀的灵敏度的检测器小的电荷信号，被解释为是由于在液体氙和TPC内的金属成分的杂质的光电离。它们被用作表征探测器的唯一校准源。我们解释了如何推断XENON100实验的关键参数：二次闪烁增益，从液相到气相的提取率和电子漂移速度。
2014-01-28 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Development of Dual-phase Xenon TPC with a Quartz Chamber for Direct Dark Matter Search
在双相氙时间投影室（TPC）中密封石英室的想法有可能提高未来直接搜索暗物质的探测器灵敏度。在未来的暗物质实验中，TPC探测器面临的一个主要挑战是减少内部背景，如$^{222}$ Rn和电离信号的恶化，由于电负性杂质。密封的石英腔室可以将TPC的敏感体积与外部干扰隔离，因此预计可以防止由放射性和负电性杂质引起的污染，这些杂质来自外部检测器材料。在日本的神冈天文台，我们开发了一种TPC，它带有一个石英腔室，其中含有$ϕ48 \times 58$ mm体积的液体氙。在这个开发阶段，我们的目标不是石英腔室的完美密封性。我们的目标有两个：首先，通过使用校准源来证明TPC中石英材料的存在不会影响其操作;其次，对TPC的特性进行定量测量。在75- 384 V/cm的电场范围内，我们成功地测量了液体氙中电子的漂移速度为1.2- 1.7 mm/ $μ$ s，还观察到单个电离电子产生的小S ~ 2信号，光产额为16.5 $\pm$ 0.5 PE。这些结果与预期值一致;因此，我们的演示为结合石英室的TPC提供了原理证明。
2020-09-13 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Scintillation Yield of Low-Energy Electrons in Liquid Xenon
我们用康普顿符合技术测量了能量在2.1 - 120.2keV之间的电子的液氙闪烁产额与能量的关系。用137Cs γ射线辐照具有很高光探测效率的LIGO闪烁探测器，用高纯锗（HPGe）探测器在不同散射角下测量康普顿散射γ射线的能量。HPGe探测器出色的能量分辨率允许选择具有已知能量的康普顿电子的事件。我们发现，闪烁产额最初增加的电子能量从120 keV降低到约60 keV，但随后下降了约30%，从60 keV到2 keV。测量的闪烁产额也测量与转换电子从32.1 keV和9.4 keV跃迁的83 mKr异构体，用作内部校准源。我们发现32.1 keV跃迁的闪烁产额与康普顿符合测量结果是一致的。另一方面，9.4keV跃迁的产额远高于相同能量的康普顿电子的产额。我们将闪烁产额的增强解释为由于32.1 keV跃迁留下的Xe离子存在时复合率增强，该跃迁平均比9.4 keV跃迁提前220 ns。
2012-09-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Feasibility Study to use Neutron Capture for an Ultra-low Energy Nuclear-recoil Calibration in Liquid Xenon
超低能量的核反冲测量在液体氙使用中子捕获的可行性进行了研究，为一个小的（亚千克）液体氙探测器，优化了高闪烁增益，和脉冲中子源。测量使用在中子俘获之后的去激发过程期间赋予氙核的反冲能量，其中迅速发射的$γ$级联可以由于动量守恒而为核提供高达$0.3$ keV $_\text{nr}$的反冲能量。一个成功的校准闪烁光子和电离电子产额低于这个能量将有助于更高的灵敏度液体氙实验中寻找轻WIMP。
2022-10-18 hep-ex physics.ins-det
Performance and Fundamental Processes at Low Energy in a Two-Phase Liquid Xenon Dark Matter Detector
我们扩展的原型两相液体氙WIMP暗物质探测器的反冲能量低于20千电子伏的性能的研究。我们证明了一种新的方法，用于获得最佳估计的事件的能量，使用校准的电荷和光信号的总和，并引入相应的歧视参数，给它的平均值在4 kV/cm的电子和核反冲高达300和100千电子伏，分别。我们表明，在重组的波动限制歧视的大多数能量，并揭示了歧视低于20千电子伏由于低能量电子反冲的电离产率的惊人增加的改善。这种改进对于高灵敏度的暗物质搜索至关重要。
2006-09-29 astro-ph physics.ins-det
Commissioning of a dual-phase xenon TPC at Nikhef
一个双相氙时间投影室在阿姆斯特丹的Nikhef建造，作为直接暗物质探测的研发设施。在本文中，设置和第一个结果，从一个$^{22}$钠伽马射线源的校准。结果表明，平均光产额为（5.6 $\pm$ 0.3）光电子/keV（计算到122 keV和零场），电子寿命为（429 $\pm$ 26）$μ$ s。在能量为511 keV时，最佳能量分辨率$σ_E/E$为（5.8 $\pm$ 0.2）%。这是使用闪烁和电离信号的组合来实现的。提出了一种基于孤立电子电致发光信号的光电倍增管增益校准技术，并讨论了该技术的优点和局限性。
2016-10-18 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Large Area Avalanche Photodiode in a Liquid Xenon Ionization and Scintillation Chamber
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）探测了α粒子、电子和γ射线在液体氙（LXe）中产生的闪烁光。测量α闪烁产率作为施加的电场的函数。我们估计LAAPD的量子效率为45%。来自零电场下的光测量的最佳能量分辨率对于来自Bi-207的976 keV内转换电子为7.5%（sigma），并且对于来自Am-241的5.5 MeV α粒子为2.6%（sigma）。用于这些测量的检测器也作为网格电离室操作以测量电荷产额。我们证实，在LC 10中使用LAAPD不会引入抑制自由电子漂移的杂质。
2005-02-14 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
