Infrared scintillation yield in gaseous and liquid argon
研究惰性气体和液体中的一次和二次相变对以惰性气体为介质的稀有事件实验至关重要。在目前的工作中，气体和液体Ar的闪烁产率已首次在近红外（NIR）和可见光区，无论是初级和二级（比例）闪烁，使用盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）和脉冲X射线照射测量。在690-1000 nm的NIR范围内，在气态Ar中测量到快组分的初级闪烁产额为17000光子/MeV，在400-1000 nm的范围内，在液态Ar中测量到510光子/MeV。在气态Ar中也观察到了成比例的近红外光谱（电致发光）;在163 K时测得的放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。讨论了近红外光谱在高能物理实验中的可能应用。
2011-04-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Tests of PMT Signal Read-out of Liquid Argon Scintillation with a New Fast Waveform Digitizer
CAEN V1751是CAEN SpA最近推出的新一代波形数字化仪。每板8通道，10位，1 GS/s，使用Flash ADC波形数字化器（或4通道，在双边沿采样模式下为2 GS/s），具有阈值和自动触发功能。这提供了一个很好的基础，数据采集暗物质搜索使用光电倍增管探测液氩中的闪烁光，因为它符合测量快速闪烁成分的要求。通过在实际实验条件下操作该板并将其与最先进的数字示波器进行比较来测试该板。我们发现，在1或2 GS/s的采样是适当的重建的快速组成部分的闪烁光在氩气中（特征时间约6-7 ns）和扩展的动态范围，经过一个小的定制，允许在所需的能量范围内的信号的检测。带宽是足够的，固有噪声是非常低的。
2012-07-02 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Study of neutron response and n-gamma discrimination by charge comparison method for small liquid scintillation detector
用数字电荷比较法研究了（18 × 26 × 8）mm ~ 3小型液体闪烁体BC 501 A（Bicron）探测器的中子响应和n-γ鉴别。三个范围的中子能量被使用：均匀分布从0.95 MeV到1.23 MeV，连续谱AmBe源和单能16.2 MeV中子。在相同的中子能量下，将所得结果与圆柱形液体闪烁探测器（直径40 mm，长60 mm）的结果进行了比较。测量了16.2MeV中子能量下400 keVee小探测器的中子响应函数的急剧下降。对于（0.95 - 1.23）MeV的中子能量范围，这种下降发生在260 keVee。与16.2MeV中子能量相比，两种探测器在（0.95 - 1.23）MeV中子能量下的中子轨迹斜率更大，这是由于（0.1-1.23）MeV能量范围内质子反冲产生的脉冲尾部更长。
2003-11-24 nucl-ex
Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon - Part II: light yield and possible applications
我们在这里提出了一个全面的研究在近红外（NIR）和可见光区域，在低温下的气体和液体Ar中产生的初级和次级的光产额。使用盖革模式雪崩光电二极管（GAPD）和脉冲X射线照射进行测量。在87-160 K的范围内，发现气态Ar中快发射组分的初级闪烁产额与温度无关;在690-1000 nm的近红外范围内，它相当于17000+/-3000光子/MeV。在87 K的液态Ar中，快成分的初级闪烁产额大大降低，在400-1000 nm范围内，达到510+/-90photon/MeV。还观察到了气态Ar中的成比例近红外光谱（电致发光）;在160 K时测得其放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。在电场高达30 kV/cm的液体Ar中没有观察到成比例的结晶。讨论了近红外光谱在暗物质研究、中微子-核相干散射实验和离子束放射治疗中的应用。
2012-05-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Effects of Nitrogen contamination in liquid Argon
在WArP R&D计划中，INFN-Gran Sasso实验室（LNGS，意大利）对液态氩中氮污染的影响进行了专门测试。已经设计并组装了一个检测器用于这一特定任务，并连接到一个系统，用于将受控量的气态氮注入液态氩中。本试验旨在检测Ar闪烁光发射的减少，其作为注入氩气体积中的氮污染物量的函数。已经探索了从约10^-1 ppm到约10^3 ppm的宽浓度范围。在最小电离粒子的能量范围内对电子进行了测量（来自放射源的伽马转换）。在不同的氮污染的源光谱进行了分析，显示在增加浓度的闪烁产额的敏感减少。氮在液态氩中引起的光猝灭过程的速率常数为k（N2）=0.11 μ s ^-1 ppm^-1。通过快速波形记录以高时间分辨率直接采集PMT信号，可以高精度地提取纯LAr和污染LAr中闪烁光发射的主要特征。特别是，在寿命和相对振幅的缓慢组件的减少行为被发现是可观的从O（1 ppm）的氮浓度。
2008-04-08 nucl-ex
The Digital discrimination of neutron and γ ray using organic scintillation detector based on wavelet transform modulus maximum
研究了一种基于小波变换模极大值（WTMM）的有机闪烁中子和γ射线鉴别新算法。用快速数字取样示波器记录了BC501A有机液体闪烁探测器在混合辐射场中产生的电压脉冲。在闪烁探测系统中，大多数利用脉冲时域特征的脉冲形状鉴别方法的性能都受到噪声的强烈影响。然而，基于频域特征的WTMM方法对噪声具有很强的不敏感性，可以根据尺度空间平面上正模极大值曲线和负模极大值曲线的渐近衰减趋势不同来区分中子和γ射线事件。该技术已被验证了相应的混合场数据评估的飞行时间（TOF）方法和频率梯度分析（FGA）方法。结果表明，基于WTMM的中子和γ鉴别方法与TOF方法具有一致性，优于FGA方法。此外，由于WTMM方法本身就是一种消除噪声的方法，因此不需要对脉冲进行任何预处理。
2013-04-17 nucl-ex physics.ins-det
Scintillation decay time and pulse shape discrimination in oxygenated and deoxygenated solutions of linear alkylbenzene for the SNO+ experiment
SNO+液体闪烁体实验正在加拿大的SNOLAB设施进行。该实验的成功依赖于液体闪烁体线性烷基苯（LAB）的准确表征。在本文中，闪烁衰减时间的α和电子激发在LAB与2 g/L PPO的含氧和脱氧的解决方案。虽然脱氧有望改善液体净化器中的脉冲形状辨别力，但文献中通常没有证明这一点。本文表明，线性烷基苯，脱氧提高了电子和α激发在闪烁体之间的歧视。
2011-02-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of digital pulse shape discrimination method for n-γ separation of EJ-301 liquid scintillation detector
建立了一个基于可编程模块NI-5772的数字脉冲形状鉴别系统，并在EJ-301液体闪烁探测器上进行了测试。该模块通过LabVIEW开发的程序运行，采样频率高达1.6GS/s。用~（22）Na、~（137）Cs和~（60）Co三种标准γ源对EJ-301型液体闪烁探测器进行了刻度，得到了γ响应函数。提出了电荷比较法和过零法的数字算法。实验结果表明，这两种数字信号处理（DSP）算法可以区分中子和γ射线。此外，过零方法在80 keVee和更低时显示出更好的n-γ分辨力，而电荷比较方法在更高的阈值时给出更好的结果。此外，在9个能量阈值下提取了两种不同尺寸探测器的优值，发现小尺寸探测器对裂变中子的n-γ分离性能较好。
2015-02-06 nucl-ex physics.ins-det
Scintillation Pulse Shape Discrimination in a Two-Phase Xenon Time Projection Chamber
在10克双相氙时间投影室中测量了液态氙脉冲形状鉴别的能量和电场依赖性。我们已经证明了同时使用脉冲形状和荷光比来获得低于单独使用任一判别式可实现的泄漏。蒙特卡罗是用来表明，占主导地位的波动的脉冲形状量是统计性质，并项目的性能，这些技术在较大的检测器。虽然性能通常是弱的，在低能量相关的弹性WIMP反冲搜索，脉冲形状可以用于探测更高能量的非弹性WIMP反冲。
2009-08-06 astro-ph.IM nucl-ex
Pulse-shape discrimination of scintillation from alpha and beta particles with liquid scintillator and Geiger-mode multipixel avalanche diodes
本文介绍盖革模式多像元雪崩二极管（GMAPD）在有机液体闪烁体α-β光谱中脉冲形状鉴别的成功应用。在放射性同位素的发射中的α和β成分的有效的歧视是实现了α能量高于0.3兆电子伏。闪烁探测器的超紧凑设计有助于有效抑制宇宙射线和环境辐射背景。这种方法允许构造用于在各种环境条件下监测放射性污染的手持式坚固装置。
2011-06-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of n-γ discrimination in low energy range (above 40 keVee) by charge comparison method with a BC501A liquid scintillation detector
建立了一个基于VME的电荷比较法n-γ鉴别实验系统。利用LabVIEW开发了数据采集程序，通过VME 64 X总线实现对可编程模块的控制和数据的在线处理。给出了Am-Be中子源和Cf中子源记录脉冲的慢分量电荷与总电荷的二维散点图。同时给出了脉冲能量与慢分量电荷占总电荷比例的二维散点图。用优值法检验了n-γ分辨的质量，结果表明在低能区n-γ分辨性能良好。中子和γ射线在50 keVee（电子当量能量）以上分离。在150、250、350、450、550 keVee五个能区，n-γ分辨的质量比其他人的结果有了提高。
2013-10-31 nucl-ex physics.ins-det
Pulse-shape discrimination with PbWO$_4$ crystal scintillators
在$-25^\circ$ C中，研究了PbWO $_4$晶体的光输出、$α/β$比和脉冲形状，其中PbWO晶体为非掺杂晶体，而F、Eu、Mo、Gd和S为掺杂晶体。所有样品的闪烁衰减都观察到快$0.01-0.06 μ$ s和中$0.1-0.5 μ$ s成分。在几种钼掺杂样品中发现了闪烁信号的慢成分，其衰减时间为$1-3 μ$ s和$13-28 μ$ s，总强度可达$\approx50%$。我们发现了$α$粒子和$γ$量子与PbWO $_4$（Mo掺杂）晶体振荡器之间的脉冲形状歧视的一些迹象。
2007-06-16 nucl-ex
Operation of a high purity germanium crystal in liquid argon as a Compton suppressed radiation spectrometer
高纯锗晶体在液氩中用作康普顿抑制辐射谱仪。光谱质量分辨率小于1%的全能量沉积峰的半峰全宽被证明。报道了用于获得这些结果的小型装置的构造。设计概念是使用液态氩浴将锗晶体冷却到工作温度，并充当冷却否决器。来自液态氩的闪烁光可以否决宇宙射线、外部原始辐射和没有完全沉积在锗晶体内的伽马辐射。研究了这种技术对超低背景伽马射线光谱的潜在影响。这项工作是基于一个概念，最初开发的未来锗基无中微子双β衰变实验。
2006-10-11 nucl-ex
Neutron-Gamma Pulse Shape Discrimination for Organic Scintillation Detector using 2D CNN based Image Classification
本研究提出基于2D CNN的中子-伽马脉冲形状甄别方法，以BC501A探测器原始信号快照为输入，通过Cf-252源数据训练，独立数据集准确率达99%，计算效率更高且适配多类中子探测器。
2023-06-10 nucl-ex physics.ins-det
An analytic technique for the estimation of the light yield of a scintillation detector
一个简单的模型，用于估计的闪烁探测器的光产额的一般假设下，完全依赖于它的光学特性的知识。该模型可以很容易地将与瑞利散射和吸收的photons.The模型的预测与特定的闪烁探测器的蒙特卡罗模拟的结果进行基准。达到了百分之几的精度。一个真正的液氩为基础的检测器的情况下明确处理和预测的光产额与测量值进行比较。
2012-08-07 nucl-ex physics.ins-det
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Technique for Surface Background Rejection in Liquid Argon Dark Matter Detectors using Layered Wavelength-Shifting and Scintillating Thin Films
本文提出了一种在液氩探测器中利用分层波长移动、反射和非反射膜实现表面$α$事件与低能核反冲的鉴别技术。大于$10^{8}$的鉴别能力，类似于氩气中电子反冲的鉴别能力，可以通过在波长移动器涂覆的表面上添加具有适当慢的衰减时间（大约300 ns或更长）的50微米闪烁体层来实现。该技术将允许在一个非常大的下一代氩暗物质实验（具有数百平方米的表面积）中抑制表面$α$事件，而不需要位置重建，从而允许在暗物质搜索中利用更多的仪器质量。该技术也可用于抑制低能核反冲的紧凑型氩探测器中的表面背景，例如在相干中微子-核散射的测量或中子通量的灵敏测量中。
2020-07-05 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Multi-layer plastic scintillation detector for intermediate- and high-energy neutrons with $\it{n}$-$γ$ discrimination capability
本文报道了一种新型的堆结构固体有机闪烁体（S $^4$）中子探测器的研制和实验结果。它由多层塑料闪烁体组成，具有抑制低能$γ$射线的能力。为了实现$\it{n}$ - $γ$区分，我们利用闪烁体材料中中子和$γ$射线的相互作用产生的次级带电粒子的范围的差异。塑料闪烁体层的厚度是基于使用Geant 4工具包的Monte Carlo模拟的结果来确定的。层厚度为5 mm时，我们在5 MeV $_{\rm ee}$阈值设置下实现了中子和$γ$射线之间的良好分离。我们还确定了探测效率使用单能中子在两个能量产生的$\it{d}$ + $\it{d}\to\it{n}$ + $^{3}$ He反应。计算结果与Geant 4采用Li $\grave{\rm e}$ ge核内级联强子模型（INCL++）和高精度低能中子相互作用模型（NeutronHP）的模拟结果吻合较好。
2017-07-28 nucl-ex physics.ins-det
Standardization of 241Am by digital coincidence counting, liquid scintillation counting and defined solid angle counting
核素241 Am通过α发射衰变为237 Np。大部分衰变（84.6%）位于能量为59.54 keV的237 Np激发态。应用数字符合计数法对241 Am溶液进行了标准化，方法是采用α-γ符合计数法和效率外推法。电子歧视与加压的正比计数器和结果进行了比较，与其他两个独立的技术：液体闪烁计数使用的逻辑和双符合在TDCR阵列和定义的立体角计数考虑到活性沉积物中的活性不均匀性。结果表明，三种方法之间的一致性在0.3%的限度内。2009年期间，将向国际参考系（SIR）发送一份该溶液的样本。对这三种方法的误差进行了详细的分析和比较。
2010-05-10 nucl-ex
Effect of Low Electric Fields on Alpha Scintillation Light Yield in Liquid Argon
测量了DarkSide-50液态氩时间投影室内$^{222}$ Rn衰变链中α粒子的闪烁光产额。发现光产额随着施加的电场增加而增加，与没有电场的α相比，在200 V/cm电场中的α表现出光产额增加2%。
2016-11-04 nucl-ex physics.ins-det
Neutron hardness of EJ-276 scintillation material
本文介绍了在MARIA研究堆中进行的EJ-276闪烁体的快中子辐照（$_n$ > 0.5MeV）的结果，其注量高达5.3 $\times$ × 10 $^{15}$粒子/cm $^2$。在我们的工作中，测试了四个尺寸为$ϕ$ 25.4~mm $\times$ 5~mm的样品。给出了辐照前后光产额、发射和吸收光谱以及PuBe源中子/γ鉴别的变化。确定了不同中子注量率和不同短门积分时间下基于电荷积分法的中子/γ鉴别优值。
2020-10-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A Model of Nuclear Recoil Scintillation Efficiency in Noble Liquids
低能核反冲在惰性液体中的闪烁效率对于解释弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的直接搜索结果起着至关重要的作用。然而，目前尚不清楚稀有液体中闪烁效率相对于电子反冲降低的原因。我们将这种闪烁效率的降低归因于两个主要机制：1）能量损失和2）闪烁猝灭。前者通常由Lindhard理论描述，后者由Birk饱和定律描述。我们建议结合这两个解释所观察到的减少闪烁产额的核反冲在惰性液体。利用已有的实验数据，计算了氩、氖、氙的Birk常数$kB$，并预测了惰性液体闪烁体对低能核反冲和低能电子的响应。我们发现，由于核阻止功率，电离和激发贡献不大的能量损失是占主导地位的减少机制，在闪烁效率的核反冲，但显着的额外淬灭的结果从非线性响应的闪烁电离密度。
2008-03-11 astro-ph nucl-ex
Developing a single phase liquid argon detector with SiPM readout
液态氩被用作靶材料在几个当前和计划的实验有关的暗物质直接搜索和中微子探测。SiPM由于其相对于传统PMT的优势，正在成为闪烁体探测器的标准。本文采用8个1 $\times$ 1英寸$^2$ Hamamatsu S14161- 6050 HS 4 $\times$ 4 SiPM阵列研制了一种单相液氩探测器。直接测量的光输出为25.7 $\pm$ 1.6光电子/keV，其对应于主要由氩闪烁产生的12.8 $\pm$ 0.8光电子。其余部分由SiPM的串扰和后脉冲贡献。此外，我们提供了一个实验方法来估计串扰和后脉冲对光产额的影响，使用暗噪声数据。最后，定量地给出了液氩探测器慢成分的光产额与衰减时间的关系。
2023-01-01 nucl-ex physics.ins-det
A First Comparison of the responses of a He4-based fast-neutron detector and a NE-213 liquid-scintillator reference detector
首次比较了新型$^{4}$氦基加压闪烁探测器和NE-213液体闪烁体参考探测器的脉冲形状鉴别特性，该探测器采用Am/Be混合场中子和γ射线源和高分辨率闪烁脉冲数字化仪。特别是，研究了两个快中子探测器区分中子和伽马射线的能力。NE-213液体闪烁体参比池响应于源的伽马射线场产生了宽范围的闪烁光产额。与此形成鲜明对比的是，由于$^{4}$ He气体体积的大小和压力，$^{4}$ He基探测器对相同的伽马射线场记录了750 keV $_{ee}$的最大闪烁光产额。脉冲形状的歧视粒子的闪烁光产额超过750 keV的$_{ee}$是优秀的情况下，$^{4}$氦基探测器。在750 keV以上的$_{ee}$，它的信号是明确的中子，使粒子识别完全基于闪烁光产生的量。
2015-04-27 nucl-ex physics.ins-det
A Model for the Global Quantum Efficiency for a TPB-based Wavelength-Shifting System used with Photomultiplier Tubes in Liquid Argon in MicroBooNE
我们提出了一个模型的整体量子效率（GQE）的MicroBooNE光学单元。光学单元由一个平的圆形丙烯酸板组成，涂有四苯基丁二烯（TPB），位于直径为20.2 cm的光电倍增管的光电阴极附近。该板将液态氩中的紫外线闪烁光子转换成低温光电管敏感的可见光谱光子。GQE是将128 nm闪烁光从液氩转换为可见光的板的效率、到达光电阴极的移位光的效率和低温光电倍增管的效率的卷积。我们开发了一个基于GEANT 4的模型的光学单元，基于第一原理，并获得的范围内的可能值的预期数量的检测到的光电子（$N_{\rm PE}$）给定已知的系统误差的模拟参数。我们比较了从四个测量的$N_{\rm PE}$确定使用α粒子源放置在两个距离TPB涂层板在液氩低温试验stand.We还直接测量了量子效率的径向依赖性，并发现这与我们的模型预测的形状相同。我们的模型导致MicroBooNE光学单元的GQE为$0.0055\pm0.0009$。虽然这里显示的信息是MicroBooNE特定的，但模型的方法和模拟参数的收集将广泛适用于许多基于液氩的光收集系统。
2018-03-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Fast FPGA algorithm for neutron-gamma discrimination
各种脉冲形状鉴别方法已被用来解决中子-伽马鉴别问题。但由于计算量和FPGA性能的限制，大多数算法都局限于离线计算。为了实现中子和γ的实时鉴别，在传统脉冲波形鉴别方法的基础上，提出了一种新的脉冲波形鉴别算法。该算法充分考虑了脉搏信号的物理特性，在保证精度的前提下，大大减少了运算量和死区时间，并可直接在FPGA上实现。在基于CLLB闪烁探测器的实际实验中取得了良好的效果。
2021-04-09 nucl-ex physics.ins-det
A Review of Basic Energy Reconstruction Techniques in Liquid Xenon and Argon Detectors for Dark Matter and Neutrino Physics Using NEST
基于稀有元素的探测器，特别是液态氙和液态氩，作为单相和双相类型，需要重建相互作用粒子的能量，无论是在直接探测暗物质（弱相互作用大质量粒子或WIMP，轴子等）的领域。和中微子物理学。在过去的几十年里，实验主义者以及重新分析/重新解释实验数据的理论家使用了一些不同的技术。在本文中，我们审查技术的基础上，单独的主要闪烁通道，电离或二级通道可在非零漂移电场，和组合技术，包括一个简单的线性组合和加权平均值，简要讨论的应用程序的配置文件的可能性，极大似然，和机器学习。电子反冲的比较结果（β和γ相互作用）和核反冲（主要来自中子）从贵元素模拟技术（NEST）模拟可用的数据，我们确认，结合所有可用的信息产生更高的精度手段，较低的宽度（能量分辨率）和更对称的形状（近似高斯），特别是在keV级能量下，当阈值处理时对称性甚至更大。在阈值附近，向上波动的偏差很重要。对于MeV-GeV尺度，如果仅使用一个通道，则仅基于电离的能量尺度优于闪烁;通道组合仍然是有益的。我们在这里讨论主要的合作使用。
2021-03-21 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Scintillation yield and time dependence from electronic and nuclear recoils in liquid neon
我们已经进行了液体氖闪烁光的测量，观察我们的检测器高达（3.5 $\pm$ 0.4）光电子/千电子伏的信号产量。我们测量脉冲形状之间的歧视效率电子和核反冲液体氖从50和300千电子伏的核反冲能量。我们还测量了\leff，参数在液体氖之间的30和370 keV的核反冲能量，观察到平均\leff $=0.24$高于50 keV。我们观察到的闪烁时间分布和信号产率的液体氖的压力和温度的依赖性。
2012-08-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Generalized Method for the Optimization of Pulse Shape Discrimination Parameters
本文提出一种基于闪烁荧光物理学的广义方法，仅使用伽马射线发射体即可无需迭代优化确定有机闪烁探测器的最优脉冲形状甄别（PSD）电荷积分参数。
2023-03-06 nucl-ex physics.ins-det
