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
Background reduction and sensitivity for germanium double beta decay experiments
锗探测器在研究像无中微子双β衰变这样的罕见现象方面有很好的能力。在这类实验中，抑制与预期信号纠缠的背景是一个主要目标。在这里，可达到的背景减少的能量区域中的中微子双β衰变信号的76 Ge预计出现已被评估的实验中使用锗探测器，考虑到不同的策略，如探测器系统的粒度，每个单独的锗探测器的分割和脉冲形状分析技术的应用，以区分信号从背景事件。信号的检测效率受背景抑制技术的影响，因此，它已被估计为每个背景抑制的情况下考虑。最后，晶体质量，放射性纯度，暴露于宇宙射线，屏蔽和排斥能力的条件进行了讨论，目的是实现10-3 c keV-1 kg-1 y-1的背景水平在感兴趣的区域，这将允许探索中微子有效质量约40 meV。
2007-08-29 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
The potential of large germanium detector arrays for solar-axion searches utilizing the axio-electric effect for detection
在三种耦合情况下，研究了用于太阳轴子搜索的低本底锗探测器大阵列的灵敏度。在先前发表的IGEX暗物质实验的80 kgd数据中，对太阳核心热激发57 Fe的M1跃迁的14.4 keV轴子分支进行了搜索。在一种情况下，轴子与强子和电子的直接耦合被假定在佩切-奎因（PQ）标度范围内，3x 105 GeV < fPQ <7 x105 GeV。IGEX数据排除了这种情况。在第二种情况下，在相同的PQ尺度下，与光子和电子的耦合被抑制。IGEX的数据部分排除了这种情况，这取决于抑制的程度。在第三种情况下，所有耦合的PQ标度被假定在3x 106 GeV< fPQ <7 x106 GeV的范围内。检测率在锗的所有三种情况下。
2009-02-02 nucl-ex
Numerical Simulations of Charge Trapping in Germanium Strip Detectors
针对锗交叉条带探测器中电荷俘获降低光谱分辨率的问题，本文建立考虑载流子漂移长度与热运动的数值模型，模拟CCE随相互作用深度的变化并与实测数据基准比对，以表征和修正辐射损伤效应。
2023-10-02 nucl-ex physics.ins-det
The MAJORANA DEMONSTRATOR: An R&D project towards a tonne-scale germanium neutrinoless double-beta decay search
MAJORANA合作正在开发所谓的MAJORANA DEMONSTRATOR。演示器旨在进行研究和开发，以进行吨级锗基实验，以寻找Ge-76的无中微子双β衰变。演示器还可以对1-10 GeV/c^2质量范围内的轻WIMP进行竞争性的直接暗物质搜索。它将由大约60公斤的锗探测器组成，安装在位于南达科他州铅市桑福德地下实验室深处的超低背景屏蔽中。演示者还将进行背景和技术研究，探测器质量的一半将是浓缩锗。本演讲将回顾演示器的动机、设计、技术和现状。
2009-07-09 nucl-ex
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
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
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
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
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
Pulse Shape Analysis with a Broad-Energy Germanium Detector for the GERDA experiment
为了减少寻找稀有事件的实验中的背景，如GERDA双β衰变实验，有必要采用主动背景抑制技术。这种技术之一是由辐射与检测器的相互作用引起的信号的脉冲形状分析。对脉冲的时间发展的分析可以区分电子的相互作用和探测器内的多散射光子的相互作用。该信息可用于从记录的数据中消除背景事件。给出了对来自市售宽能锗探测器的信号进行脉冲形状分析的结果，并讨论了这种探测器配置在低背景实验中使用的脉冲形状辨别能力。
2008-12-09 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
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
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
Analytical Fitting of Gamma-ray Photopeaks in Germanium Cross Strip Detectors
本文针对锗交叉条带探测器中由电荷共享导致的光电峰低能尾部问题，通过模拟电荷共享过程开发了一种解析拟合形状函数，能稳健拟合谱线轮廓并准确重现相互作用能量、噪声宽度及计数，为探测器校准与科学解释提供精确建模。
2023-07-17 astro-ph.IM nucl-ex
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
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
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
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
Characterizing and correcting electron and hole trapping in germanium cross-strip detectors
本文测量了三个COSI锗交叉条带探测器中电子和空穴俘获现象，发现本征俘获显著影响能谱性能且因探测器而异，据此开发了连续深度相关二阶能量校正程序，显著提升了能谱分辨率和能量重建准确性。
2023-10-24 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Large-size sub-keV sensitive germanium detectors for the CONUS experiment
反应堆反中微子的强通量提供了一种独特的可能性，以探测弹性中微子散射原子核的完全相干特性。在这方面，探测器面临的挑战是记录最大几keV的微小反冲能量。CONUS实验安装在距离德国Brokdorf核电站反应堆堆芯17.1米的地方，旨在通过使用四个1公斤大小的点接触锗探测器来探测中微子相互作用通道，其能量阈值低于keV。本报告描述了这些探测器的设计、研发和最终生产的独特规格。它展示了它们在实验室条件下调试期间以及2018年4月1日开始在反应堆现场运行的前两年期间获得的出色电子性能。它突出了不同探测器参数的长期稳定性和CONUS屏蔽装置内锗探测器的本底水平。
2021-04-08 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Constraining neutrino electromagnetic properties by germanium detectors
中微子的电磁性质在标准模型中要么微不足道，要么可以忽略不计，但它可以探索新的物理学，并在天体物理学和宇宙学中具有重要意义。目前最好的直接限制中微子毫电荷和磁矩都来自与锗探测器在千电子伏水平的低阈值的数据。在本文中，我们详细讨论了一个强大的，从头算方法：多组态相对论无规相位近似，使我们能够可靠地了解锗探测器的响应在亚千电子伏的水平，原子多体物理问题。使用现有的数据与子千电子伏的阈值，限制反应堆反中微子的毫电荷，磁矩，和电荷半径平方。下一代实验的预计灵敏度也给出和讨论。
2014-11-03 hep-ex hep-ph nucl-ex
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
Pulse shape discrimination studies with a Broad-Energy Germanium detector for signal identification and background suppression in the GERDA double beta decay experiment
首次研究了宽能锗（BEGe）探测器的事件鉴别。一种新的脉冲形状的方法，利用BEGe探测器内的特征电场分布，允许有效地识别单站点事件和拒绝多站点事件。第一种是典型的无中微子双β衰变（0-nu-2-β），后者是来自γ射线相互作用的背景。在能量接近Q（76 Ge）= 2039 keV的背景下，60 Co、226 Ra和228 Th的本底存活概率分别为0.93%、21%和40%。这种背景抑制实现了89%的接受228 Th双逃逸事件，这是由单网站的相互作用为主。对于0-nu-2-β-衰变事件，预期接受度大致相等。准直束和康普顿符合测量表明，歧视是在很大程度上独立于晶体内的相互作用的位置，并验证了脉冲形状切割的能量范围内的Q（76 Ge）。目前正在研究将BEGe探测器应用于GERDA和Majorana双β衰变实验。
2009-09-22 nucl-ex physics.ins-det
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
Response of germanium detectors for high-energy $γ$-rays by $^{27}$Al(p, $γ$)$^{28}$Si at Ep=992 keV
本研究利用 RIKEN 串联加速器上 $^{27}$Al(p, $γ$)$^{27}$Si 的 992 keV 共振，精确测定激发能并建立 Ge 探测器至 10.8 MeV 的能量校准与效率标准。
2023-04-25 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
Large-Mass Ultra-Low Noise Germanium Detectors: Performance and Applications in Neutrino and Astroparticle Physics
本文介绍了一种新型的辐射探测器--p型修饰电极锗二极管。原型显示，第一次，在核反应堆实验中的相干中微子-核散射的测量所需的功能（质量，能量阈值和背景预期）的组合。该设备杂交的质量和能量分辨率的常规HPGe同轴伽马能谱仪与低电子噪声和阈值的小型X射线半导体探测器，还显示了一个内在的能力，区分多个从单站点粒子相互作用。目前的性能的原型和可能的进一步改进进行了讨论，以及其他应用这种新型的设备在中微子和天体粒子物理（双β衰变，中微子磁矩和WIMP搜索）。
2007-01-07 astro-ph hep-ex nucl-ex
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
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
Modeling an array of encapsulated germanium detectors
提出了一种概率模型，用于理解封装锗探测器阵列（通常称为复合探测器）的操作。考虑γ射线的吸收和散射，描述了复合探测器的加回操作模式。考虑到三重探测器命中事件，我们已经得到了表达式的峰-总和峰-背景比的集群探测器，它由七个六角形紧密包装封装HPGe探测器。结果已获得的迷你球探测器，包括三个和四个七个六方密排封装HPGe探测器。的形式主义已被扩展到SPI光谱仪，这是一个望远镜的INTEGRAL卫星，由十九个六角形紧密包装封装HPGe探测器。该光谱仪包括围绕簇探测器的十二个探测器模块。为了进行比较，我们考虑了一个光谱仪，该光谱仪包括围绕迷你球探测器的三个探测器配置的九个探测器模块。在目前的形式主义，这些复杂的检测器的操作可以描述在六个概率幅度。以团簇探测器的相对效率和折叠分布的实验数据为输入，计算了SPI谱仪和其他复合探测器在1332 keV下的折叠分布、峰总比、峰背景比。SPI光谱仪的实验数据和结果之间的显着协议，从目前的形式主义已被观察到。
2012-03-19 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
The Impact of the Charge Barrier Height on Germanium (Ge) Detectors with Amorphous-Ge Contacts for Light Dark Matter Searches
在寻找低至MeV量级的轻暗物质时，需要能够测量单个电子-空穴对的锗探测器。我们研究了具有非晶Ge（a-Ge）接触的Ge探测器实现测量单个e-h对的灵敏度的可行性，这需要极低的漏电流。采用三个具有a-Ge接触的Ge探测器研究了阻挡电子和空穴的电荷势垒高度。利用测得的体漏电流和D $\ddot{o}$ hler-Brodsky模型，我们分别得到了顶接触和底接触的电荷势垒高度和费米能级附近的局域能态密度。我们预测，体漏电流是非常小的，可以忽略不计，在氦温度（$\sim$ 4 K）。因此，具有a-Ge接触的Ge探测器具有测量用于探测LDM粒子的单个e-h对的潜力。
2020-04-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Germanium Detector Response to Nuclear Recoils in Searching for Dark Matter
在寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的实验证据的声明的差异，需要一个模型的电离效率（淬火因子）在能量低于10千电子伏。我们仔细研究了通过阻止本领对电离效率有贡献的物理过程。这项工作的重点是通过分析阻止本领的组成部分，特别是在低能量的核阻止本领，在锗的电离效率的模型的建设。我们发现ZBL核阻止本领的一小部分可以有助于电离效率。我们提出了一个模型，纠正失踪的贡献，电离效率从ZBL核阻止功率。所提出的模型相比，以前的测量锗的电离效率以及其他理论模型。使用这个新的模型，CDMS II和CoGeNT的阈值进行了分析和比较的核反冲能量。
2012-08-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Deep learning based pulse shape discrimination for germanium detectors
Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
寻找像无中微子双β衰变这样的罕见过程的实验在很大程度上依赖于背景事件的识别，以降低其背景水平并提高其灵敏度。我们提出了一种新的基于机器学习的方法来识别这些实验中最丰富的背景事件之一。通过将用于特征提取的神经网络与较小的分类网络相结合，我们的方法可以只用少量的标记事件进行训练。为了验证我们的方法，我们使用的信号从一个广泛的能量锗探测器照射的$^{228}$ Th伽马源。我们发现，它匹配的性能通常用于这种检测器类型的最先进的算法。然而，它需要较少的调谐和校准，并显示出识别其他方法错过的某些类型的背景事件的潜力。
2019-06-02 cs.LG nucl-ex physics.ins-det
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
Cosmogenic activation of Germanium and its reduction for low background experiments
利用宇宙射线的核活性组分从稳定的锗同位素产生$^{60}$ Co和$^{68}$ Ge是新一代$^{76}$ Ge双β衰变实验如GERDA和Majorana的主要背景源。预计最大量的宇宙起源活动将在浓缩材料或已经生长的晶体的运输过程中产生。本文讨论了活动铁屏蔽的性能和可行性。用SHIELD程序模拟了一个简单的圆柱形结构，预测活化减少因子约为10。这足以满足GERDA第二阶段的背景要求。考虑了进一步增加折减系数和物理限制的可能性。强调了锗提纯和探测器制造过程中活化还原的重要性。
2005-11-28 nucl-ex
Energy Calibration of Germanium Detectors for the MAJORANA DEMONSTRATOR
本文介绍MAJORANA DEMONSTRATOR 58个锗探测器的离线能量刻度方法，涵盖多峰同时拟合、不确定度估计与自动化流程。
2023-08-03 nucl-ex physics.ins-det
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
Characterization of a broad energy germanium detector and application to neutrinoless double beta decay search in Ge-76
本文系统地研究了630克商用宽能锗探测器的性能。能量分辨率，线性度，稳定性与高压（HV）偏置，死层的厚度和均匀性进行了测量，发现是优秀的。特别注意已致力于研究的检测器响应作为偏置HV的函数。标称耗尽电压为3000 V，所研究的探测器在2000 V左右的偏压下表现出特殊的行为：在约100 V的窄范围内，电荷收集强烈减少。检测器似乎由两部分组成：HV接触周围的小体积，在较高电压下有效地收集电荷，以及大体积，电荷收集不良。这种行为的定性解释。基于A/E（电流脉冲的最大幅度超过探测器中释放的总能量）的逐事件脉冲形状分析已被应用于不同能量区域的事件，并发现在拒绝非局部事件方面非常有效。总之，BEGe探测器是GERDA第二阶段的优秀候选者，该实验致力于Ge-76的无中微子双β衰变。
2011-01-17 hep-ex 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
Atomic ionization of germanium due to neutrino magnetic moments
在多组态相对论无规相位近似下，对锗原子的中微子电离进行了从头计算。主要目的是提供一个更准确的截面公式比传统的一个，这是基于自由电子近似，与Ge探测器的中微子磁矩搜索的阈值是达到了亚keV制度。这两种方法得出的限制进行了比较，使用反应堆中微子数据采取低阈值锗探测器。
2013-11-21 hep-ex hep-ph nucl-ex
A background simulation method for cosmogenic nuclides inside HPGe detectors for rare event experiments
锗探测器内的宇宙成因核素贡献的背景噪声谱与一般的外源噪声谱有很大的不同。提出并讨论了一个基于图论的核素衰变和能级跃迁模型，以理解宇宙成因核素在锗晶体中衰变的本底贡献。在这项工作中，不仅是水平过渡过程，但探测器的响应时间也被考虑到，以决定是否适用符合求和。模拟了锗探测器内宇宙成因核素的本底谱，在模拟谱中发现了一些由符合叠加效应引起的独特现象。这样，就可以定量地获得各宇宙成因核素的本底谱。
2013-12-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination for Germanium Detectors using Variational Quantum Circuits
本文提出利用变分量子电路对锗探测器脉冲波形进行鉴别，实现高准确率与低模型复杂度。
2025-12-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The 14N(p,gamma)15O reaction studied with a composite germanium detector
氢燃烧的碳-氮-氧（CNO）循环速率由14 N（p，gamma）15 O反应控制。反应通过捕获到O-15的基态和几个激发态而进行。为了获得一个可靠的外推的激发曲线的天体物理能量，适合在R矩阵框架是必要的。在一个能量范围内，灵敏地测试这样的拟合，新的截面数据报告在这里的四个主要的过渡14 N（p，γ）15 O反应。该实验是在地下核天体物理实验室（LUNA）400千伏加速器放置在意大利格兰萨索设施的地下深处进行的。使用复合锗探测器，求和校正相对于以前的研究已大大减少。在359、380和399 keV束流能量下，测量了O-15的基态和5181、6172和6792 keV激发态的俘获截面。此外，278 keV共振的衰变的分支比已被重新测量。
2011-03-28 astro-ph.SR nucl-ex
Characterization and Performance of Germanium Detectors with sub-keV Sensitivities for Neutrino and Dark Matter Experiments
灵敏度低至100 eVee（电子当量能量）的锗电离探测器为中微子和暗物质物理学的研究打开了新的窗口。对相关的物理学科进行了总结。探测器必须测量幅度与基座电子噪声相当的物理信号。为了充分利用这种新的探测器技术，各种实验问题，包括淬火因素，能量重建和校准，信号触发和选择，以及评估其相关的效率必须参加。提出了一个研究计划，以应对这些挑战的努力和结果。
2016-09-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Atomic ionization by sterile-to-active neutrino conversion and constraints on dark matter sterile neutrinos with germanium detectors
无菌中微子到有菌中微子的转变过程中的磁矩跃迁不仅引起了无菌中微子的辐射衰变，而且引起了它与物质的非标准相互作用。对于作为暗物质候选者的keV质量的无菌中微子，它们的衰变信号在宇宙X射线谱中被积极地寻找。在这项工作中，我们认为NSI导致原子电离，这可以通过直接暗物质实验检测。结果表明，在非相对论性惰性中微子的非弹性散射过程中，在能量转移到其质量的一半时，微分截面有明显的增强，在实验上表现为可测能谱中的峰。当无菌中微子变成相对论性中微子时，增强效应逐渐消失。利用在keV和sub-keV范围内具有精细能量分辨率的锗探测器获得的数据，导出了对不育中微子质量及其跃迁磁矩的约束，并与天体物理观测结果进行了比较。
2016-01-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
Observation of Time-Dependent Internal Charge Amplification in a Planar Germanium Detector at Cryogenic Temperature
本文首次在低温平面Ge探测器中观测到由空穴漂移和带电态碰撞电离导致的瞬时内部电荷放大，并指出稳定该效应可支撑MeV量级暗物质的<10 meV阈值探测。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
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
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
Measurement of the cosmogenic activation of germanium detectors in EDELWEISS-III
我们提出了一个测量的宇宙起源激活的锗低温探测器的EDELWEISS III直接暗物质搜索实验。探测器在地面以上不同暴露于宇宙射线的情况下测量到的衰变率被转换成不同同位素的产生率。以核/kg/天为单位，测得的$^3$ H的生产率为82 $\pm$ 21，$^{49}$ V为2.8 $\pm$ 0.6，$^{55}$ Fe为4.6 $\pm$ 0.7，$^{65}$ Zn为106 $\pm$ 13。这些结果对于这些同位素是最准确的。还提出了$^{68}$ Ge生产率的下限为74个核/kg/天。他们进行了比较，目前在文献中的模型预测和估计计算的ACTIVIA代码。
2016-07-15 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Direct measurement of the ionization quenching factor of nuclear recoils in germanium in the keV energy range
本文报道了在$_{nr}$能量为0.4 ~ 6.3keV范围内，锗的电离猝灭因子的测量。在这个能量范围内精确了解这一因素与用锗基探测器进行的相干弹性中微子-核散射和低质量暗物质搜索有关。用单能中子束辐照高纯锗靶，在很低的能量阈值下产生核反冲。通过与周围基于液体闪烁体的中子探测器的运动学约束符合直接测量电离猝灭因子的能量依赖性。详细讨论了测量的系统不确定度。在[0.4，6.3] keV $_{nr}$能量范围内，测量的猝灭因子在0.16和0.23之间，数据与Lindhard理论兼容，参数$k$为0.162 $\pm$ 0.004（stat+sys）。
2022-09-19 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
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
