A HEMT-Based Cryogenic Charge Amplifier with sub-100 eVee Ionization Resolution for Massive Semiconductor Dark Matter Detectors
我们提出了一个基于HEMT的低温电荷放大器耦合到CDMS-II探测器的测量基线电离分辨率。该放大器已被开发，以允许大量的半导体暗物质探测器，以保持在低反冲能量的低质量WIMP产生的背景歧视。我们发现校准的基线电离分辨率为$σ_E = 91\,\text{eV}_{ee}$。据我们所知，这是用这种大质量（$\approx$ 150 pF电容）辐射探测器实现的最佳直接电离分辨率。
2019-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of cosmic ray impacts on cryogenic high sensitivity detectors
Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), Université Paris-Saclay（宇宙物理研究所，巴黎萨克雷大学）
研究宇宙射线对高灵敏度低温探测器的影响，通过DRACuLA设施测试新一代探测器，评估其对粒子冲击的敏感性。
2026-04-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Material properties of a low contraction and resistivity silicon-aluminum composite for cryogenic detectors
我们报告的低温性能的低收缩硅铝复合材料，即日本精细陶瓷SA 001，用作低温硅器件的封装结构。SA 001是一种硅-铝复合材料（75体积%的硅）并具有低的热膨胀系数（$\sim$是铝的1/3）。测得SA 001的超导转变温度为1.18K，与纯铝的超导转变温度一致，可用作超导磁屏蔽材料。SA 001的剩余电阻率为0.065 $\mathrm{μΩm}$，这比等效的硅-铝复合材料低得多。浸入液氮中的SA 001的测量热收缩为$\frac{L_{293\mathrm{K}}-L_{77\mathrm{K}}}{L_{293\mathrm{K}}}=0.12$ %，这与从硅和铝的收缩的体积加权平均值获得的预期速率一致。SA 001的可加工性也通过制造壁厚为100 $\mathrm{μm}$的锥形喇叭天线阵列得到证实。这些特性适合于大尺寸超导探测器器件的封装应用。
2022-07-14 astro-ph.IM
ARCONS: A 2024 Pixel Optical through Near-IR Cryogenic Imaging Spectrophotometer
我们提出的设计，建设和调试结果的ARCONS，阵列相机的光学近红外分光光度法。ARCONS是第一个基于微波动力学电感探测器（MKID）的光学到近红外波长范围的地面仪器。MKID是革命性的低温探测器，能够探测单个光子并在没有滤波器或光栅的情况下测量它们的能量，类似于X射线微量热计。MKID是近乎理想的无噪声光子探测器，因为它们不会受到读取噪声或暗电流的影响，并且具有近乎完美的宇宙射线抑制。ARCONS是一个积分场摄谱仪（IFS），包含一个透镜耦合的2024像素MKID阵列，产生20“x20”的视场，并已部署在Palomar 200”和Lick 120”望远镜上进行了24个夜晚的观测。我们目前的初步结果表明，ARCONS和它的MKID阵列现在是一个全面运作和强大的天文观测工具。
2013-06-19 astro-ph.IM
Construction and Testing of a Common Mode Choke for Cryogenic Detector Pre-Amplifiers
共模扼流圈电感器是解决大型探测器系统接地问题的有用工具。到目前为止，在低温前置放大器板上使用电感元件一直受到普通铁氧体材料（如NiZn和MnZn）低温性能差的阻碍。最近开发的纳米晶和非晶铁氧体材料有望提高性能，达到在液态氮温度下使用磁性材料变得可行的程度。本研究应用了Yin等人的工作。通过构建和测试用于ELT第一代仪器检测器前置放大器的共模扼流圈电感器来表征铁氧体材料。
2023-03-08 astro-ph.IM physics.ins-det
The end-to-end simulator of the ATHENA X-IFU Cryogenic AntiCoincidence detector (CryoAC)
本文介绍用于ATHENA X-IFU CryoAC的端到端模拟器，整合Geant4粒子本底、TES电热、SQUID FLL与触发算法，以支持设计评估和新基线配置确定。
2024-07-19 astro-ph.IM
Preliminary results of a WIMP search with EDELWEISS-II cryogenic detectors
EDELWEISS-II实验使用低温热和电离探测器，以探测锗核上可能的WIMP暗物质粒子的罕见相互作用。最近，开发并验证了具有交错电极几何结构的新一代探测器，能够出色地抑制伽马射线和表面相互作用。我们在这里提出了一个为期一年的WIMP的搜索进行了10个这样的探测器在Alumatoire Souterrain德Modane的初步结果。用322 kg的磁共振谱仪获得了对自旋无关的WIMP-核子截面为5 \times 10-8 pb的灵敏度
2010-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Detectors and cooling technology for direct spectroscopic biosignature characterization
直接光谱生物特征定性（以下简称“生物特征定性”）将是未来配备日冕仪或星罩的空间观测站的一个主要重点。我们在这篇文章中的目的是提供一个介绍潜在的检测器和冷却技术的生物特征表征。我们先来看看需求。这些措施包括几乎无噪声的光子探测在可见光和近红外低至$<0.001~\textrm{photons}~s^{-1}~\textrm{pixel}^{-1}$通量水平。然后，我们讨论了进一步测试和/或开发的潜在领域，以满足这些需求，使用非低温探测器（EMCCD，碲镉汞阵列，碲镉汞APD阵列），和低温单光子探测器（MKID阵列和TES微量热计阵列）。非低温探测器与日冕探测任务强烈偏好的被动冷却兼容，但会增加不可忽略的噪音。低温探测器将需要主动冷却，但作为回报，它提供了近乎量子极限的性能。基于过去的NASA任务的飞行动力学，我们讨论了合理的振动预期的大型紫外-光学-红外空间望远镜（LUVOIR）和初步的冷却概念，可能适合振动预算，而不是最大的元素。我们相信，满足LUVOIR严格振动需求的冷却器也可能满足基于星光的可居住系外行星成像任务的要求。
2016-08-19 astro-ph.IM
Particle swarm optimization of the sensitivity of a cryogenic gravitational wave detector
对干涉型引力波探测器的测试质量进行低温冷却是一种很有前途的降低热噪声的方法。然而，低温冷却限制了入射到测试质量的功率，这限制了形成量子噪声的自由度。低温冷却还需要短而粗的悬浮纤维来提取热量，这可能导致热噪声的恶化。因此，在设计低温引力波探测器的灵敏度时，需要仔细地调整多个参数。在这里，我们建议使用粒子群优化来优化这些检测器的参数。将其应用于KAGRA探测器的灵敏度设计中，结果表明，只需重新调整现有元件的7个参数，就可以使双中子星的螺旋范围提高10%。我们还表明，GW170817类双星的天空本地化可以进一步提高了1.6倍，平均在整个天空。我们的研究结果表明，粒子群优化是有用的设计未来的引力波探测器具有更高的维度在参数空间。
2018-12-06 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Passivation of Si(Li) detectors operated above cryogenic temperatures for space-based applications
这项工作评估了聚酰亚胺和聚对二甲苯-C的锂漂移硅（Si（Li））探测器的钝化的可行性。钝化的Si（Li）探测器将构成通用反粒子谱仪实验的粒子跟踪器和X射线探测器，该实验是一项气球实验，旨在探测暗物质湮灭或衰变中产生的宇宙反氘核。通过热固化聚酰亚胺实现了成功的钝化涂层，并且优化的涂层形成了对湿气和有机污染的优异屏障。钝化Si（Li）探测器在$-$ 35至$-45\,^{\circ}$ C的温度下工作时，对20 $-$ 100 keV X射线提供$\lesssim\,4$ keV能量分辨率（FWHM）。这是首次报道的硅（锂）基X射线探测器在低温以上工作的成功钝化。
2021-02-11 astro-ph.IM physics.ins-det
A Scalable Cryogenic LED Module for Selectively Illuminating Kinetic Inductance Detector Arrays
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本研究提出一种可扩展的低温LED模块，采用仅需7根线控制480个LED的低温复用方案，可在77K和10K下工作，用于KID阵列空间映射，且可适配其他KID探测器系统。
2023-01-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Likelihood-Based Jump Detection and Cosmic Ray Rejection for Detectors Read Out Up-the-Ramp
针对斜坡读出探测器的跳变与宇宙线检测问题，提出基于全读数似然与$χ^2$比较的跳变检测方法，灵敏度更高且计算线性复杂度，提供高效Python实现并通过JWST数据验证。
2024-03-28 astro-ph.IM
Evaluation of the neutron background in cryogenic Germanium target for WIMP direct detection when using a reactor neutrino detector as a neutron veto system
设计了一种具有中子否决系统的直接弱相互作用大质量粒子（WIMP）探测器，以更好地拒绝中子。本文研究了一种实验装置：984个Ge组件置于反应堆中微子探测器中。为了区分核和电子反冲，电离和热信号测量使用低温锗探测器在此检测。中微子探测器用作中子否决装置，实验设计的中子本底用Geant 4模拟估算。结果表明，每吨高纯锗的中子本底可降至O（0.01）事件/年。我们计算了自旋无关的WIMP-核子弹性散射的灵敏度。一吨$\times$/年的暴露量可达到约2 $\times$ $10^{-11}$ pb的横截面。
2015-12-03 astro-ph.IM hep-ex
The Cryogenic AntiCoincidence detector for ATHENA X-IFU: improvement of the test setup towards the Demonstration Model
ATHENA X-IFU开发计划预计将构建和表征仪器演示模型（DM），以便在任务采用之前探索系统关键技术。在这方面，我们现在正在开发X-IFU低温反符合探测器（CryoAC）的DM，它将被交付给焦平面组件（FPA）开发团队，以便与TES阵列集成。在交付之前，我们将在INAF/IAPS的CryoLab中对CryoAC DM进行表征和测试。在本文中，我们报告的活动，以改善我们的低温测试设置，使其适合DM集成的主要结果。这些活动主要包括机械装置和低温磁屏蔽系统的开发，其有效性已通过有限元模拟和温测量进行了评估。通过最后一个CryoAC单像素原型AC-S8 pre-DM样品进行了初步性能测试。
2018-07-23 astro-ph.IM physics.ins-det
ATHENA X-IFU Demonstration Model: First joint operation of the main TES Array and its Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC)
X-IFU是未来ATHENA X射线天文台上的低温光谱仪。它是基于一个大阵列的TES微量热计，它与一个低温反巧合探测器（CryoAC）相结合。这对于降低粒子本底水平从而实现部分飞行任务科学目标是必要的。在这里，我们介绍了在FDM设置中执行的X-IFU TES阵列和CryoAC演示模型的首次联合测试。我们证明了正确操作两个探测器是可能的，并且初步演示了通过同时探测宇宙μ子实现的系统的反符合能力。
2022-06-30 astro-ph.IM physics.ins-det
The Demonstration Model of the ATHENA X-IFU Cryogenic AntiCoincidence Detector
ATHENA X-IFU的低温反符合探测器（CryoAC）旨在减少仪器的粒子背景，并实现任务科学目标。这是一个4像素的硅微量热仪感测的Ir/Au TES网络。我们已经开发了CryoAC演示模型，这是一个旨在探索探测器关键技术的原型，即具有1平方厘米有效面积的悬浮吸收体; 20 keV的低能量阈值;以及连接到50 mK热浴的操作，功耗小于40 nW。在此，我们报告了对第一个CryoAC DM样品（即AC-S10原型）进行的测试，结果表明其完全符合要求。
2019-12-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of cryogenic photomultiplier tubes for the future two-phase cryogenic avalanche detector
我们报告的几种类型的低温光电倍增管的表征研究的结果，由滨松光子学制造，并打算在液体Ar条件下操作，即：紧凑的2英寸R6041- 506 MOD管，3英寸R11065-10和R11065-MOD管在液体Ar和3英寸R11410-20管最初设计用于在液体Ar中操作。这些类型的光电倍增管被建议安装到未来的两相低温雪崩探测器，这是在宇宙学和粒子物理实验室的新西伯利亚国立大学与核物理研究所布克尔共同开发。八个R11065光电倍增管和七个R11410-20管进行了测试，都表现出优异的性能，在液体氩的增益和相对单电子效率。所有3英寸光电倍增管在液态氩中的最大增益均超过5 × 10^6，相对单电子效率高于95%。紧凑型R6041- 506 MOD管的倍增极系统与3英寸光电倍增管不同，因此其单电子能量分辨率和相对效率比3英寸管差得多。从21个2英寸光电倍增管中，只有12个管具有可接受的，即高于75%的相对单电子效率和高于5x10^6的最大增益。然而，这些光电倍增管是非常有吸引力的，因为它们是唯一的紧凑型的管，可以在液体Ar。
2017-05-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Cryogenic silicon detectors with implanted contacts for the detection of visible photons using the Neganov-Luke Effect
在天体粒子实验中，如直接暗物质探测、0ν \b{eta} \b{eta}（不发射中微子的双β衰变）和相干中微子核散射实验中，都需要非常低能量阈值的光探测器。利用Neganov-Luke效应，在低温下工作的半导体吸收体中的粒子相互作用的热信号可以通过在电场中漂移光生电子和空穴来放大。在当前的实验中没有使用该技术，特别是因为由于吸收体内电荷的捕获而导致信号幅度随时间减小。我们在这里提出的第一个结果的一种新型的Neganov-Luke效应探测器的电场配置，旨在提高半导体内的电荷收集。
2016-01-28 astro-ph.IM physics.ins-det
First results of the EDELWEISS-II WIMP search using Ge cryogenic detectors with interleaved electrodes
EDELWEISS-II合作项目利用10个400 g热电离低温探测器阵列直接搜索WIMP暗物质，探测器配有交错电极，可排除近地表事件。在莫达内的南地形水库已经连续运行了六个月。一个核反冲候选人在20 keV以上的有效曝光量为144 kgd的观察解释的限制自旋无关的相互作用的WIMP和核子的横截面。对于质量为80 GeV/c2的WIMP，在90%CL下不包括1.0 × 10 ^-7 pb的截面。这一结果首次证明了这些简单而强大的探测器在实际WIMP搜索实验中具有非常高的背景抑制能力。
2009-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Cryogenic Anticoincidence Detector for ATHENA X-IFU: Preliminary test of AC-S9 towards the Demonstration Model
我们的团队正在开发ATHENA X射线积分场单元（X-IFU）的低温反符合探测器（CryoAC）。它是一个基于TES的4像素探测器，将放置在主TES阵列探测器下方不到1 mm处。我们现在正在生产CryoAC演示模型（DM）：一个能够探测探测器关键技术的单像素原型，即在50 mK热浴下的操作，20 keV的阈值能量以及悬浮吸收体和热浴之间热导的再现性。该探测器将在INAF/IAPS的低温装置中进行集成和测试，然后交付给SRON以集成到X-IFU焦平面组件（FPA）DM中。在本文中，我们报告的CryoAC DM开发的状态，显示与最后开发的原型，即AC-S9获得的主要结果。这是一个类似DM的样品，我们在进行最终蚀刻工艺以悬浮硅吸收体之前对其进行了初步集成和测试。结果是有希望的DM，因为尽管由于没有最终的蚀刻（高的热容量，高的热导率，部分TES表面覆盖）的限制，我们已经能够操作的检测器TB = 50 mK和检测6 keV的光子，从而具有低的能量阈值完全符合我们的要求（20 keV）。
2018-07-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Prospects for improving the sensitivity of the cryogenic gravitational wave detector KAGRA
为提高引力波探测器的灵敏度而进行的升级使得能够进行更频繁的探测和更精确的源参数估计。与其他先进的干涉探测器，如先进的LIGO和先进的处女座，KAGRA需要不同的方法进行升级，因为它是唯一的探测器，采用低温冷却的测试质量。在本文中，我们描述了可能的KAGRA升级技术集中在不同的探测器波段，并比较紧凑的二元聚结探测的影响。我们表明，无论是在$100 M_{\odot}$- $100 M_{\odot}$二元黑洞范围的5倍改善，在二元中子星范围的1.3倍改善，或在二元中子星的天空本地化的1.7倍改善是非常可行的升级，不需要改变现有的低温或真空基础设施。我们还表明，通过对探测器进行多次升级，可以实现宽带灵敏度的双重提高。
2020-07-24 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
A Study of Cooling Time Reduction of Interferometric Cryogenic Gravitational Wave Detectors Using a High-Emissivity Coating
在干涉低温引力波探测器中，有计划冷却反射镜及其悬挂系统（有效载荷），以减少热噪声，即基本噪声源之一。由于大的有效载荷质量（总共几百公斤）和它们的热隔离，需要几个月的冷却时间。计算结果表明，高辐射率涂层（如类金刚石（DLC）涂层）可以通过增强辐射传热有效地减少冷却时间。在这里，我们已经通过实验验证了DLC涂层对减少冷却时间的影响。
2013-09-19 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Analysis of defect formation in semiconductor cryogenic bolometric detectors created by heavy dark matter
辐射热测量计形式的低温探测器目前用于不同的应用，特别是用于与新形式物质相关联的非常罕见或假设的事件，特别是与暗物质的存在相关的事件。在用半导体作为目标和检测器的粒子检测中，通常测量两个信号：电离和热。根据Luke-Neganov效应的公式，得到了热信号的放大。沉积在半导体晶格中的能量作为稳定的缺陷的形式在低温下的弗伦克尔对，以下的相互作用的暗物质粒子，进行评估和后果的测量量进行了讨论。这种贡献包括在卢克效应的能量平衡中。将本模型应用于锗和硅，我们发现，对于同一入射弱相互作用的大质量粒子，锗中缺陷中沉积的能量约为硅的两倍。
2013-01-09 astro-ph.IM hep-ph physics.ins-det
Single Electron-Hole Pair Sensitive Silicon Detector with Surface Event Rejection
我们证明了单电子-空穴对分辨率在单面，无接触1厘米$^2$ 1毫米厚的硅晶体在48 mK操作，与基线能量分辨率为3 eV。该晶体可以在超过$\pm50$ V的电压下操作，导致0.06电子-空穴对的测量电荷分辨率。该器件的高铝覆盖率（$\sim$ 70%）允许区分表面事件，并将探测器中心附近发生的事件与边缘附近发生的事件分离。我们使用这种辨别能力，以表明在以前的类似设计的探测器中看到的非量化暗事件可能是由沿着设备的侧壁的电荷泄漏主导的。
2020-02-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Science of Cryogenic sub-Hz cROss torsion bar detector with quantum NOn-demolition Speed meter (CHRONOS)
National Central University（中央大学）；Center for High Energy and High Field (CHiP), National Central University（国立中央大学高能高场中心）；Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Institute of Particle and Nuclear Studies, High Energy Acceleration Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子核研究部）；National Institute of Physics, University of the Philippines - Diliman（菲律宾大学迪利曼分校国家物理研究所）
CHRONOS探测器通过低温扭摆质量与三角萨格纳克干涉仪结合，抑制量子辐射压噪声，实现亚赫兹频段的量子非破坏测量，目标灵敏度达10^-18 Hz^-1/2，开启地基与空间探测器之间的新观测窗口。
2026-04-07 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Review Article: Physics and Monte Carlo Techniques as Relevant to Cryogenic, Phonon and Ionization Readout of CDMS Radiation-Detectors
这篇评论讨论了探测器物理和蒙特卡罗技术的低温，辐射探测器，利用声子和电离读出相结合。低温声子和电荷输运的一般审查提供了随着低温暗物质搜索探测器仪器的具体细节。特别是这篇评论涵盖准扩散声子输运，其中包括声子聚焦，非谐衰减和同位素散射。讨论了探测器表面声子的相互作用以及超导薄膜中声子的下转换。电荷输运物理学包括由晶体能带结构产生的质量张量，并且用Herring-Vogt变换建模。电荷散射过程涉及Neganov-Luke声子的产生。过渡边缘传感器（TES）模拟包括一个完整的电路的描述和所有的热过程，包括焦耳加热，冷却到基板和热扩散内的TES，后者是必要的模型正常超导相分离。为锗、硅、铝和钨中的这些物理过程提供了相关的数值常数。综述了随机数抽样方法，包括逆累积分布函数（CDF）和拒绝技术。为了提高电荷输运建模的效率，本文提出了一种附加的二阶逆CDF方法和一种有效的电场重心坐标采样方法。结果提供的方式是方便使用蒙特卡罗和参考这些模型的验证。
2012-06-26 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Radiopurity of a kg-scale PbWO$_4$ cryogenic detector produced from archaeological Pb for the RES-NOVA experiment
RES-NOVA是一个新提出的实验，用于探测来自天体物理源（主要是超新星）的中微子，使用由考古铅制成的PbWO $_4$晶体制成的低温探测器阵列。这种非传统的材料，其特征在于固有的高放射性纯度，能够实现低背景水平的中微子检测通过相干弹性中微子核散射（CE $ν$ NS）的兴趣区域。该信号位于探测器能量阈值O（1 keV）处，并且预期其被晶体吸收体的天然存在的放射性污染物隐藏。在这里，我们提出了一个0.84公斤PbWO $_4$晶体从考古铅作为低温探测器操作产生的放射性纯度测定的结果。晶体内部放射性污染物为：$^{232}$ Th $<$ 40 $μ$ Bq/kg、$^{238}$ U $<$ 30 $μ$ Bq/kg、$^{226}$ Ra 1.3 mBq/kg和$^{210}$ Pb 22.5 mBq/kg。我们还提出了一个最终实验的背景投影和可能的缓解策略，进一步的背景抑制。所取得的结果表明，实现这类新的检测器的可行性。
2022-03-28 astro-ph.IM physics.ins-det
A detector module with highly efficient surface-alpha event rejection operated in CRESST-II Phase 2
低温暗物质实验CRESST-II旨在通过弹性散射直接探测CaWO $_4$晶体中的核。我们提出了一种新的，高度改进的，检测器设计安装在当前运行的CRESST-II第2阶段，具有有效的主动抑制表面α背景。用CaWO $_4$棒代替金属夹持靶晶体，可实现内表面全光滑的探测器外壳。所提出的探测器（TUM40）提供了一个很好的阈值${\sim}\,0.60\,$ keV和$σ\,{\approx}\,0.090$ keV的分辨率（在2.60 $\,$ keV）。随着背景能级的显著降低，TUM40对自旋无关的WIMP-核子散射截面设置了严格的限制，并探测了WIMP质量低于3 $\,$ GeV/c $^2$的参数空间的新区域。在本文中，我们详细讨论了新的探测器设计和表面α事件拒绝。
2016-01-25 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
The TES-based Cryogenic AntiCoincidence Detector (CryoAC) of ATHENA X-IFU: a large area silicon microcalorimeter for background particles detection
本文介绍ATHENA X-IFU的CryoAC单像素原型测试，通过放射源校准及与旧原型符合测量，验证低能响应并区分实验室背景中的宇宙μ子与次级粒子信号。
2024-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Monte Carlo Comparisons to a Cryogenic Dark Matter Search Detector with low Transition-Edge-Sensor Transition Temperature
我们目前的声子准扩散和过渡边缘传感器（TES）的研究结果在一个大的，3英寸直径，1英寸厚[100]的高纯度锗晶体，在稀释冰箱的真空中冷却到50 mK，并暴露于59.5 keV的伽马射线从Am-241校准源。我们比较校准数据与蒙特卡罗的结果，其中包括声子准扩散和产生的声子产生的载流子，因为它们是漂移在整个检测器的电离读出通道。然后将声子能量解析到基于TES的声子读出通道中并输入到TES模拟器中。
2011-09-06 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Online triggers for supernova and pre-supernova neutrino detection with cryogenic detectors
超新星（SNe）是宇宙中最具能量的事件之一，但人们还远未完全理解。早期和迅速探测中微子是实现对这些事件的首次多信使观测的一次性机会。在这项工作中，我们提出了检测中微子产生之前（前SN）和SN期间，同时运行一个先进的低温探测器的前景。近年来低温探测器技术的进步和中微子-核相干弹性散射的发现为中微子探测提供了大量的机会。这种实验技术的优异能量分辨率与这种检测通道的高截面及其对所有中微子味道的同等灵敏度相结合，使得能够实现高灵敏度的厘米级中微子望远镜，如新提出的RES-NOVA实验。我们提出了一个详细的研究前SN和SN中微子信号的检测灵敏度，直接比较不同类别的测试统计量。虽然公认的泊松检验在最佳条件下通常提供最佳性能，但非参数递归间距积统计检验（RPS）对于在没有特定先验知识的情况下触发天体物理中微子信号更为稳健和理想。根据我们的统计测试的RES-NOVA实验是能够识别SN中微子信号在15 kpc的距离与95%的成功率，和pre-SN信号远至480 pc的预警时间为10 s的顺序。这些结果表明RPS的中微子信号的识别和RES-NOVA实验的物理范围的潜力。
2022-06-20 astro-ph.IM physics.ins-det
New application of superconductors: high sensitivity cryogenic light detectors
在本文中，我们描述了CALDER项目的现状，该项目正在开发基于超导体的超灵敏光探测器，用于低温应用。当我们向超导体施加交流电流时，库珀对振荡并获得动态电感，可以通过将超导体插入具有高品质因数的LC电路来测量。超导体中的相互作用会破坏库珀对，导致动态电感发生相当大的变化，从而影响LC电路的响应。对振幅和频率调制的连续监测允许以优异的灵敏度重建入射能量。这一概念是动力学电感探测器（KID）的基础，其特征在于多路复用读出的自然倾向（几个传感器可以被调谐到不同的谐振频率并耦合到同一条线），几个eV的分辨率，在宽温度范围内的稳定行为，以及易于制造。我们提出了由CALDER合作获得的结果与2 × 2平方厘米的基板采样1或4铝KID。我们表明，第一个原型的性能已经与其他常用的光探测器的竞争力，我们讨论了进一步改进的策略。
2016-04-12 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Light Dark Matter Search Using a Diamond Cryogenic Detector
本研究利用配备W-TES的CVD金刚石低温探测器，凭借16.8eV的低能量阈值，将暗物质与碳核弹性自旋无关相互作用的排除限质量下探至0.122GeV/c²，验证了金刚石作为暗物质直接探测靶材的潜力。
2023-10-09 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Instrumental development for Cryogenic sub-Hz cROss torsion bar detector with quantum NOn-demolition Speed meter (CHRONOS)
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Center for High Energy and High Field Physics (CHiP), National Central University（国立中央大学高能高场物理中心）；Department of Physics, National Central University（国立中央大学物理系）；Institute of Particle and Nuclear Studies, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构粒子与核研究部）；National Institute of Physics, University of the Philippines - Diliman（菲律宾大学迪利曼分校国家物理研究所）
CHRONOS旨在通过低温亚赫兹扭杆探测器探测中等质量黑洞合并产生的引力波，并探索约2Hz处的随机引力背景。
2026-04-07 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Development and validation of a cryogenic far-infrared diffraction grating spectrometer used to post-disperse the output from a Fourier transform spectrometer
针对远红外高灵敏度下光子噪声占主导的问题，研制了一款4K低温、工作于285-500μm的衍射光栅光谱仪，用于偏振FTS输出的后色散以降低光子噪声，并通过波长和偏振相关的响应、效率测量表征了其性能。
2024-01-30 astro-ph.IM physics.ins-det
CCAT-prime: Optical and cryogenic design of the 850 GHz module for Prime-Cam
Prime-Cam是Cerro Chajnantor Atacama Telescope-prime（CCAT-prime）设施的第一代仪器。Prime-Cam的850 $~$ GHz模块将探测所有仪器模块的最高频率。我们描述了850 $~$ GHz的光学系统之间的F $λ$间距，光束大小，像素灵敏度，和检测器计数的参数空间。我们提出了一个850 $~$ GHz的仪器模块CCAT总理的光学设计的优化。我们进一步描述了低温RF链设计的开发，以容纳$>$ 30条读出线，以读取低温测试台内的41，400个动态电感探测器（KID）。
2022-08-19 astro-ph.IM 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
Cryogenic microwave performance of silicon nitride and amorphous silicon deposited using low-temperature ICPCVD
本文针对超导探测器低温集成需求，表征 75 °C ICPCVD 沉积的 Si₃N₄、SiNₓ 和 α-Si 低温微波介电性能。
2024-09-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Pulsed ion deflection to overcome detector saturation in cryogenic ice sampling
Leiden University（莱顿大学）
针对低温冰紫外光解产物检测受探测器动态范围限制的问题，提出脉冲离子偏转法，通过精确控制偏转电压抑制丰度物种，将灵敏度提高30倍，成功测量复杂有机分子。
2026-09-17 astro-ph.GA astro-ph.IM
Design and Characterization of a Phonon-Mediated Cryogenic Particle Detector with an eV-Scale Threshold and 100 keV-Scale Dynamic Range
我们提出了一个低温声子敏感的1克硅探测器的设计和表征利用Neganov-Trofimov-Luke效应检测单电荷激发。该器件在无偏压下的声子能量分辨率为2.65（2）eV，在100 V偏压下的电荷分辨率为0.03对。采用连续读出数据采集系统和离线最佳滤波触发器，获得了9.2eV的阈值，触发频率为20 Hz量级。使用基于脉冲面积的能量估计器校准探测器的能量标度至120 keV。该装置的高性能使其能够应用于不同领域，其中需要优异的能量分辨率，低阈值，大动态范围，包括暗物质搜索，相干中微子-核散射的精密测量，电离产额测量。
2021-05-20 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Background rejection method for tens of TeV gamma-ray astronomy applicable to wide angle timing arrays
一个“膝状”近似的切伦科夫光横向分布函数，这是我们以前开发的，现在被用于高能量（数十和数百TeV）伽马射线天文学的背景抑制方法的实际任务。在这项工作中，我们实现这种技术的HiSCORE广角定时阵列组成的切伦科夫光探测器的间距为100米，覆盖0.2公里$^2$目前和5公里$^2$在未来。然而，它可以应用于其他类似的阵列。我们还表明，应用多变量的方法（其中3个参数的膝盖近似），使我们能够达到高水平的背景拒绝，但它强烈依赖于命中检测器的数量。
2017-02-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
Dark Matter Direct Detection With Low Temperature Detectors
低温探测器（LTD）提供最佳的信噪比性能，因此在当今可用的其他粒子探测技术中具有最低的能量阈值。这些探测器所提供的出色的背景抑制对于寻找暗物质相互作用所期望的非常罕见和非常低能量的反冲是必不可少的。此外，由于其非常好的逐事件背景抑制能力，LTD不严重依赖于自屏蔽来减轻放射性背景（与单片液体惰性气体探测器相比），因此它们可以更容易地原型化和测试基本探测器性能。本文综述了利用LTD技术进行的主要暗物质搜寻实验的现状和前景。
2013-07-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
