Model Independent Approach to the Single Photoelectron Calibration of Photomultiplier Tubes
光电倍增管的精确校准在各种应用中是至关重要的，对于这些应用，需要知道探测到的光子的绝对数量或精确地确定信号的分辨率。传统的校准方法依赖于拟合的光电倍增管响应的低强度光源与解析近似的单光电子分布。我们发现，这种方法往往会导致有偏估计，由于无法准确地模拟完整的分布，特别是在低电荷值。我们提出了一个简单的统计方法来提取相关的单光电子校准参数（前两个中心矩），而不对潜在的单光电子分布的任何假设。我们说明了使用这种方法通过校准的滨松R11410光电倍增管和研究的准确性和精度的方法，使用蒙特卡罗模拟。该方法被发现有显着减少的偏见相比，传统的方法和工程在很宽的光强度范围内，使其适合于同时校准的大阵列的光电倍增管均匀照明可能是不可能的。
2017-06-18 astro-ph.IM physics.ins-det
An analytical model for photomultiplier tube calibration
本文提出一种用于光电倍增管标定的解析模型，推导了相关数学公式，并应用于R7081 Hamamatsu PMT的增益确定，为增益反卷积任务提供了有力的替代方案。
2023-11-23 hep-ex physics.ins-det
Calibration of Photomultiplier Tubes for the Fluorescence Detector of Telescope Array Experiment using a Rayleigh Scattered Laser Beam
我们进行了光度校准的光电倍增管（PMT）和读出电子用于新的荧光探测器的望远镜阵列（TA）实验使用瑞利散射光子从脉冲氮激光束。实验装置，测量程序，校准的结果进行了说明。校准的总系统不确定度估计为7.2%。一个额外的不确定度为3.7%的引入由校准的PMT从实验室到TA实验场所的运输。
2012-03-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Replacement of a Photomultiplier Tube with Silicon Photomultipliers for use in Safeguards Applications
我们在实验室环境中使用单个5.08x5.08-cm圆柱形碘化钠晶体比较了SiPM阵列和PMT的性能。光电倍增管（PMT）是最常用的设备，用于监测辐射检测目的的蒸发材料。该系统有时受限于PMT中的缺点，这些缺点可能降低其性能，包括温度依赖性和随磁场的变化。仪器工程还必须应对相对于活性闪烁体体积的潜在大体积、易碎性和高电压要求。一种可能的替代方案是硅光电倍增器（SiPM）阵列。使用5.04x5.04-cm sensL J系列SiPM阵列和7.62cm Hamamatsu PMT进行测量。我们演示了如何充分改变SiPM偏置，以消除在经常进行核保障工作的环境中遇到的温度变化的影响。最后，我们评估了一种方法，确定富集水平的${}^{235}U$在各种水平和屏蔽配置，使用PMT安装和SiPM安装闪烁体。
2020-01-22 physics.ins-det
Calibration of photomultipliers gain used in the J-PET detector
光电倍增管通常用于商业PET扫描仪中，作为将正电子-电子湮灭产生的伽马量子在闪烁体中产生的光转换为电信号的装置。为了正确分析所获得的电信号，必须知道光电倍增管增益曲线，因为即使在相同型号的光电倍增管之间，增益也可能显著不同。在这篇文章中，我们描述了单光电子方法用于光电倍增管的校准应用于J-PET扫描仪，一种新的PET探测器正在开发中的雅盖隆大学。介绍了几种R4998型滨松光电倍增管的校准方法，并给出了校准曲线和增益的实例。
2013-12-16 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Calibration Methods of Silicon Photomultiplier for JUNO-TAO Central Detector
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Nanjing University（南京大学）
本文提出基于电荷和时间信息的硅光电倍增管通道级校准方法，用于测量暗计数率、相对光电探测效率、时间偏移、增益和内部光学串扰，并通过模拟事件评估校准偏差，以提高探测器的精度和能量分辨率。
2026-08-03 physics.ins-det
PARISROC, a photomultiplier array readout chip
PARISROC是一个完整的读出芯片，在AMS硅锗0.35微米技术，光电倍增管阵列。它是一个前端电子ASIC，允许下一代中微子实验的无源采集。这些探测器安装在百万吨级的水箱中，需要非常大的光电探测面积。由法国国家研究机构资助的一项名为PMm2的研发计划提出，将非常大的光电探测表面分割成由16个连接到自主前端电子设备的光电倍增管组成的宏像素。ASIC允许无固件采集，仅通过网络将相关数据发送到中央数据存储器。这种数据管理大大降低了这些探测器的成本。本文介绍了一种前端电子专用集成电路PARISROC，它集成了完全独立的16个通道，具有可变增益，并提供了一个12位ADC和一个24位计数器的电荷和时间测量。
2009-12-15 physics.ins-det
PARISROC, a Photomultiplier Array Integrated Readout Chip
PARISROC是一个完整的读出芯片，采用AMS SiGe 0.35微米技术[1]，用于光电倍增管阵列。它允许下一代中微子实验的无源获取，它属于法国国家研究机构（ANR）资助的研发计划，称为PMm 2：高能物理和天体粒子中使用的光电探测器阵列的创新电子[2]（参考ANR-06-BLAN- 0186）。该ASIC集成了16个独立的自动触发通道，具有可变增益，并通过Wilkinson ADC和24位计数器提供电荷和时间测量。电荷测量应从1至300个光电子（p.e.）具有良好的线性度。时间测量允许使用10 MHz的24位计数器进行粗略时间测量，并在100 ns斜坡上进行精细时间测量，以实现1 ns的分辨率。ASIC仅通过网络电缆将相关数据发送到中央数据存储器。本文介绍了前端电子专用集成电路PARISROC。
2010-01-08 physics.ins-det
Calibration of photomultiplier tubes
本文提出基于离散傅里叶变换的数值方法标定光电倍增管，可在泊松均值所有阶上严格计算电荷响应函数，无需近似，并验证了其精度。
2023-07-06 hep-ex physics.ins-det
Photosensor Characterization for the Cherenkov Telescope Array: Silicon Photomultiplier versus Multi-Anode Photomultiplier Tube
自50多年前诞生以来，光电倍增管技术一直是大气切伦科夫望远镜成像技术的首选光电探测器。最近，新类型的光电传感器正在考虑下一代切伦科夫望远镜阵列。据设想，该阵列将部分由使用Schwarzschild-Couder双镜设计的望远镜组成，这种设计以前从未建造过，这显着改善了光学性能。这种新型光学设计的相机具有小的板尺度，使得能够使用紧凑的光电传感器。我们提出了一个广泛的和详细的研究被认为是这种望远镜设计的两个最有前途的设备：硅光电倍增器和多阳极光电倍增管。我们评估了他们最关键的性能特性成像伽马射线阵雨，我们提出了我们的结果在一个有凝聚力的方式，以明确评估的优势和劣势，这两种类型的设备必须提供的背景下，GeV-TeV的伽马射线天文学。
2013-08-06 astro-ph.IM physics.ins-det
The calibration system for the photomultiplier array of the SNO+ experiment
使用LED和光纤的光注入系统被设计用于SNOLAB的SNO+实验的光电倍增管阵列的校准和监测。用于稀有事件物理学的大体积、非分段、低背景探测器，例如多用途SNO+实验，需要一个校准系统，该系统允许精确和定期测量其光电倍增管阵列的性能参数，同时最大限度地减少放射性侵入的风险。为SNO+实施的设计使用一组光纤将来自外部LED的光脉冲注入检测器。本文介绍了这种光注入系统的设计、制造和安装，以及首次试运行情况。将蒙特卡罗模拟与调试测试结果进行了比较，确认系统满足性能要求。
2015-01-16 hep-ex physics.ins-det
Temperature-Dependent Calibration Procedures for the Silicon Photomultiplier Readout of the Cosmic Ray Veto Detector for the Mu2e Experiment
本文针对Mu2e实验宇宙线否决探测器SiPMs因未配备冷却系统而存在的温度依赖问题，提出了通过监测温度进行光产额修正的校准程序，并经专门实验与费米实验室生产探测器数据验证了其有效性。
2025-11-04 hep-ex physics.ins-det
PARISROC, a Photomultiplier Array Integrated Read Out Chip
PARISROC是一个完整的读出芯片，在AMS SiGe 0.35！m技术，用于光电倍增管阵列。它允许下一代中微子实验的无源获取，它属于由法国国家研究机构（ANR）资助的研发计划，称为PMm 2：？用于高能物理和天体粒子的光电探测器阵列的创新电子学？（参考ANR-06-BLAN-0186）。ASIC（专用集成电路）集成了16个独立的自动触发通道，具有可变增益，并通过Wilkinson ADC（模数转换器）和24位计数器提供电荷和时间测量。电荷测量应从1至300个光电子（p.e.）具有良好的线性度。时间测量允许使用10 MHz的24位计数器进行粗略时间测量，并在100 ns斜坡上进行精细时间测量，以实现1 ns的分辨率。ASIC仅通过网络电缆将相关数据发送到中央数据存储器。本文介绍了前端电子专用集成电路PARISROC。
2009-12-07 physics.ins-det
Calibration of The Extended Quadrahedral NaI(Tl) Spectrometer by Cosmic Muons
本文介绍了用宇宙μ子标定扩展四面体NaI（Tl）谱仪的结果。光谱仪的信号幅度和能量分辨率对光电倍增管处的电压和粒子在横向方向上进入光谱仪的入口点具有复杂的依赖性。当光电倍增管分压为U = 1150V时，在谱仪长度的90%处观察到均匀信号区，能量分辨率约为7%。
2020-03-30 hep-ex physics.ins-det
Performance of the Mass Testing Setup for Arrays of Silicon Photomultipliers in the TAO Experiment
本文介绍TAO实验中用于在-50C下批量表征4100个瓦片内约13万个SiPM的测试装置与方法，以实现1 MeV处2%的能量分辨率。
2024-02-08 physics.ins-det
Silicon photomultiplier arrays - a novel photon detector for a high resolution tracker produced at FBK-irst, Italy
在FBK-irst研制了一个硅光电倍增器（SiPM）阵列，它有32个通道，尺寸为8.0 x 1.1 mm^2。每个250 um宽的通道被细分为5 x 22个矩形排列的像素。这些传感器被开发用于读出模块化高分辨率的光纤跟踪器。关键属性，如击穿电压，增益和光子探测效率（PDE）被发现是均匀的SiPM阵列的所有32个通道。如果噪声特性和PDE得到改善，这可以使具有SiPM阵列读出的光纤跟踪器成为可用跟踪器技术的有希望的替代方案。
2009-03-23 hep-ex physics.ins-det
Suppression of the optical crosstalk in a multi-channel silicon photomultiplier array
提出并研究了一种利用光学滤波器抑制硅光电倍增器（SiPMs）光学串扰的方法。我们证明，附加吸收可见光带通滤波器的SiPM可以大大减少光学串扰。测量表明，近红外线的吸收对于实现这种抑制是重要的。所提出的技术可以很容易地应用于抑制SiPM中的光学串扰的情况下，过滤近红外线是兼容的应用。
2021-05-04 physics.ins-det physics.optics
Performance of a SensL-30035-16P Silicon Photomultiplier array at liquid argon temperature
下一代多吨级的稀有液体实验有独特的机会发现TeV级的暗物质粒子，在WIMP核子散射截面中达到10^-48 cm 2的灵敏度。一个先决条件是将放射性本底源减少到可以忽略不计的水平。这只有在超纯高效光电传感器可用于闪烁光读出时才有可能。目前的实验（如氙，LUX，黑暗，ArDM）使用低温光电倍增管作为光电传感器。硅光电倍增器阵列（SiPM阵列）是一种有吸引力的替代方案，它在单光子探测方面表现出无与伦比的性能。本文报道了SensL-30035- 16 P SiPM阵列和定制的低温前端板在液氩温度下的性能。
2016-01-06 hep-ex physics.ins-det
Development of a high-light-yield liquid argon detector using tetraphenyl butadiene and silicon photomultiplier array
为了提高液态Ar（LAr）探测器的光产额，我们优化了探测器表面四苯基丁二烯（TPB）的蒸发工艺，并测试了硅光电倍增器（SiPM），即硅通孔多像素光子计数器（TSV-MPPC，Hamamatsu Photonics K.K.）在LAr温度下。TPB将LAr散射（真空紫外光）转换为可见光，可由高灵敏度的光传感器检测。由于光产额取决于TPB的检测器的内表面上的沉积质量，我们构造了一个良好控制的TPB蒸发器，以确保再现性和测量的TPB沉积质量使用石英晶体微天平传感器。在优化TPB的沉积质量（在光电传感器窗口上30 $μg/cm^2$和在检测器壁上40 $μg/cm^2$）之后，光输出为12.8 $\pm$ ± 0.3 p.e./ keVee，对于TPB转换的光，使用具有大约30%的量子效率的PMT。我们还测试了低温耐受性的TSV-MPPC，这具有较高的光子探测效率，在LAr环境。TSV-MPPC对TPB转化的LAr荧光进行了检测，光检测效率超过50%。
2021-05-10 physics.ins-det
Lithium-loaded scintillators coupled to a custom-designed silicon photomultiplier array for neutron and gamma-ray detection
能够探测中子和伽马射线的闪烁体引起了相当大的兴趣。特别地，这种具有硅光电倍增器（SiPM）的放大器的使用使得能够实现低功率和紧凑几何形状的应用。三种类型的锂负载的制冷剂，CLYC，CLLB，和NaIL，已经用定制设计的SiPM阵列在-20至50 $^{\circ}$ C之间的温度下进行了测试。该阵列由4个6 × 6 mm $^2$ SiPM以2 × 2结构排列组成。脉冲形状鉴别用于中子和伽马鉴别。由于脉冲形状随温度变化，中子和伽马鉴别的质量随温度变化。此外，在高温下SiPM中较大的暗电流导致较差的能量分辨率和中子-伽马鉴别。将讨论耦合到定制SiPM阵列的三个闪烁器的能量分辨率和中子-伽马鉴别的比较。
2017-11-27 nucl-ex physics.ins-det
Scintillation detectors constructed with an optimized 2x2 silicon photomultiplier array
硅光电倍增管（SiPM）是光电倍增管（PMT）的一个很好的替代品，因为它们的增益和量子效率与PMT相当。然而，最大的单片SiPM仍然小于1 ~ cm $^2$。为了将SiPM与具有合理灵敏度的放大器一起使用，必须使用多个SiPM。在这项工作中，闪烁探测器的构建和测试与定制的2x2 SiPM阵列。通过执行Geant 4模拟来确定SiPM的布局和闪烁体的几何形状。已测试了边长为18 mm的立方NaI、CsI和CLYC。通过匹配阵列中SiPM的增益，闪烁探测器的输出在-20 ~50 ℃的温度范围内稳定。这些探测器的能量分辨率已被测量为温度的函数。此外，在相同的温度范围内，CLYC探测器的中子探测进行了研究。使用脉冲形状鉴别，中子可以被清楚地识别，而不需要$γ$光子的贡献。因此，这些探测器适合于部署在光谱个人辐射探测器（SPRD）。
2016-12-22 astro-ph.IM physics.ins-det
A High-resolution Scintillating Fiber Tracker With Silicon Photomultiplier Array Readout
我们提出了一个跟踪检测器的原型模块组成的多层0.25毫米直径的放大纤维，读出的线性阵列的硅光电倍增器。该模块的生产过程进行了描述和测量的光纤和读出设备的关键属性显示。五个模块已经受到了12 GeV/c质子/π介子测试束在欧洲核子研究中心。空间分辨率为0.05毫米，光产量超过20个检测到的光子每最小电离粒子已实现，在跟踪效率超过98.5%。进一步提高空间分辨率的可能的技术进行了讨论。
2010-11-01 hep-ex physics.ins-det
Qualification tests of 997 8-inch photomultiplier tubes for the water Cherenkov detector array of the LHAASO experiment
大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）正在中国四川省海子山海拔4410米处建造。其主要目标之一是通过其地面水切伦科夫探测器阵列（WCDA）调查北部天空的甚高能伽马射线源。北京滨松光子技术股份有限公司的900个8英寸光电倍增管（PMT）CR 365 -02-1。(BHP)安装在WCDA中，收集空气簇射粒子穿过水产生的切伦科夫光子。本文介绍了CR 365 -02-1型光电倍增管大动态范围基座的设计、光电倍增管批量测试系统的设计以及对997台光电倍增管的测试结果。
2021-03-26 hep-ex physics.ins-det
Common Iron Passive Magnetic Shielding for Scintillator Array Photomultiplier Tubes
Joint Institute for Nuclear Research（俄罗斯核联合研究所）；Institute of Nuclear Physics, Ministry of Energy of the Republic of Kazakhstan（哈萨克斯坦共和国能源部核物理研究所）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；Tsinghua University（清华大学）
本研究提出了一种通用铁被动磁屏蔽方案，用于减少闪烁体阵列光电倍增管受磁场干扰的影响，通过公共铁罩和穆金属圆柱体组合，有效保持了PMT的性能。
2026-01-04 nucl-ex physics.ins-det
Qualification Tests of 474 Photomultiplier Tubes for the Inner Detector of the Double Chooz Experiment
半球形10”光电倍增管（PMT）R7081，来自Hamamatsu Photonics K.K. (HPK)被用于粒子和天体粒子物理学的各种实验中。本文介绍了反应堆双中微子实验中474台光电倍增管的测试和标定。海德堡Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg（MPIK）的独特测试装置允许同时校准30个PMT，并表征单个光电子响应、渡越时间扩展、线性行为和饱和效应、光子探测效率和高压校准。
2011-05-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Photomultiplier Requirements and Pre-Calibration for the SABRE South Liquid Scintillator Veto
针对SABRE South暗物质探测实验的液体闪烁体反符合探测器，研究了Hamamatsu R5912耐油光电倍增管的需求、表征测试结果及低阈值运行方法，并通过原型验证了其对脉冲形状甄别技术的适配性。
2025-07-29 hep-ex physics.ins-det
Operation and first results of the NEXT-DEMO prototype using a silicon photomultiplier tracking array
NEXT-DEMO是一个高压氙气TPC，作为NEXT-100无中微子双β衰变实验的技术试验台和演示器。在其当前配置中，该设备完全实现NEXT-100设计概念。这是一种非对称TPC，其能量平面由光电倍增器制成，跟踪平面由涂有TPB的硅光电倍增器（SiPM）制成。这种新结构的探测器已被用于重建致密气体中电子的特征签名。展示识别MIP和“斑点”区域的能力。此外，SiPM跟踪平面允许定义一个大的基准区域，在该区域中，已经测量到在511 keV下1.82%FWHM的优异能量分辨率（在氙Qbetabeta下外推到0.83%的值）。
2013-06-07 physics.ins-det
A prototype for SANDD: A highly-segmented pulse-shape-sensitive plastic scintillator detector incorporating silicon photomultiplier arrays
我们报告的第一个清晰的观察中子/γ射线脉冲形状的灵敏度的一个完全仪表化的8 $\times$ 8阵列的塑料闪烁体段耦合到两个5厘米$\times$ 5厘米64通道SiPM阵列的一部分，为方向灵敏度设计的原型反中微子探测器模块的关键指标的研究。SANDD（分段式反中微子定向探测器）最终将包括一个由64个$^{6}$掺锂脉冲形状敏感闪烁体棒细长段组成的中心模块，每个闪烁体棒具有5.4 mm $\times$ 5.4 mm的正方形横截面，由相同材料的较大截面棒包围。可能影响SANDD中心模块性能的最重要指标是使用硅光电倍增器（SiPMs）的中子和伽马射线脉冲形状灵敏度、通过闪烁体棒多重性的粒子识别以及能量和位置分辨率。作为第一步，我们构建了一个原型探测器，使用两个64通道SiPM阵列和未掺杂的脉冲形状敏感的塑料闪烁体棒来研究中央SAND模块的性能。
2019-08-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Characterization of the photomultiplier tubes for the scintillation detectors of GRANDProto35 experiment
GRANDProto35是GRAND项目的第一阶段。它将由一个由35个无线电天线和24个闪烁探测器组成的阵列组成，无线电和闪烁子阵列独立触发。闪烁检测器阵列允许通过离线处理交叉检查所选择的无线电候选是否确实是空气簇射事件，从而定量地确定无线电阵列的检测效率。Hamamatsu R7725是闪烁探测器光电倍增管的候选产品。光电倍增管的性能直接影响闪烁探测器的时间分辨率、能量分辨率和动态探测范围，为了覆盖闪烁探测器的大动态范围，设计了具有双读出功能的光电倍增管分压电路。本文将详细介绍系统的设置、测量方法和结果。对光电倍增管的绝对增益、单电子能量分辨率、渡越时间扩展、线性动态范围和增益的温度依赖性进行了标定和研究。
2020-05-21 hep-ex physics.ins-det
Silicon Photomultipliers for Orbital Ultra High Energy Cosmic Ray Observation
硅光电倍增器基本单元附加相机（SiECA）的发展提供了关于将SiPM用于未来宇宙射线探测系统的广泛信息。我们提出了传感器读出开发的技术方面，利用由Xilinx FPGA控制的Weeroc的Citiroc ASIC芯片来处理和封装来自四个64通道Hamamatsu MPPC S13361阵列的事件，生成128帧事件，积分时间为2.5ms（参数基于JEM-EUSO几何形状，但可以很容易地调整）。凭借单光子计数能力，SiECA证明SiPM是未来设备中取代多阳极光电倍增管的可行传感器，特别是当高亮度曝光可能对基于MAPMT的系统造成潜在损害时。补充的技术方面，计算和分析方法的传感器阵列表征和深度设备平场。与使用MAPMT的均匀偏置相比，通过通道提供通道偏置，使用MPPC阵列的操作参数的微调允许检测器和信号均匀性的实质性改进。
2019-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Cryogenic operation of neutron-irradiated silicon photomultiplier arrays up to 1e14 neq/cm^2
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）
研究低温条件下中子辐照对硅光电倍增器阵列的影响，评估其在高辐射环境下的性能稳定性与可靠性。
2026-03-26 hep-ex physics.ins-det
Position-Sensitive Silicon Photomultiplier Array with Enhanced Position Reconstruction by means of a Deep Neural Network
Université de Genève（日内瓦大学）；Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Geneva University Hospital（日内瓦大学医院）；University of Groningen, University Medical Center Groningen（格罗宁根大学，格罗宁根大学医学中心）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Obuda University（奥比达大学）
本文利用深度神经网络提升硅光电倍增阵列的位置重建精度，显著提高分辨率和线性度，增强光子检测性能。
2026-03-06 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Cryogenic operation of silicon photomultiplier arrays
本文研究LHCb SciFi径迹探测器SiPM在LHC Run 4高辐射环境下的低温冷却方案，对FBK和Hamamatsu的SiPM阵列在100 K低温下测试并表征击穿电压、暗计数率、光子探测效率、增益和串扰等关键性能参数。
2025-02-04 hep-ex physics.ins-det
PMm2: large photomultipliers and innovative electronics for the next-generation neutrino experiments
下一代质子衰变和中微子实验，即超级神冈探测器之后的那些将在百万吨级水箱中进行的实验，将需要非常大的光电探测表面和大量的数据。即使使用大型半球形光电倍增管，预期的通道数量也应该达到数十万个。这里介绍了一个用于实施解决方案的资助研发计划。非常大的表面的光电探测分割在宏像素由16个半球形（12英寸）光电倍增管连接到一个自主的前端，其工作在一个无源数据采集模式。预期的数据传输速率是每根电缆5 Mb/s，这可以用现有技术实现。这种架构允许大大降低成本并促进工业化。本文档介绍了定义光电倍增管和电子器件要求的模拟和测量。一个原型的前端电子成功地测试了16个光电倍增管由一个单一的高电压供电，验证了内置的增益调节和校准原则。对光电倍增管玻璃的第一次测试和计算导致了对一种新的封装的研究，该封装针对10 bar的压力进行了优化，以维持高的水下压力。
2008-11-17 physics.ins-det
Silicon Photomultiplier Research and Development Studies for the Large Size Telescope of the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（CTA）是下一代大气切伦科夫望远镜成像设施;两个站点将覆盖两个半球。CTA将在甚高能伽马射线天文学中达到前所未有的灵敏度、能量和角分辨率。每个CTA阵列将包括四个大尺寸望远镜（LST），旨在覆盖CTA灵敏度的低能范围（$\sim$ 20 GeV至200 GeV）。在基线LST设计中，焦平面相机将配备265个光电探测器集群;每个集群将包括7个光电倍增管（PMT），入口窗口直径为1.5英寸。PMT设计基于成熟可靠的技术。最近，硅光电倍增器（SiPM）作为竞争者出现。目前，SiPM具有优点（例如，较低的工作电压和对高照明水平的耐受性）和缺点（例如，较高的电容和串扰率），但这种技术仍然很年轻，发展迅速。SiPM技术在光子探测效率和每平方毫米探测器面积的价格方面有很强的潜力优于PMT技术。虽然SiPM的优势已被证明适用于高密度、小尺寸的相机，但它尚未被证明适用于大面积相机，如LST相机。我们正在努力为LST相机开发基于SiPM的模块，考虑到可能的相机升级。我们将介绍我们正在探索的解决方案，以平衡具有竞争力的性能和对整体LST相机设计的最小影响。
2015-08-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Performance of new 8-inch photomultiplier tube used for the Tibet muon-detector array
自2014年以来，西藏AS $γ$合作在中国西藏建立了一个新的混合实验，以测量宽能量范围内“膝盖”周围宇宙射线的化学成分。它们包括一个高能空气簇射芯阵列（YAC-II），一个高密度空气簇射阵列（Tibet-III）和一个大型地下水切伦科夫μ子探测器阵列（MD）。为了获得低于$10^{16}$ eV的能量范围内的初级质子、氦和铁光谱及其“膝”位置，需要配备到MD单元的每个PMT根据蒙特卡罗模拟测量能够覆盖100 - $10^{6}$光电子（PE）的宽动态范围的光子数。本文首先比较了日本滨松公司的R5912-PMT和北京滨松公司的CR 365-PMT的特性。这是R5912-PMT和CR 365-PMT之间的首次比较。如果不存在严重的差异，我们将在每个MD单元中添加两个直径为8英寸的PMT以满足我们的要求，它们分别负责100 - 10000个PE和2000 - 1000000个PE的范围。也就是说，MD细胞预计能够测量超过6个数量级的μ子数量。
2016-03-10 hep-ex physics.ins-det
Characterization studies of Silicon Photomultipliers and crystals matrices for a novel time of flight PET detector
本文描述了一种新型正电子发射断层成像（PET）探测器，即EndoTOFPET-US系统的外板的晶体矩阵和硅光电倍增器阵列的表征。EndoTOFPET-US合作旨在将飞行时间PET与超声内窥镜集成在一种新型多模式设备中，能够支持前列腺和胰腺肿瘤新生物标志物的开发。探测器由两部分组成：安装在超声探头上的PET头和外部PET板。PET图像的1 mm空间分辨率这一具有挑战性的目标需要具有小晶体尺寸的探测器，因此需要高通道密度：由硅光电倍增器（SiPM）单独读出的4096个LYSO晶体构成外部板。这些部件的质量和性能必须在组装前进行评估。测量了SiPM的暗计数率、增益、击穿电压和相关噪声，而LYSO晶体在光产额和能量分辨率方面进行了评估。为了有效地减少PET图像中的噪声，伽马检测的高时间分辨率是强制性的。测量了所有与晶体组装的SiPM的符合时间分辨率（CTR），结果显示接近200 ps FWHM的要求目标的值。针对每个通道评估光输出以用于初步检测器校准，示出了针对511 keV相互作用在SiPM上发射的平均约1800个像素。最后，在511 keV的平均能量分辨率约为13%，足以有效的康普顿排斥。
2015-01-17 physics.ins-det
Laser calibration of the ATLAS Tile Calorimeter during LHC Run 2
本文介绍了ATLAS瓦片量能器在LHC Run 2期间采用的Laser II激光校准系统及其方法，实现了对9852个光电倍增管响应波动的校正，总不确定度为0.5%，并报告了相关监测与性能研究结果。
2023-07-05 hep-ex physics.ins-det
Pre-Production and Quality Assurance of the Mu2e Calorimeter Silicon Photomultipliers
Mu 2 e电磁量能计必须提供$\sim$ 100 MeV电子的能量、时间和位置的精确信息。它由1348个未掺杂的CsI晶体组成，每个晶体耦合到两个大面积的硅光电倍增器（SiPM）。一个模块化的和定制的SiPM布局组成的3 $\times$ 2阵列的6 $\times$ 6毫米$^2$ UV扩展单片SiPM已开发，以满足Mu 2 e量热计的要求和150个原型的预生产已采购的三个国际公司（滨松，SensL和Advansid）。对第一批光电传感器进行了详细的质量保证过程：已确定每个SiPM阵列的每个单片电池的击穿电压、增益、猝灭时间、暗电流和光子检测效率（PDE）。每个供应商的一个样品已暴露于高达$\sim$ 8.5~ $\times$ ~10 $^{11}$ 1 MeV（Si）当量的中子通量。n/cm $^{2}$，并且已经观察到暗电流的线性增加高达几十mA。为验证平均失效时间（MTTF）是否大于$\sim$ 10 $^{6}$小时，每个供应商的其他5件样品均接受了加速老化。
2017-12-13 hep-ex physics.ins-det
Gain and phase calibration of sensor arrays from ambient noise by cross-spectral measurements fitting
我们解决的问题，盲增益和相位校准的传感器阵列从环境噪声。主要动机是通过避免复杂的程序设置来简化校准过程。我们表明，计算样本的协方差矩阵在扩散场是足够的恢复复杂的增益。为此，我们制定了一个非凸最小二乘问题的样本和模型协方差的基础上。我们提出用低秩矩阵近似的方法来求解，并相应地导出了两个有效的近似算法。第一个解决的问题修改与凸松弛，以确保解决方案是一个全球性的最小值，和第二个直接解决初始的非凸问题。根据不同的传感配置，我们研究了所提出的算法的效率的数值和实验结果。这些表明，有效的校准高度依赖于测量如何相关。也就是说，在场被空间过采样时更准确地实现估计。
2023-02-17 physics.ins-det
The first dual-phase xenon TPC equipped with silicon photomultipliers and characterisation with $^{37}$Ar
第一次，一个小型的双相（液体/气体）氙时间投影室配备了一个顶部阵列的硅光电倍增器的光和电荷读出。在这里，我们详细描述了仪器，以及数据处理和事件位置重建算法。我们在水平面上获得了~1.5 mm的空间分辨率。为了验证检测器的性能，我们显示校准数据与内部$^{83\text{m}}$ Kr和$^{37}$ Ar源，我们详细介绍了后者的生产以及其引入系统。我们最后比较观察到的光和电荷产量下降到电子反冲能量为2.82千电子伏的预测的基础上NEST v2.0。
2021-11-01 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Characterization of two SiPM arrays from Hamamatsu and Onsemi for liquid argon detector
针对液氩探测器中紧凑型SiPM阵列及低温电子学设计不足的问题，本文开发了可在87 K下驱动1英寸4×4 SiPM阵列的低功耗读出系统，并系统测量了滨松与安森美两款阵列的关键性能，验证了设计可行性。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
Front-end electronics development of large-area SiPM arrays for high-precision single-photon time measurement
针对TRIDENT混合数字光学模块中大面积SiPM时间分辨率退化问题，本文提出串并联差分输出SiPM阵列及高速前置放大与多通道求和电路，在单通道实现约300 ps FWHM的单光子时间分辨率。
2024-06-07 hep-ex physics.ins-det
On-sky calibration of a SKA1-low station in the presence of mutual coupling
本文讨论了平方公里阵（SKA）相控孔径阵站模拟链的校准，使用嵌入式元件方向图（阵列中每个天线一个，从而考虑互耦的全部影响）或平均元件方向图来生成模型矢量。该阵列由256个对数周期偶极子阵列天线组成。实现了能够生成这种每基线模型可见性相关矩阵的模拟器，其允许使用StEFCal（统计高效和快速校准）与两种模式类型直接比较校准结果。使用模拟器生成的模型vibration与StEFCal校准阵列是成功的，因此构成了一个可能的例行校准的SKA相位孔径阵列站。此外，结果表明，有没有显着的优势，在校准与嵌入式元件模式，与StEFCal成功地检索类似的每元素系数与模型vibration生成的模式类型。这对于减轻校准的计算成本，特别是对于考虑实时校准策略，是非常重要的。为演示目的，使用了来自西澳大利亚州的AAVS-1（孔径阵列验证系统1）原型站的数据。
2020-05-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Time calibration with atmospheric muon tracks in the ANTARES neutrino telescope
ANTARES实验由分布在12条线上的光电倍增管阵列组成，位于地中海深处的水下。它寻找天体物理学中微子，收集由带电粒子（主要是μ子）引起的切伦科夫光，这些粒子是在探测器周围的中微子相互作用中产生的。由于在能量为$\sim$ 10 TeV时，μ子和入射中微子几乎是共线的，因此可以将ANTARES探测器用作中微子望远镜，并从精确重建μ子轨迹开始识别天空中的中微子源。为了得到这个结果，切伦科夫光子的到达时间必须精确测量。本文介绍了一种能使仪器达到最佳性能所需精度的时间校准方法。利用ANTARES探测器重建的大气μ子径迹，确定了光电倍增管之间的相对时间偏差。目前，这种方法被用来获得时间校准常数的光电倍增管在不同的线在0.5纳秒的精度水平。它也已被验证用于校准同一条线上的光电倍增管，使用LED和激光设备的系统。
2015-07-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Laser Calibration System for Time of Flight Scintillator Arrays
研制了一套用于飞行时间探测器阵列的激光定标系统。该系统包括小型和大型闪烁体阵列的设置。在测试台表征之后，该激光系统最近在托马斯杰斐逊国家加速器设施的实验大厅B投入使用，用于新的后向角中子探测器（BAND）闪烁体阵列。该系统成功地提供了时间游走校正，绝对时间校准，和飞行时间漂移校正的带内的校准器。这展示了该系统在高精度TOF探测器上的普遍适用性。
2020-05-21 nucl-ex physics.ins-det
Proof-of-principle measurements with a liquid-scintillator detector using wavelength-shifting optical modules
基于测试束测量，我们研究了液体闪烁体探测器的响应，该探测器配备有波长偏移光学模块，该模块被提出用于例如IceCube实验和SHiP实验，并且绝热光导被观察到由光电倍增管或由硅光电倍增器的阵列。我们报告的效率，时间分辨率和探测器对不同粒子类型的响应，并指出潜在的方法来提高探测器的性能。
2018-12-16 hep-ex physics.ins-det
Iterative reconstruction of SiPM light response functions in a square-shaped compact gamma camera
具有正方形单片闪烁体晶体和硅光电倍增器（SiPM）阵列的紧凑型伽马相机正在积极地开发用于诸如小动物成像、癌症诊断和放射性示踪剂引导的外科手术的领域中的应用。位置重建的统计方法，这是潜在的优于传统的质心方法，需要准确的知识，每个光电倍增管的空间响应。使用两个蒙特卡罗模拟和实验数据获得的相机原型，我们表明，所有的光电倍增管（光响应函数）的空间响应可以参数化与轴对称函数迭代获得的洪水场照射数据。该研究使用配备有30 x 30 x 2 mm3 LYSO晶体和8 x 8 SiPM阵列的相机原型进行，用于140 keV伽马射线。模拟表明，使用迭代方法获得的响应，用极大似然方法重建的图像仅表现出微小的失真：在22 x 22 mm 2的中心区域，X和Y方向上重建的位置与真实位置之间的平均差异不超过0.2 mm，在相机的外围不超过0.4 mm。一个类似的水平的图像失真的实验与相机原型。
2016-10-09 physics.ins-det physics.med-ph
An innovative silicon photomultiplier digitizing camera for gamma-ray astronomy
单镜小型望远镜（SST-1 M）是切伦科夫望远镜阵列（CTA）项目中三个小型望远镜（SST）的设计之一。SST-1 M将配备一个4米直径的分段反射镜盘和一个基于硅光电倍增器（SiPM）的创新型全数码相机。由于SST子阵列将由多达70台望远镜组成，因此面临的挑战不仅是建造一台性能优异的望远镜，而且还要对其进行设计，以便其组件可以由工业界进行调试，组装和测试。在本文中，我们审查的基本步骤，导致SST-1 M相机的设计概念和正在进行的第一个原型的实现，重点是光电探测器平面和相机的读出和触发部分采用的创新解决方案。此外，我们报告的实验室测量结果的真实规模的元素，验证相机的设计，并表明它是能够匹配CTA的要求，操作到高月光背景条件。
2016-07-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Data-Driven Calibration of Large Liquid Detectors with Unsupervised Learning
University of Oxford（牛津大学）
本文提出利用无监督深度学习从物理数据中提取光电倍增管校准时间常数，通过简化光学光子传输物理模型和自动微分框架实现大规模回归。
2026-06-16 hep-ex physics.ins-det
Online charge calibration of LHAASO-WCDA---a study with the engineering array
LHAASO-WCDA是计划在中国云南省香格里拉建造的大型地基水切伦科夫探测器阵列。作为LHAASO项目的一个重要组成部分，LHAASO-WCDA的主要目的是调查北部天空的甚高能（100 GeV以上）伽马射线源。为了更好地了解水切伦科夫技术和研究工程问题，我们在羊八井实验场附近建造了一个9单元探测器阵列。利用该阵列，研究了光电倍增管低量程和高量程的电荷校准方法，结果表明，可以达到很高的精度。这些校准方法建议在未来的LHAASO-WCDA项目中应用。
2013-04-18 hep-ex physics.ins-det
Development of a compact transmitter array for the acoustic neutrino detection calibration
参量声源技术已广泛应用于声学的各个领域，特别是在水声领域，其目标是获得指向性很强的换能器。在本文中，我们提出了不同的研究和发展，在过去几年中，开发一个紧凑的声学校准器，允许发射声学中微子样的信号，目标是校准阵列的声学接收器传感器，以检测超高能中微子。
2011-12-12 astro-ph.IM physics.ins-det
The detector calibration system for the CUORE cryogenic bolometer array
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个吨级低温实验，旨在寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变和其他罕见事件。CUORE探测器由988 TeO $_2$测辐射热计组成，在Gran Sasso的Nazionali地下稀释冰箱中以10 mK的温度运行。候选事件通过精确测量其能量来识别。探测器的绝对能量响应是通过使用伽马源定期校准每个单独的测辐射热计来建立的。CUORE测辐射热计阵列的密集配置与探测器周围的广泛屏蔽相结合，需要在阵列本身内放置校准源。CUORE探测器校准系统设计用于将放射源插入低温恒温器并将其从低温恒温器中取出，同时遵守严格的热负荷，放射性纯度和实验操作要求。本文介绍了设计，调试和性能的这种新的源校准部署系统的超低温环境。
2016-11-23 nucl-ex physics.ins-det
A Light Calibration System for the ProtoDUNE-DP Detector
设计并验证了一种用于ProtoDUNE双相光子探测系统（PDS）的基于LED的光纤定标系统。ProtoDUNE-DP是一个6x6 x6 m3的液态氩时间投影室，目前正在安装在欧洲核子研究中心的中微子平台上。PDS基于36个8英寸的光电倍增管（PMT），将允许触发宇宙射线。该系统作为最终DUNE DP远探测器PDS的原型，其中PDS还具有允许非束流物理的3D事件重建的功能。为此目的，期望均衡的PMT响应以允许对所有PMT组使用相同的阈值定义，从而简化触发效率的确定。本文所描述的光校准系统的开发，以提供这一点，并监测PMT的性能在现场。
2019-03-10 hep-ex physics.ins-det
