The Yale Lar TPC
A. Curioni, B. T. Fleming, M. Soderberg
本文简要介绍了耶鲁大学研制的液氩时间投影室（LAr TPC），并给出了它首次用宇宙射线校准的结果。
In this paper we give a concise description of a liquid argon time projection chamber (LAr TPC) developed at Yale, and present results from its first calibration run with cosmic rays.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Performance of cryogenic charge readout electronics with the ARGONTUBE LAr TPC
Argontube是一种液态氩时间投影室（TPC），电子漂移长度可达5米，配备有低温电荷敏感前置放大器。在这项工作中，我们提出了其性能的结果，包括新的低温电荷敏感前置放大器与以前使用的室温操作的电荷前置放大器的比较。
Impact of xenon doping in the scintillation light in a large liquid-argon TPC
氙掺杂液氩的使用是大型纯液氩TPC的一种有前途的替代方案。掺氙液氩不仅增强了光的产生，减轻了由于杂质而可能造成的抑制，而且增加了闪烁光的波长，扩大了有效的瑞利散射长度，改善了检测均匀性。ProtoDUNE Dual-Phase是一个300吨有效体积的LAr TPC，是深层地下中微子实验（DUNE）的原型，DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。Protodune Dual-Phase在欧洲核子研究中心用纯液态氩和氙掺杂液态氩收集宇宙μ介子数据一年多。将介绍闪烁光中氙的存在的影响及其与纯液氩数据的比较。这些结果是感兴趣的任何未来的大型LAr TPC。
Building a large-area GEM-based readout chamber for the upgrade of the ALICE TPC
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的100倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC将根据气体电子倍增器（GEM）技术进行升级。ALICE TPC外读出室（OROC）的原型配备了12个大尺寸GEM箔作为放大级，以证明用新技术取代当前多丝比例室的可行性。总面积为$\sim$ 0.76 m $^2$，是迄今为止建造的最大的基于GEM的探测器。GEM OROC安装在试验场笼内，并使用放射源进行调试。
Measurement of the drift field in the ARGONTUBE LAr TPC with 266~nm pulsed laser beams
ARGONTUBE是一种液氩时间投影室（LAr TPC），具有由Greinacher电压倍增器电路原位产生的漂移场。我们目前的结果上的漂移场分布的测量ARGONTUBE使用直电离轨道产生的强紫外激光束。我们的分析是基于一个简化的模型的充电的多级Greinacher电路来描述的电压场笼环。
A hardware implementation of Region-of-Interest selection in LAr-TPC for data reduction and triggering
用于中微子和天体粒子物理学的多千吨质量范围内的大型液态氩TPC探测器需要从大约105根导线中提取和处理信号。为了提高数据采集系统的吞吐量，实现了在线无损数据压缩，使数据流量减少了近四分之一。此外，还研究了一种基于一种新的有效的在线识别线碰撞算法的触发系统，并在实际的ICARUS数字读出板上实现，并在LNL INFN实验室的ICARINO LAr-TPC设备上用宇宙射线进行了全面测试。还展示了触发低至1 MeV可见能量的孤立低能事件的能力。
TPB-coated Light Guides for Liquid Argon TPC Light Detection Systems
液氩时间投影室（LArTPC）中的光检测系统需要检测氩闪烁期间产生的128 nm光。大多数探测器使用四苯基丁二醇（TPB）将光波长转换到光电倍增管（PMT）可见的范围内。这些程序总结了涂覆有TPB基质的光导的特性，该基质在UV透射丙烯酸中比现有的LArTPC光收集系统更紧凑。
The DarkSide-20k TPC and Underground Argon Cryogenic System
黑暗面-20 k（DS-20 k）将利用液态氩的物理和化学特性，直接寻找暗物质。TPC将采用具有许多新颖特性的紧凑集成设计，以实现地下氩气的\SI{20}{t}基准体积。地下氩（UAr）来自地下CO $_2$井，并耗尽放射性同位素$^{39}$ Ar，大大提高了实验对暗物质相互作用的灵敏度。DS-20 k的UAr的$\mathcal{O}$（\SI{100}{t}）的采购和运输成本很高，已经设计、建造和测试了专用的单闭环低温系统来处理有价值的UAr。我们提出了DS-20 k TPC设计和UAr低温系统的第一个结果的概述。
Novel method for in-situ drift velocity measurement in large volume TPCs: the Geometry Reference Chamber of the NA61/SHINE experiment at CERN
本文提出一种用于大型体积TPC原位漂移速度监测的新方法，通过低成本多丝正比室（GRC）匹配TPC重建径迹，无需精确对齐即可实现千分之一精度的漂移速度监测。
Reconstruction for Liquid Argon TPC Neutrino Detectors Using Parallel Architectures
中微子是很少相互作用的粒子，因此识别它们需要产生大量数据的大型探测器。随着探测器尺寸的增加，以现有的计算能力处理这些数据变得越来越困难。在液氩时间投影室（TPC）中，来自中微子相互作用的带电粒子产生电离电子，这些电离电子在电场中向一系列收集线漂移，收集线上的信号用于重建相互作用。目前在费米实验室收集数据的MicroBooNE探测器有8000根电线，而计划中的未来实验（如DUNE）将有100倍以上的电线，这意味着重建事件所需的时间将相应增加。液氩TPC重构代码的现代化，包括矢量化、并行化和GPU代码可移植性，将有助于缓解这些挑战。跨多个实验使用的\texttt{LArSoft} \xspace框架内的液氩TPC命中查找算法已经被矢量化和并行化。这在Intel架构上的独立版本中将算法的速度提高了十倍。此新版本已重新并入\texttt{LArSoft} \xspace，因此可普遍使用。这些方法也可应用于其他低层的线信号重建算法，如反卷积。本文将介绍这种现代化的液态氩TPC线改造的应用和性能。
Muon-induced background to proton decay in the $p \rightarrow K^{+}ν$ decay channel with large underground liquid argon TPC detectors
LBNE和LAGUNA-LBNO等大型液氩TPC探测器计划将能够测量质子寿命，其性能将优于质子衰变通道$p \rightarrow K^{+}ν$中的切伦科夫探测器。在为这种实验所建议的大深度处，宇宙成因μ子簇中可能产生一个不可忽略的孤立带电K介子源。我们提出了一个宇宙成因μ介子背景质子衰变的$p \rightarrow K^{+}ν$通道的估计。在MUSIC框架下模拟了μ子向4km深度的输运，并利用Geant 4软件模拟了μ子和次级粒子向20 kt LAr圆柱靶的输运。考虑100年的暴露时间，根据我们的模拟预测，在90 $\%$ CL下，$< 0.0012$事件率/kt/年。
GEM Foil Quality Assurance For The ALICE TPC Upgrade
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ALICE（大型离子对撞机实验）实验致力于重离子物理学，以探索强相互作用物质的结构。ALICE的时间投影室（TPC）是位于实验中心区域的跟踪探测器。它提供了出色的跟踪能力以及粒子识别。在第二次长时间关闭（LS2）之后，LHC将以更高的亮度运行。为了能够将数据采集速率提高100倍，ALICE TPC实验必须替换基于多丝比例室（MWPC）的读出室。MWPC与将速率限制为O（kHz）的门控网格一起操作。新的读出室（ROC）设计基于气体电子倍增器（GEM）技术，以连续模式运行。目前的GEM生产计划预计将生产800多种不同类型的GEM箔。为了满足GEM TPC读出器的性能要求，需要采取全面的质量保证（QA）措施。QA计划，由ALICE合作开发，将详细介绍。
Lifetime Study of COTS ADC for SBND LAr TPC Readout Electronics
短基线近场探测器（SBND）是短基线中微子（SBN）计划中的一个260吨级的LAr TPC近场探测器，由11，264个TPC读出通道组成。作为中微子实验中惰性液体探测器的一种使能技术，为极低温度（77 K-89 K）开发的冷电子学将电极和低温恒温器设计与读出设计相结合。在前端电子器件与检测器电极集成的情况下，噪声与基准体积无关，并且大约是室温下电子器件的一半。低温恒温器内部高速串行链路的数字化和信号多路复用导致电缆数量（更少的放气）和馈电线数量的大幅减少，因此最小化穿透并简化低温恒温器设计。作为TPC读出的一种选择，经过初步筛选测试，几种商用现成（COTS）ADC芯片已被确定为在低温下工作的良好候选芯片。由于热载流子效应（HCE）降低了CMOS器件的寿命，因此研究了采用TSMC 350nm CMOS工艺制造的候选器件AD7274在低温下的寿命。寿命研究包括两个阶段，探索阶段和验证阶段。本文描述了试验方法、试验设置、探索阶段和验证阶段的观察结果。根据当前的测试数据，在2.5 V电压和低温下工作时，AD 7274的初步寿命预计约为6.1 $\times$ $10^6$年，这意味着在SBND使用寿命期间，HCE退化可忽略不计。
A Lightweight Field Cage for a Large TPC Prototype for the ILC
我们已经开发和建造了一个原型时间投影室的研究和开发研究的检测器在国际直线对撞机的字段笼。该原型内径为72厘米，长度为61厘米。场笼壁的设计是针对辐射长度的1.21%的低材料预算和Delta（E）/（E）小于或等于10^-4的漂移场均匀性进行优化的。自2008年11月以来，该原型已成为DESY综合测试光束设置的一部分，并用作基于微图案气体探测器的读出设备开发的测试室。
Exclusive Topologies reconstruction in LAr-TPC experiments: a Novel Approach for precise Neutrino-Nucleus Cross-Sections Measurements
对当前和未来中微子振荡实验的分析和解释强烈依赖于对中微子和反中微子在“几个GeV”能量范围内与原子核相互作用的定量理解。随着液氩时间投影室（LArTPC）中微子探测实验技术的出现，中微子数据分析的新途径和新方法正在发展。本白皮书的目的是简要说明这种方法，基于将真实事件分类为实验专用拓扑，而不是根据交互通道对事件率进行MC驱动分类。ArgoNeuT实验在“几个GeV”能量范围内收集的数据对于直接探测未来长基线中微子振荡实验感兴趣范围内的中微子相互作用和相关核效应的特征非常有帮助。
Anode-Coupled Readout for Light Collection in Liquid Argon TPCs
本文将讨论一种在地下超大型液氩时间投影室中读出光子探测器信号的新方法。在该设计中，来自光收集系统的信号经由电容板耦合到TPC线平面。然后，使用与电荷信息相同的电缆和电子器件读出该信号。这极大地有利于光收集：它消除了对独立读数的需要，大大降低了成本;它减少了TPC蒸汽区域中可能产生杂质的电缆数量;并且它减少了低温恒温器壁中可能导致热泄漏和潜在故障点的馈电线数量。我们目前的实验结果表明，一个LArTPC线平面的光子探测器信号的灵敏度。我们还模拟了1 $μ$ s的成形时间和2 MHz的采样率对这些信号在噪声的存在下的效果，并发现可以实现$\sim$ 30 ns的单个光电子定时分辨率。
Operating a large-diameter dual-phase liquid xenon TPC in the unshielded PANCAKE facility
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。
The WA105-3x1x1 m3 dual phase LAr-TPC demonstrator
双相液氩时间投影室（LAr TPC）是中微子探测的最新技术，这要归功于其卓越的3D跟踪和量热性能。它的主要特点是在氩气中进行电荷放大，从而提供优异的信噪比。在液态氩中产生的电子被提取到气相中。在这里，基于大型电子倍增器检测器的读出平面提供电荷的放大，然后将其收集到具有条带读出的阳极上。电荷放大使得能够构建具有可调增益、优异的电荷成像性能和对低能量事件的增加的灵敏度的完全同质的巨型LAr-TPC。WA 105合作项目采用分阶段的方法，正在建造一个活性体积为3x 1x 1 m3的双相LAr-TPC，不久将用宇宙射线进行测试。其建设和运营旨在测试该技术关键方面的可扩展解决方案：非抽空罐中的超高氩气纯度，几平方米规模的大面积双相电荷读出系统，以及可访问的冷前端电子设备。去年完成了TPC主机24立方米低温恒温器的一个里程碑。这是CERN建造的第一个基于膜技术的低温恒温器，因此也是实现即将到来的protoDUNE探测器的重要一步。3x 1x 1 m3双相LAr-TPC将在中描述，我们将报告最新的施工进度。
Searching for short baseline anomalies with the LAr-TPC detector at shallow depths
ICARUS合作组成功地运行了GranSasso实验室的液体氩时间投影室（LAr TPC）、一种新型的连续灵敏的泡室中微子探测器和来自CERN SPS的地下中微子束。ICARUS现在可以在8 GeV的FNAL-Booster上移动，以便在距离目标较浅和较短的距离内搜索LSND类中微子电子异常，其中三个实验将同时研究三个不同位置的中微子。新的和实质性的修改，以使ICARUS可操作的存在下，这样一个大的宇宙射线μ子背景。
Scintillation light detection in the long-drift ProtoDUNE-DP liquid argon TPC
ProtoDUNE-DP是一个6x6 x6 m3的液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN的中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。这些探测器中的光信号对于提供精确的计时能力至关重要。在ProtoDUNE-DP中，宇宙μ子在LArTPC中产生的闪烁光由放置在距离相互作用点7 m处的光电倍增管（PMT）收集。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对一些液态氩特性的理解。
The ALICE TPC: Optimization of the Performance in Run 2 and Developments for the Future
时间投影室是ALICE实验的主要跟踪和粒子识别探测器。CERN LHC在运行2（2015-2018）中提供的高亮度在探测器性能和效率方面提出了新的挑战。对硬件组件和校准软件进行了优化和进一步开发，以应对这些挑战并最大限度地提高数据质量。此外，在特定读出室的边缘处已经观察到电离电子的漂移路径的意外大的局部失真。这些失真是由源自读出室的离子引起的，导致TPC的漂移体积中的局部空间电荷累积。一个新的校准程序已被开发，以纠正空间电荷失真。已经进行了广泛的研究，以了解空间电荷的起源，以及找到一种方法来有效地减轻影响。对于2021年开始的运行3，升级后的TPC的新读出室将基于气体电子倍增器。这意味着一个内在的离子回流，导致大部分的TPC漂移量在最高亮度的大空间电荷失真。空间电荷效应的模拟和校准是新探测器软件框架的重要组成部分。
Scintillation light detection in the 6-m drift length ProtoDUNE Dual Phase liquid argon TPC
深地下中微子实验（DUNE）是长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的前沿实验。ProtoDUNE-Dual Phase（DP）是一个6x6 x6 m $^3$液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。在ProtoDUNE-DP中，LArTPC中宇宙μ子产生的闪烁和电致发光由放置在离电离轨道7米远的光电倍增管收集。在本文中，我们提出了性能的ProtoDUNE-DP光子探测系统，比较不同的波长移动技术和使用的氙掺杂LAr作为一个有前途的选择，为未来的大型LArTPC。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对液态氩特性的理解。
Spatial Resolution Studies with a GEM-TPC in High Magnetic Fields
国际直线对撞机（ILC）的主要跟踪装置是大体积时间投影室（TPC）。气体电子倍增器（GEMs）被研究作为传统的基于线的TPC气体放大系统的潜在替代品。本次演讲介绍了一个小型GEM-TPC原型的研发活动的最新成果。在4 T以下的不同磁场下测量了空间分辨率。
High Magnetic Field Performance of a GEM-TPC
大体积时间投影室（TPC）是未来直线型电子对撞机探测器的主要跟踪装置。气体电子倍增器（GEMs）被研究作为传统的基于线的TPC气体放大系统的潜在替代品。本次演讲介绍了一个小型GEM-TPC原型的研发活动的最新成果。在4 T以下的不同磁场下测量了空间分辨率。
ROPPERI - A TPC readout with GEMs, pads and Timepix
提出了时间投影室混合读出的概念。它结合了基于GEM的放大和基于焊盘的阳极平面与像素芯片作为读出电子器件。通过这种方式，实现了能够从初级电离中识别电子团簇的高粒度以及灵活性和大阳极覆盖范围。这种高粒度的好处，特别是dE/dx测量，概述了目前的软件和硬件开发状态的原则证明。
Demonstration of a Lightguide Detector for Liquid Argon TPCs
我们报告了使用丙烯酸光导检测器系统在液氩中进行光检测的演示。这为开发用于大型液态氩时间投影室的廉价、大面积光收集系统提供了机会。该指南是由丙烯酸，与TPB嵌入在一个表面涂层与匹配的折射率。我们研究的早期闪烁光产生的5.3兆电子伏α的响应。我们测量的涂层响应平均为7至8个PE，而理想的预期平均为10个PE。我们估计光沿光导条的衰减长度大于0.5 m。涂层的响应和衰减长度可以得到改善，但是，我们表明，这些结果已经足够触发在一个大型检测器。
Design and operation of ARGONTUBE: a 5 m long drift liquid argon TPC
液态氩时间投影室（LArTPC）是未来大质量中微子观测站和质子衰变研究的主要探测器。在本文中，我们提出的设计和操作，以及实验结果ARGontube，LArTPC正在运行的AEC-LHEP，伯尔尼大学。该探测器的主要目标是证明在液氩中长距离电荷漂移的可行性。LArTPC技术的许多其他方面也进行了研究，如电压倍增器，以产生高电压的液氩（格雷纳赫电路），低温净化系统和应用的多光子电离液氩的紫外激光。第一次观测和研究了由宇宙μ子和紫外激光束脉冲引起的轨迹，漂移距离可达5米，这是迄今为止达到的最长距离。
Test of a Liquid Argon TPC in a magnetic field and investigation of high temperature superconductors in liquid argon and nitrogen
本文介绍了在0.55 T磁场中对小型液氩时间投影室（LAr TPC）进行的宇宙线μ子实验。未观察到磁场对成像特性的影响。鉴于未来大型磁化LAr TPC，我们研究了直接在探测器的LAr中操作高温超导（HTS）螺线管的可能性。在液氮和液氩温度下测量了高温超导电缆在外加磁场中的临界电流$I_c$，并制作了一个小型的高温超导螺线管原型。
First operation and performance of a 200 lt double phase LAr LEM-TPC with a 40x76 cm^2 readout
本文介绍了第一台大面积双相液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的设计、结构和运行情况。探测器的最大漂移长度为60 cm，读出器由$40\times 76$ cm $^2$ LEM和2D投影阳极组成，用于倍增和收集漂移电荷。闪烁光是由位于阴极下方的低温光电倍增管检测。为了记录电荷和光信号，我们开发了一种紧凑的采集系统，该系统可扩展到具有数千个电荷读出通道的吨级探测器。采集系统，以及定制的电荷敏感前置放大器的设计和性能，进行了说明。完整的实验装置已在欧洲核子研究中心的ArDM实验，这是配备了液体和气体氩净化系统的低温恒温器在为期四周的第一次操作。该探测器暴露在宇宙射线中，记录了单通道信噪比超过30的最小电离粒子事件。利用宇宙μ子径迹及其$δ$ -射线对探测器的性能进行了评估，并估算了不同放大场下的液氩纯度和增益。
Operation of a LAr-TPC equipped with a multilayer LEM charge readout
一种新的检测器的电离信号在单相LAr-TPC，采用多层大电子倍增器（LEM）取代传统的阳极线阵列的基础上，已在ICARINO测试设施在INFN实验室在Legnaro进行了实验。宇宙μ介子轨道被检测到，允许测量能量沉积和第一次确定的信噪比。对记录事件的分析证明了该装置在液态氩中的电离事件的3D重建能力，收集了约90%的电离信号的一部分，其信噪比类似于用更传统的线室测量的信噪比
A novel architecture for DAQ in multi-channel, large volume, long drift Liquid Argon TPC
近年来，人们对多吨级液氩时间投影室（LAr TPC）产生了很大的兴趣。物理问题是非常具有挑战性的，但是自由电子的长漂移和足够长的寿命的技术问题至今没有解决。还应该考虑到这样大的体积所需的极大量的通道。在本文中，我们提出了一个架构的DAQ，是基于最近的发展，在消费电子产品，提供了一个相当有趣的价格，旨在高分辨率的三角积分转换的组件。这种类型的ADC在HEP实验中根本不受欢迎，在HEP实验中，通常应该转换和记录与事件相关的信号，这些信号在时间上定义明确（触发）。然而，在LAr-TPC中，我们必须处理应连续转换和记录的波形，这是delta-sigma ADC应用的最重要情况。
Free electron lifetime achievements in Liquid Argon Imaging TPC
液氩成像TPC（LAr-TPC）技术成功的一个关键特征是对电负性杂质的工业净化，特别是氧和氮残留物，这些杂质必须通过过滤和再循环液氩连续保持在非常低的水平。改进的纯化技术已应用于INFN-LNL实验室的120升LAr-TPC测试设施。利用μ介子径迹测量了液态氩中的自由电子寿命。在这里观察到的短路径长度（30厘米）是由在海平面上的宇宙射线μ子的特定电离作为漂移距离的函数的观测的高精度补偿。自由电子寿命为（21.4+7.3-4.3）ms，即在90% C. L.已经在稳定条件下观察了数周，对应于约15 ppt（万亿分之一）的残余氧当量。在500 V/cm下，自由电子速度为1.5 m/ms。在LAr-TPC中，超过15 ms的自由电子寿命对应于例如在5 m的漂移路径之后小于15%的衰减，从而为具有特别长的漂移距离的LAr-TPC的操作开辟了道路。
Overhaul and Installation of the ICARUS-T600 Liquid Argon TPC Electronics for the FNAL Short Baseline Neutrino Program
ICARUS T600液氩（LAr）时间投影室（TPC）于2016-2017年在CERN进行了大修，为FNAL在短基线中微子（SBN）计划中的运行做准备。这包括对光电倍增管系统和TPC有线读出电子设备进行重大升级。完整的TPC线读出电子连同新的线偏置和互连方案进行了描述。新的信号馈通法兰的设计也是此次大修的基础部分，其主要特点是将所有电子元件集成到信号法兰上。还描述了FNAL T600探测器中安装的完整TPC电子链的初始功能测试。
The ArgoNeuT experiment
ArgoNeuT实验有一个175升的液态氩（LAr）时间投影室（TPC），位于费米实验室NuMI中微子束中MINOS近探测器的上游。该项目是美国LAr TPC开发计划的一部分，并帮助启动了LAr TPC模拟和重建工具的开发。除了其发展目标外，ArgoNeuT还将在几个GeV能量范围内对Ar进行几次截面测量。累积了总计1.35 E20靶质子，数据分析正在进行中。我将回顾实验及其状态，以及数据分析的初步结果。
Liquid Argon TPC Trigger Development with SBND
短基线近探测器（SBND）是一个112吨有效质量的液态氩时间投影室（LArTPC），将于2020年在费米实验室的助推中微子束线上开始运行。它的主要物理目标包括中微子-氩相互作用截面的高统计测量和寻找无菌中微子振荡，作为组成费米实验室短基线中微子（SBN）计划的三个LArTPC的一部分。此外，SBND还作为未来LArTPC探测器的研发平台，例如深部地下中微子实验（DUNE）所采用的探测器。SBND旨在解决的DUNE的技术挑战之一是利用TPC信号信息的有效自触发。这种能力将使在DUNE远探测器中搜索罕见的过程成为可能，例如来自潜在的银河系超新星爆发或质子衰变的中微子相互作用。这些会议记录描述了SBND TPC读出系统和正在进行的研发工作，以开发和展示有效的基于TPC的自触发。
First Demonstration of Imaging Cosmic Muons in a Two-Phase Liquid Argon TPC using an EMCCD Camera and a THGEM
大型两相液氩时间投影室（LAr TPC）是未来长基线中微子实验的一个建议选择。这项研究说明了使用EMCCD相机捕获在两相LAr TPC采用THGEM的单宇宙事件引起的光的可行性。Andor iXon Ultra 897 EMCCD相机通过硼硅酸盐玻璃观察口安装在Liverpool两相LAr TPC上。相机成功地捕捉到了由宇宙事件引起的THGEM孔产生的二次闪烁光。对不同EMCCD增益的相机的光收集能力进行了评估。对于64的THGEM增益和1000的EMCCD增益，以6的平均信噪比捕获清晰图像。结合相机图像、PMT信号和THGEM电荷数据，对宇宙μ子直线径迹进行了初步的三维重建。重建的宇宙μ子轨道被用来确定THGEM增益和校准EMCCD图像的强度水平。
Performances of a GEM-based Time Projection Chamber prototype for the AMADEUS experiment
大量的高能重离子实验成功地使用了时间投影室作为中心跟踪器和粒子识别探测器。然而，新的高速粒子实验对TPC的性能要求大大超过了传统的多丝正比室（MWPC）的TPC读出能力。气体电子倍增器（GEM）探测器作为放大器件，在提高TPC性能方面具有很大的潜力。在本文中，我们提出了一种新的基于GEM的TPC探测器的研发活动，作为AMADEUS内部的原型，AMADEUS是一个新的实验方案，在DAFNE对撞机在Atenatori Nazionali di Frascati（INFN），旨在进行测量的低能量负K介子相互作用的核。为了评估GEM-TPC的性能，已经实现了漂移间隙高达15 cm的10 × 10 cm 2原型。该探测器在Paul Scherrer Institut（PSI）的pM 1束流设备上进行了测试，使用的是低动量的π介子和质子，没有磁场。测量了氩-异丁烷混合气体的漂移特性，并与Magboltz预测进行了比较.检测效率和空间分辨率作为大量参数的函数，如气体增益，漂移场，前端电子阈值和粒子动量，进行了说明和讨论。粒子识别能力和测量的能量分辨率在异丁烷为基础的气体混合物也报告。
Liquid-Argon Time Projection Chambers in the U.S
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器非常适合研究中微子相互作用和探测表征中微子振荡的参数。电离粒子在纯化氩气中长距离漂移的能力以及在大量闪烁光下触发的能力允许优异的粒子识别和触发能力。本次演讲将讨论最近美国在大规模千吨级探测器的LAr TPC技术开发方面的工作，包括ArgoNeuT（氩中微子测试）测试束项目的细节，该项目是一个175升的LAr TPC暴露于费米实验室的NuMI中微子束线。
Benchmarking TPB-coated Light Guides for Liquid Argon TPC Light Detection Systems
来自液态氩的闪烁光在128 nm处产生，因此在用于液态氩时间投影室（LArTPC）的光检测系统中必须被移位到可见波长。迄今为止，设计已经在光电倍增管（PMT）上或放置在PMT前面的板上采用了四苯基丁二烯（TPB）涂层。最近，提出了一种使用TPB涂覆的光导的新方法。在本文中，我们表明，在紫外线透射（UVT）丙烯酸基质中涂有TPB的光导的响应与使用聚苯乙烯（PS）基质的涂层非常相似。我们获得了三个更高的光输出比以前报道的光导的一个因素。本文提供了有关光导响应的信息，以便在未来的LArTPC模拟中对这些信息进行建模。本文还确定了光导响应的潜在改进的研发领域
Muon momentum measurement in ICARUS-T600 LAr-TPC via multiple scattering in few-GeV range
在没有磁场的情况下，利用多重库仑散射测量μ子动量是重建ICARUS-T600液氩TPC中νμ CC事件的关键，正如在费米实验室寻找无菌中微子一样，ICARUS将暴露于~ 1GeV的助推中微子束中。在INFN Gran Sasso地下实验室的周围岩石中，由CNGS νμ的带电电流相互作用产生的约1000个停止μ子的样本提供了几个GeV范围内的理想基准，因为它们的动量可以通过量热测量直接和独立地获得。利用多重库仑散射重建了0.5- 4.5 GeV/c范围内的μ子停止动量，其分辨率范围为10 - 25%，取决于μ子能量、径迹长度和漂移体积中电场的均匀性。
First results of a large-area cryogenic gaseous photomultiplier coupled to a dual-phase liquid xenon TPC
我们讨论了低温气体光电倍增管（GPM）的发展的最新进展，可能用于暗物质和其他稀有事件的搜索使用贵液体目标。我们目前的结果，从10厘米直径的GPM耦合到双相液体氙（LPERS）TPC，证明-第一次-的可行性，记录主要（“S1”）和次要（“S2”）的闪烁信号。该探测器包括三重厚气体电子倍增器（THGEM）结构，第一个元件上有碘化铯光电阴极;它被证明在180 K下稳定工作，增益超过10^5，即使在存在包含数千个光电子的大α粒子诱导的S2信号的情况下也能提供高的单光子探测效率。以1.2 ns（RMS）的时间分辨率记录S1闪烁信号。5.5 MeV α粒子的S2电致发光的能量分辨率（σ/E）为~ 9%，这与在具有PMT的XENON 100 TPC中获得的能量分辨率相当。结果进行了讨论的背景下，潜在的GPM部署在未来的多吨贵液探测器。
Improved TPB-coated Light Guides for Liquid Argon TPC Light Detection Systems
在用于液氩时间投影室（LArTPC）的光探测系统中，必须将液氩（LAr）中产生的闪烁光从128 nm移至可见波长。迄今为止，LArTPC光收集系统已经在光电倍增管（PMT）或放置在PMT前面的板上采用了四苯基丁二烯（TPB）涂层。最近，提出了一种使用TPB涂覆的光导的新方法。在本文中，我们报告了在空气中测量时具有超过100 cm的改进衰减长度的光导。这是为未来LArTPC开发米级光导的重要一步。改进来自于使用一种新的丙烯酸基涂料，钻石抛光铸造紫外线传输丙烯酸酒吧，和手工浸渍技术，以涂层酒吧。我们讨论了一个模型，连接杆在空气中的响应，在液态氩中的响应，并比较这在液态氩中采取的数据。模型的预测和测量的响应之间的良好的协议，在液态氩表明，在空气中的表征是足够的棒材生产的质量控制。该模型可用于未来实验的光波导模拟。
Discharge probability studies with multi-GEM detectors for the ALICE TPC Upgrade
大型时间投影室（TPC）是欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）ALICE实验中跟踪和识别带电粒子的主要装置。在2019-2020年的第二次长时间关闭之后，LHC将以高达50 kHz的相互作用速率提供Pb束碰撞，这大约是TPC目前读出速率的50倍。为了充分利用LHC的潜力，TPC读出室将升级为气体电子倍增器（GEM）技术。为了确保升级后的腔室在恶劣的LHC环境中的稳定行为，启动了一项专门的研发计划，以优化GEM堆的几何形状及其在放电方面的高压配置。我们总结了用高度电离α粒子照射的3-和4-GEM原型进行的放电概率测量。
Performance of a micro-TPC for a time-resolved neutron PSD
本文报道了一种用于时间分辨中子位置灵敏探测器（PSD）的微型TPC（$μ$ -PIC）的性能。微TPC清晰地探测到能量约为1 MeV的质子的三维径迹和布拉格曲线。超过95%的511 keV的γ射线被发现是由简单的分析区分。模拟研究表明，在1 atm Ar+ $\rm C_{2}H_{6}(10%)$ + ${}^{3}$ He（$< 1%$）中，$\rm {}^{3}He$（n，p（573 keV））$\rm {}^{3}H(191 keV)$反应放出的质子和triton的总径迹长度约为1.2 cm，两种粒子都有较大的能量损失（$\rm > 200 keV/cm$）.这些值适合当前的性能的微型TPC，我们得出结论，时间分辨中子PSD与亚毫米的空间分辨率应开发作为应用程序的微型TPC。
Optical Readout of a Two Phase Liquid Argon TPC using CCD Camera and THGEMs
本文介绍了一个初步的研究，使用CCD成像的二次闪烁光厚气体电子倍增器（THGEMs）在两相LAr TPC。将Sony ICX 285 AL CCD芯片安装在40升两相LAr TPC的气相中的双THGEM上方，其中大部分照相机电子器件经由馈通定位在外部。Am-241源安装在可旋转的运动馈通上，允许将α源定位在场笼的内部或外部。为TPC设计而开发并集成的是一种具有LAr绝缘特性的新型高压馈通。此外，还测试了一系列网络摄像头作为内部检测器监控工具在低温下的操作。在测试的网络摄像头中，Microsoft HD-3000（型号：1456）网络摄像头在噪音和最低工作温度方面表现出色。在环境温度和大气压力为1 ppm的纯氩气中，THGEM增益约为1000，并且使用1毫秒曝光，CCD捕获单个α轨迹。CCD相机在两相低温模式下的成功操作也实现了。首次用10秒曝光拍摄到Am-241源在LAr中引起的二次闪烁光。
Observation of the Dependence of Scintillation from Nuclear Recoils in Liquid Argon on Drift Field
我们用美国Notre Dame结构与核天体物理研究所生产的低能脉冲窄带中子束辐照双相液氩时间投影室（LAr-TPC），研究了LAr-TPC中反冲核的闪烁光产额。布置液体闪烁计数器以检测和识别LAr-TPC靶中散射的中子并选择反冲核的能量。本文报道了11 keV核反冲产生的液氩闪烁对漂移场的显著依赖性。这一观察结果很重要，因为迄今为止，对稀有液体TPC暗物质搜索灵敏度的估计是基于这样一个假设，即电场对核反冲的光产额只有很小的影响。
Experimental observation of an extremely high electron lifetime with the ICARUS-T600 LAr-TPC
ICARUS T600探测器是经过多年研发活动实现的最大液态氩时间投影室（LAr-TPC），已在INFN Gran Sasso地下实验室安装并成功运行3年。最重要的问题之一是需要在液态氩中具有极低的残余电负性杂质含量，以便以非常小的衰减沿漂移路径传输由电离粒子产生的自由电子。氩再循环和纯化系统所采用的解决方案在氩纯度和超过15 ms的自由电子寿命方面实现了令人印象深刻的结果，相当于约万亿分之20的当量O2污染，这是涉及LAr-TPC的任何未来项目和更高探测器质量尺度的开发的里程碑。
Fiber-coupled Digital Photo Sensors for Large Time Projection Chambers
本文提出利用光纤耦合数字硅光电倍增管增强大型TPC的光探测与能量分辨率，以改善中微子事件重建和粒子识别。
Stable operation with gain of a double phase Liquid Argon LEM-TPC with a 1 mm thick segmented LEM
本文介绍了小型液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的实验结果。这种探测器概念提供了一种能够进行电荷放大的3D跟踪和量热装置，适用于下一代中微子探测器，并可能直接用于暗物质搜索。在一个装有10 $\times$ 10 cm $^2$读出器的3 lt电离室的测试中，在三周的数据采集期间记录了宇宙μ子数据。最大增益达到6.5，液氩保持足够的纯度以确保20 cm的漂移（O（ppb）~O $_2$当量）。
Scintillation light production, propagation, and detection in the 4-ton dual-phase LAr-TPC demonstrator (data analysis and simulations)
深层地下中微子实验（DUNE）远探测器（FD）将由四个10千吨液态氩（LAr）时间投影室（TPC）组成，使用单相和双相技术。双相技术预见到在信号收集之前在气相中的电荷放大，并且遵循分阶段的方法来证明其在DUNE FD规模上的可行性。2017年，一个3 x 1 x 1 m $^3$体积的4吨演示器暴露于宇宙μ子，并在电荷提取和光收集方面展示了预期的性能。一个更大的原型（ProtoDUNE-DP），有效体积为6x6 x6米$^3$，目前正在欧洲核子研究中心调试。在这些探测器中的光子探测系统是至关重要的，以提供触发信号，给出一个绝对的时间参考的电荷采集系统的罕见的非束事件，并提供补充量热法。概述了对4吨演示器中收集的光的分析。这些原型证实了光检测系统的性能，以基于闪烁光信号提供触发，表征LAr对交叉μ子的响应并监测LAr纯度。分析的数据进行了比较与MC模拟，以改善了解较少的LAr光学参数，如瑞利散射长度的值。
Bubble-assisted Liquid Hole Multipliers in LXe and LAr: towards "local dual-phase TPCs"
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是一种新型的在贵液时间投影室中联合探测电离电子和闪烁光子的概念。它由一个浸在惰性液体中的穿孔电极组成，加热丝在下面产生稳定的气泡。液体中的辐射诱导电离电子漂移到电极的孔中，并穿过液体-蒸汽界面进入气泡，在气泡中它们诱导电致发光（EL）。电极的顶面可选地涂覆有CsI光电阴极;辐射诱导的UV闪烁光子提取以类似方式诱导EL的光电子。用光电传感器阵列（例如SiPM）记录的EL光子提供事件定位。我们提出的LHM的基本原理，并总结了LHM和LAr的结果。
ALICE TPC upgrade for High-Rate operations
为了满足大型强子对撞机（LHC）未来高亮度环境的需要，提出了一种新型的时间投影室（TPC），用于对ALICE（A Large Ion Collider Experiment at CERN）进行升级改造。该装置将依赖于基于微图案气体检测器（MPGD）的技术（特别是气体电子倍增器（GEM））的固有离子回流（IBF）抑制。GEM旨在最大限度地减少主漂移体积中的空间电荷效应，因此不需要标准选通栅极和由此产生的固有死区时间。这样，就有可能读出大型强子对撞机（LHC）在运行3中高亮度重离子时代以预期的50 kHz峰值相互作用速率提供的所有最小偏差Pb-Pb事件。新的读出电子设备将以高达1~ TB/s的速率将连续数据流发送到新的在线农场。新的读出室将由4个GEM箔堆叠而成，这些箔结合了不同的孔间距。除了低离子回流（$<$ 1）之外，其他重要要求是良好的能量分辨率（对于$^{55}$ Fe X射线，优于12（sigma））和操作稳定性。
Signal shapes in multiwire proportional chamber-based TPCs
本文研究了ALICE TPC中基于多丝正比室信号的离子尾效应，通过实验与Garfield模拟对比，评估其对dE/dx分辨率的影响，并验证了离线校正程序的可行性。
Discharge and stability studies for the new readout chambers of the upgraded ALICE TPC
欧洲核子研究中心（CERN）LHC的大型离子对撞机实验（ALICE）时间投影室（TPC）目前装备有多丝正比室（MWPC）。门控栅格防止在气体放大期间产生的离子移动到漂移体积中。电子的最大漂移时间连同选通栅极的关闭时间允许约3 kHz的最大读出速率。在长周期2（从2021年开始）之后，LHC将以50 kHz的预期相互作用速率提供铅-铅碰撞。为了以这种速度获取数据，TPC将升级为新的读出室，允许连续读出并保留当前MWPC的能量和动量分辨率。如果适当调整施加到气体电子倍增器（GEM）的电压，则具有四个气体电子倍增器（GEM）的堆叠的腔室满足所有性能要求。为了确保这些腔室在LHC运行时稳定，进行了放电行为的研究。我们报告的研究与小型原型配备了一个或两个创业板。放电是通过GEM两端的高电压和高度电离的颗粒的组合自愿诱导的。在这些研究中，观察到“二次放电”现象。这些仅发生在初始放电之后，当GEM上方或下方的电场足够高时。初始和二次放电之间的时间范围从几十微秒到小于1微秒，随着电场的增加而减小。在GEM底侧的高压电源路径中使用去耦电阻器可将这些放电的发生转移到更高的电场。
A tagged low-momentum kaon test-beam exposure with a 250L LAr TPC (J-PARC T32)
2010年初，我们在J-PARC PAC上提出了一个R $&$ D计划，该计划针对大型（100千吨级）液氩TPC，适合于与J-PARC中微子束一起研究中微子扇区中CP破坏的可能性并寻找核子衰变。作为第一步，我们提出了一个测试实验，以确定和测量带电的K介子，包括他们的衰变，在液氩。探测器，一个250升LAr TPC，暴露于带电的K介子，在540-800 MeV/c的动量范围内，在J-PARC慢提取设施的K1.1BR光束线。这对于估计在带电K介子模式（$p \rightarrow \barν K^+$等）中核子衰变搜索的效率和背景是特别重要的，其中K介子动量预计在几百MeV/c范围内。2010年秋季，K1.1BR光束线中的原型装置已经曝光。本文介绍了光束线的能力，探测器原型的建设和设置，以及一些初步的结果。
Low Noise Cold Electronics System for SBND LAr TPC
短基线近中子探测器（Short Baseline Near Detector，SBND）是费米实验室短基线中微子（Short Baseline Neutrino，SBN）计划的一部分，位于助推中微子束（Booster Neutrino Beam，BNB）中的三个液氩中微子探测器之一。该探测器位于装有260吨LAr的低温恒温器中，由四个2.5 m（长）$\times$ 4 m（宽）阳极平面组件（APA）和两个阴极平面组件（CPA）组成，这导致11，264个时间投影室（TPC）读出通道和两个独立的2 m长漂移区。作为一种使能技术，冷电子（CE）开发的低温操作使得可能的各种设计和性能要求之间的最佳平衡，这样的大尺寸探测器。布鲁克海文国家实验室（BNL）一直在与其他SBND研究所合作，领导LAr TPC读出的整个前端CE系统的研发和实施。前端读出电子系统包括靠近线电极放置的冷前端电子设备，其检测LAr中的电荷信号并将其数字化，以及放置在低温恒温器外部的信号馈通法兰上的热接口电子设备，其进一步组织数字化信号并将其传输到DAQ系统。对适用于77 K - 300 K的电子器件进行了广泛的研究，包括定制设计的前端ASIC和商业组件，例如ADC和FPGA，以满足低噪声，低功耗，高可靠性和长寿命等要求。此外，APA，CE，馈通，热接口电子与本地诊断，接地和隔离规则的整体设计概念已被实践与垂直切片测试台…
Performance of the ReD TPC, a novel double-phase LAr detector with Silicon Photomultiplier Readout
设计并建造了一个有效质量为185 g的双相氩时间投影室（TPC），用于反冲方向性（ReD）实验。ReD项目的目的是研究基于氩的TPC通过柱状复合对感兴趣的能量范围（20-200 keV $_{nr}$）内的核反冲的定向灵敏度，用于直接暗物质搜索。的关键新功能的ReD TPC是一个读出系统的基础上，低温硅光电倍增器，这是雇用和连续运行的第一次在氩TPC。在六个月的时间里，ReD TPC在各种操作条件下使用$γ$射线和中子源进行了调试和表征，证明了光学传感器的出色稳定性和结果的可重复性。TPC的闪烁增益和电离放大分别为$g_1 = (0.194 \pm 0.013)$ PE/光子和$g_2 = (20.0 \pm 0.9)$ PE/电子。电离闪烁信号的比率（S2/S1），有助于积极识别的候选人诱导的WIMPs定向信号，已被调查的核和电子反冲。在183 V/cm的漂移场下，对于大约60-90 keV $_{nr}$的核反冲，测量到12%的S2/S1色散，而对于沉积60 keV能量的电子反冲，测量到18%的S2/S1色散。这里报告的检测器性能满足所需的要求，以实现主要的科学目标的ReD实验中的方向性效应，由于柱状重组的搜索。在LAr的复合概率的唯象参数化，并用于建模的依赖性闪烁淬灭和电荷产量的漂移场之间的电子反冲50-500 keV和字段高达1000 V/cm。
Performance of a spherical high pressure gas TPC for neutrino magnetic moment measurement
中微子磁矩大于$10^{-19}μ_B$的测量结果将是一个明显的物理信号，超越了标准模型，而不是存在大质量狄拉克中微子。利用在这种技术上取得的进展来研究暗物质和无中微子双β衰变，在核反应堆附近使用充满40巴气体的球形正比计数器探测器将是进行这种测量的一种简单方法。只需更换气体就可以使用不同的靶：氙、CF $_4$和氩进行了比较，一年数据采集的灵敏度分别达到了$4.3 \times 10^{-12} μ_B$、$6.5 \times 10^{-12} μ_B$和$8.5 \times 10^{-12} μ_B$的水平。
A Time Projection Chamber for High-Rate Experiments: Towards an Upgrade of the ALICE TPC
时间投影室（TPC）是一种用于超高多重性事件的三维跟踪和粒子识别的强大探测器。它是许多实验的中央跟踪装置，例如欧洲核子研究中心的ALICE实验。然而，开关静电门的必要性，这防止了在放大区域中产生的离子进入漂移体积的MWPC，限制了其应用的触发速率的顺序为1 kHz。通过气体电子倍增器（GEM）箔而不是比例线的电荷放大提供了对离子回流的内在抑制，尽管没有达到与选通栅极相同的水平。详细的蒙特卡罗模拟已经表明，由于来自后向漂移离子的残余空间电荷引起的失真可以被限制到几cm，并且因此可以使用标准校准技术来校正。一个原型GEM-TPC已建成的最大的有效体积迄今为止，这种类型的探测器。它已被委托与宇宙学和粒子束在FOPI实验在GSI，并用于物理测量与π介子束。对于ALICE TPC在CERN LHC的未来操作，预计2019年以后的Pb-Pb碰撞率将达到50 kHz，计划用GEM探测器取代现有的MWPC，以连续的无闪烁读出模式操作，从而使事件率增加100倍。作为研发计划的第一步，内部读出室的原型配备了大尺寸的GEM箔，并暴露于来自CERN PS的质子、π介子和电子束。在本文中，新的结果显示关于离子回流，空间和动量分辨率的FOPI GEM-TPC，探测器校准，和dE/dx分辨率与两个探测器原型。将讨论用于ALICE的具有连续读出的GEM-TPC的前景。
Search for "anomalies" from neutrino and anti-neutrino oscillations at Delta_m^2 ~ 1eV^2 with muon spectrometers and large LAr-TPC imaging detectors
这个建议描述了一个实验搜索的不育中微子的标准模型以外的一个新的CERN-SPS中微子束。该实验是基于两个相同的LAr-TPC的磁化光谱仪，观察电子和μ子中微子事件在1600和300米的质子目标。该项目将利用ICARUS T600，从LNGS移动到CERN的“远”位置。另外1/4的T600探测器将被构造并位于“近”位置。两个光谱仪将被放置在两个LAr-TPC探测器的下游，以极大地补充物理能力。光谱仪将利用带有铁板的经典偶极磁场和新概念的空气磁体，在大的横向区域上的宽能量范围内进行电荷识别和μ子动量测量。在这两个位置上，nu_e束的径向谱和能谱几乎是相同的。比较这两个探测器，在没有振荡的情况下，所有的截面和实验偏差抵消，并且两个实验观察到的事件分布必须是相同的。两个探测器位置上事件分布的任何差异都可能归因于可能存在的ν振荡，这可能是由于具有混合角sin ^2（2 θ_new）和较大质量差Δ m^2_new的额外中微子。LAr成像TPC的优异质量，特别是其独特的电子-π_零鉴别允许完全抑制背景并提供无损nu_e检测能力。用谱仪测定μ子的电荷可以使nu_mu与anti-nu_mu完全分离，从而在很大程度上控制系统学中μ子在高动量时的错误识别。
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。
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