Dark Matter directional detection with MIMAC
定向探测是一种很有前途的直接暗物质搜索策略。在银道坐标系中，WIMP事件的核反冲径迹角分布应呈现各向异性。该策略需要测量具有约5 keV的阈值的反冲能量，并且3D反冲跟踪下降到几毫米。MIMAC项目以\textmu -TPC矩阵为基础，包括$CF_4$和$CHF_3$，正在开发中。2012年6月，在LSM（Modane的Souterrain）安装了一个双室原型。对前四个月数据采集的初步分析首次允许观察到来自$\mathrm{^{222}Rn}$子代的反冲。
2013-06-18 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Micromegas detector developments for MIMAC
MIMAC项目的目标是用定向TPC探测非重子暗物质。将描述Micromegas最近为构建大尺寸探测器所做的努力，特别是具有2维读出平面的10 $\times$ 10 cm $^2$的原型探测器的表征测量。将显示使用α粒子的径迹重建。
2011-09-12 astro-ph.IM physics.ins-det
First detection of tracks of radon progeny recoils by MIMAC
MIMAC实验是一个用于定向暗物质搜索的$μ$ -TPC矩阵项目。定向探测是一种基于测量由于太阳系相对于暗物质晕的运动而引起的WIMP通量各向异性的策略。MIMAC计划的主要目的是测量WIMP弹性散射产生的三维核反冲能量和方向。自2012年6月以来，一个双室原型在Modane地下实验室运行。本文首次报道了氡子体产生的核反冲的电离能和三维径迹观测。该测量显示了MIMAC探测器的能力，并为探索低能反冲方向性特征提供了可能性。
2017-06-20 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
MIMAC low energy electron-recoil discrimination measured with fast neutrons
MIMAC（MIcro-TPC MATERIAL of Chambers）是一个定向WIMP暗物质探测器项目。直接的暗物质实验需要高水平的电子/反冲鉴别来寻找由WIMP-核弹性散射产生的核反冲。在本文中，我们提出了一个原始的方法，电子事件拒绝的基础上，应用于实验数据采集单色中子场的多元分析。该分析表明，$10^5$抑制功率对于电子/反冲辨别是可达到的。此外，通过蒙特卡罗模拟估计效率，表明在考虑全能量范围的情况下，利用$86.49\pm 0.17$ \%的核反冲效率达到105电子排斥功率，并且在考虑5 keV的低阈值的情况下，利用$94.67\pm0.19$ \%的核反冲效率达到105电子排斥功率。
2016-07-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of a front end ASIC for Dark Matter directional detection with MIMAC
在MIMAC探测器项目的框架内，研制了一种用于定向探测非重子暗物质的前端专用集成电路（BiCMOS SiGe 0. 35 \mum）。该搜索策略需要用气态\muTPC对低能量（几keV）轨道进行3D重建。该前端ASIC的开发是该项目的一个关键点，允许3D轨道重建。每个ASIC用电荷前置放大器监控16个像素带，它们超过阈值的时间由电流鉴别器通过两个工作在320 MHz的串行LVDS链路实时提供。电荷在16个条带上相加并通过整形器提供。选择这些规格是为了构建自动触发电子设备。开发了一个采集板和相关软件，以验证这种方法的原型室。原型探测器提供了一个阳极，其中监测2 x 96条像素。
2010-04-13 astro-ph.IM
Reduction of $^{222}$Rn-induced Backgrounds in a Hermetic Dual-Phase Xenon Time Projection Chamber
$^{222}$ Rn从探测器表面的连续发射导致当前液体氙时间投影室（TPC）搜索暗物质的主要背景。下一代探测器的目标是达到中微子层，如DARWIN。$^{222}$ Rn感应背景可以使用密封TPC来降低，其中敏感目标体积与包含大部分Rn放射表面的检测器的其余部分机械分离。我们提出了一种密封TPC，主要遵循领先的氙气TPC的完善设计，并已成功运行了几个星期。通过按比例放大的结果达到达尔文规模，我们表明，密封TPC的概念可以减少$^{222}$ Rn浓度到所需的水平，即使有不完善的分离的卷。
2022-09-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Track length measurement of $^{19}$F$^+$ ions with the MIMAC Dark Matter directional detector prototype
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是暗物质的首选候选者之一。WIMPs应该与探测器的原子核相互作用。如果在直接探测实验中最终观察到一个强有力的信号，那么确认其银河系起源的最佳特征将是核反冲轨道方向。MIMAC合作开发了一种低压气体探测器，可提供核反冲的动能和三维径迹重建。在本文中，我们报告的第一次观测$^{19}$ F核径迹的$5$厘米漂移原型MIMAC探测器，在低动能范围内（$6$ - $26$ keV），使用专门开发的离子束设施。我们已经测量了反冲轨道的长度，并发现我们的测量和标准模拟之间的显着差异。为了理解这些差异，我们进行了一系列的补充实验和模拟，以研究扩散和最终系统学的影响。我们示出了一个意想不到的依赖性的读出的数量对应于施加到Micromegas检测器的$512\ \mathrm{μm}$间隙的电场上的轨道。我们已经介绍了，基于闪光ADC可观察的，校正，以重建物理的3D轨道长度的主要电子云提出这些校正背后的物理。我们表明，扩散和空间电荷效应需要考虑到解释测量和标准模拟之间的差异。这些测量和模拟可能会揭示一个新的光的高增益TPC电离信号一般，特别是在低能量。
2020-03-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Cathode signal in a TPC directional detector: implementation and validation measuring the drift velocity
低压气态TPC是非常适合的探测器，可以将核反冲的方向与银河系暗物质（DM）晕相关联。事实上，除了提供由于DM粒子在靶气体中的核上的弹性散射而导致的能量沉积的测量之外，它们还允许重建反冲核的轨道。为了排除源自漂移体积内的检测器材料的表面上的放射性衰变的背景事件，正在努力沿着垂直于阴极平面的轴精确地定位漂移体积中的径迹核反冲。在这里，我们报告的实施措施，在阴极上诱导的信号的运动的初级电子朝着阳极在MIMAC室。作为验证，我们进行了所考虑的气体混合物中的电子的漂移速度的独立测量，在时间上将阴极信号与阳极上的电子的到达时间的测量相关联。
2017-11-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of Negative-Ion TPC Using μ-PIC for Directional Dark Matter Search
负离子时间投影室（TPC）已被研究用于低速率和高分辨率的应用，如暗物质搜索实验。最近，在自触发TPC中实现了全体积基准化。这种创新技术证明了MWPC-TPC背景的显著减少。我们用μ-PIC+GEM系统研究了负离子TPC，在低压下用CS $_{2}$和SF $_{6}$气体获得了足够的气体增益。我们期望通过更好的电子设备来提高探测器的灵敏度和角分辨率。
2017-09-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Sealed operation, and circulation and purification of gas in the HARPO TPC
HARPO是一个时间投影室，用于演示MeV-GeV范围内的伽马射线望远镜和偏振计，用于未来的空间飞行任务。我们提出的TPC性能的演变超过五个月的密封模式操作，通过宇宙射线数据的分析，其次是快速和完全恢复的初始气体性质，使用一个轻量级的气体循环和净化系统。
2015-12-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Operation and performance of a dual-phase crystalline/vapor xenon time projection chamber
我们已经建立并运行了一个晶体/蒸汽氙TPC，目标是改善对暗物质的搜索。该仪器的动机是，β从氡衰变链衰变到基态目前限制了最先进的液体/蒸气氙实验。相比之下，由于氡链衰变的时间和能量特征，晶体氙靶具有标记和拒绝氡链背景的潜力。本文是第一个演示的晶体/蒸汽氙TPC与电致发光（气体增益）的电子信号读出。它还表明，在晶体氙的闪烁产额似乎是相同的，在液体氙，在以前的结果相反。
2022-03-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the 2.6 m tall two-phase xenon time projection chamber of Xenoscope
本文介绍了XLZD合作组提出的天体粒子物理观测站演示装置Xenoscope的2.6米高两相氙TPC的建造调试，实现了液态氙中长距离电子漂移演示等目标，并观测到宇宙缪子的光与电荷信号。
2025-02-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Optical transmittance measurements of sheet resistors for the $\rm {CF}_4$ scintillating light in a gaseous time-projection chamber
本文介绍了一种可重构$z$坐标的气体时间投影室（TPC），用于低放射性背景下的暗物质探测和$α$粒子成像。如果薄层电阻器具有对可见光的光学透射率，则具有薄层电阻器场笼的TPC显示出检测由轨道产生的电荷和光子的潜力，并且从这些信号之间的时间差确定漂移长度。在该研究中，对于使用$α$ -粒子源的$\rm {CF}_4$气体净化光，薄层电阻器的光学透射率被测量为$24.5\pm0.1_{\rm stat}\pm0.6_{\rm syst}\%$。当$\rm CF_4$气体中存在薄层电阻时，对于5.3 MeV的$α$，观察到光电子数为$\rm\sim20~p.e.$.然后，讨论了在近红外线下，使用多碱阴极光电管和SiPM探测器探测低能径迹时，需要观测到多少光电子。
2022-02-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
In situ measurement of the electron drift velocity for upcoming directional Dark Matter detectors
三维径迹重建是定向暗物质探测的关键问题，它需要精确的电子漂移速度信息。已知Magboltz模拟给出了该参数的良好评价。然而，在长时间尺度上在地下操作的大TPC的特征可以在于有效电子漂移速度，其可以不同于通过模拟评估的值。因此，需要对该关键参数进行原位测量，因为这是避免3D轨迹重建中的偏差的一种方式。提出了一种利用MIMAC探测器测量电子漂移速度的方法。它在两种气体混合物上进行了测试：CF4和CF4 + CHF3。选择后者作为MIMAC探测器，因为我们预计将CHF 3加入到纯CF 4中将降低电子漂移速度。这是定向暗物质的一个关键点，因为在保持气体混合物中几乎相同的氟含量的同时，将改进沿漂移场的轨迹采样。我们表明，在50毫巴的漂移速度减少了约5倍时，加入30%的CHF 3。
2014-01-28 astro-ph.IM physics.ins-det
A low-mass dark matter project, ALETHEIA: A Liquid hElium Time projection cHambEr In dArk matter
暗物质（DM）是当今基础物理学中需要理解和回答的最关键的问题之一。各种天文学和宇宙学技术的观测已经确定DM存在于宇宙，银河系和太阳系中。然而，在基础物理学的语言下对DM的理解仍在进行中。DM直接探测的目的是测试银河系DM粒子和地下探测器核子之间的相互作用截面。虽然弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是讨论最多的DM候选者，但空WIMPs的结论一直被该领域最令人信服的实验所解决。与实施液体氙或氩TPC（时间投影室）的高质量WIMP（10 GeV/c $^2$- 1 TeV/c $^2$）实验相比，低质量WIMP区域（100 s MeV/c $^2$ - 10 GeV/c $^2$）尚未得到充分利用。ALETHEIA实验的目的是用充满液态氦的TPC寻找低质量的WIMP。在本文中，我们将通过低质量DM的物理动机，ALETHEIA探测器的设计，一系列的R&D计划，应该启动，以解决液氦TPC的功能，和可能的分析渠道可用于DM搜索。我们在中国原子能科学研究院自行设计并自制了30 g液氦探测器样机. 2021年夏天，探测器成功降温至4.5K。当充入真空、1 atm氮气和液氮时，探测器的暗电流小于10 pA，外部电压高达17 kV/cm。
2021-11-21 astro-ph.IM hep-ex
Development of a Negative Ion Micro TPC Detector with SF$_{6}$ Gas for the Directional Dark Matter Search
研制了负离子微时间投影室（NI $μ$ TPC），并对其性能进行了研究。NI $μ$ TPC是一种新技术，能够测量自触发TPC的绝对$z$坐标。该技术提供了全基准化分析，这是不可能与传统的气态TPC，是有用的定向暗物质搜索方面的背景抑制和角分辨率的提高。开发的NI $μ$ TPC原型的检测体积为12.8 $\times$ 25.6 $\times$ 144 mm $^{3}$。使用SF $_{5}^{-}$的少数载波以16 mm的定位精度确定绝对$z$坐标。同时，成功重建了空间分辨率为130 $μ\rm{m}$的三维（3D）轨迹。这是第一次演示三维跟踪与绝对$z$坐标的检测，这是提高定向暗物质搜索灵敏度的重要一步。
2020-04-21 astro-ph.IM physics.ins-det
ALETHEIA: Hunting for Low-mass Dark Matter with Liquid Helium TPCs
暗物质（DM）是当今基础物理学中需要理解和回答的最关键的问题之一。各种天文学和宇宙学技术的观测强烈表明，DM存在于宇宙，银河系和太阳系中。然而，在基础物理学的语言下理解DM仍在进行中。DM直接探测测试银河DM粒子和地下探测器核子之间的相互作用截面。虽然弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是讨论最多的DM候选者，但该领域最有说服力的实验一直在解决零WIMPs的结论。相对地，与高质量WIMP（$\sim$ 10 GeV/c $^2$ - 10 TeV/c $^2$）相比，低质量WIMP区域（$\sim$ 10 MeV/c $^2$ - 10 GeV/c $^2$）尚未被充分开发。ALETHEIA（一个液态氦时间投影室）实验的目的是用充满液态氦的TPC（时间投影室）寻找低质量的WIMP。在本文中，我们通过该项目的物理动机，探测器的设计，研发计划，以及我们自2020年夏季启动以来所取得的进展。
2022-12-05 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
