Extra-large crystal emulsion detectors for future large-scale experiments
感光乳剂是粒子探测器中空间分辨率最高的一种粒子跟踪装置。对于某些应用，例如μ子射线照相术，需要大型探测器。因此，必须通过自动光学显微镜分析巨大的表面。提高读出速度是使这些应用成为可能的关键点，而具有更大尺寸晶体的新型照相乳剂的可用性是追求这一计划的一种方式。这将允许较低的放大倍率的显微镜，随之而来的更大的视野，导致更快的数据分析。在此框架下，我们开发了晶体尺寸为600-1000 nm的新型乳剂探测器，即比传统的大3-5倍，允许25倍的数据读取速度。新的感光乳剂显示出足够的感光度和良好的信噪比。拟议的发展为该技术的未来大规模应用开辟了道路，例如冰川岩石的3D成像或未来的中微子实验。
2016-02-11 physics.ins-det
Proton Radiography in Background Magnetic Fields
质子射线照相术在高能量密度物理实验中作为电场和磁场的诊断方法已被证明越来越成功。大多数实验使用质子束中具有宽能量范围的靶法向鞘层加速源，因为速度扩展可以帮助区分电场和磁场，并在Single Shot中提供时间历史。然而，在强背景场的磁化等离子体实验中，宽带质子谱导致束的速度扩展相关位移和射线照片的显着模糊。我们描述了这种模糊的起源，并展示了如何将其从实验测量中去除，我们概述了这种去卷积成功的条件。作为一个例子，我们应用这种方法的磁化等离子体实验，使用的背景磁场为3 T。质子束的强烈位移和能量扩散将空间分辨率从数十微米降低到几毫米。应用反卷积程序，显示分辨率优于100微米的射线照片的准确恢复，使得能够恢复路径积分磁场的更准确估计。这项工作扩展了精确的质子射线照相的一类实验与显着的背景磁场，特别是那些实验与外加磁场。
2021-07-15 physics.ins-det physics.plasm-ph
First experimental time-of-flight-based proton radiography using low gain avalanche diodes
本研究首次基于低增益雪崩二极管（LGAD）构建飞行时间离子CT（Sandwich TOF-iCT）演示装置，无需剩余能量探测器即可测定相对阻止本领，成功采集首幅TOF质子射线图像，为临床应用奠定基础。
2023-12-22 physics.ins-det physics.med-ph
First measurement of $\barν_μ$ and $ν_μ$ charged-current inclusive interactions on water using a nuclear emulsion detector
本文报道了在NINJA实验中用核乳胶探测器测量的水靶上带电电流包含$\barν_μ$和$ν_μ$相互作用的μ子、带电π子和质子的径迹多重性和运动学。一个3公斤的水目标暴露于T2 K反中微子增强束，平均能量为1.3 GeV。由于核乳胶的高粒度，中微子-水相互作用中动量低至200 MeV/ $c$的质子被探测到。我们发现观测数据和模型预测的所有运动学分布的带电π介子的数量以外的良好协议。这些结果表明，与核乳胶测量，以改善中微子相互作用模型的能力。
2020-10-16 hep-ex physics.ins-det
Track reconstruction and matching between emulsion and silicon pixel detectors for the SHiP-charm experiment
2018年7月，在CERN SPS对SHiP的Charm截面测量进行了优化。在H4质子束线的歌利亚磁铁前安装了一个沉重的移动靶，靶上装有核乳胶胶片，后面跟着一个硅像素跟踪器。在磁铁后面，放置了光纤、漂移管和RPC探测器。此次运行的目的是验证测量的可行性，开发所需的分析工具并微调探测器布局。本文介绍了像素跟踪器中的航迹重建和运动乳胶探测器中的航迹匹配。像素检测器的性能符合预期，并表明，经过适当的对齐，顶点匹配率达到87%。
2022-02-22 physics.ins-det
Reconstruction of 400 GeV/c proton interactions with the SHiP-charm project
SHiP-charm项目利用核乳胶与电子探测器混合装置，在CERN SPS 400 GeV/c质子厚靶实验中成功重建质子相互作用顶点，验证了在强子与电磁簇射主导的复杂背景下探测粲粒子产生的能力。
2024-06-07 hep-ex physics.ins-det
Development of New Tracking Detector with Fine-grained Nuclear Emulsion for sub-MeV Neutron Measurement
在这项研究中，我们已经开发出一种新的亚MeV中子探测器，具有高的位置分辨率，能量分辨率，方向灵敏度，和低背景。该探测器是基于一种超细颗粒的核乳胶，称为纳米成像跟踪器（NIT），它能够通过亚微米精度的拓扑分析来检测中子引起的质子反冲作为轨道。我们使用了一种NIT，其具有分散在明胶中的（98 ± 10）nm尺寸的AgBr：I晶体。首先，我们对NIT装置探测亚MeV核聚变单色中子的性能进行了标定，对大于2 μ m的反冲质子径迹的探测效率始终为100%（1 σ下限为83%），与人工分析的预期一致。后坐能量和角度分布与运动学预期吻合较好。利用它们重建了一次中子能量，在540 keV处用半高宽估算了一次中子能量为42%。此外，我们展示了新开发的一个自动跟踪识别系统，专用于跟踪范围超过几微米。识别率为（74 ± 4）%，后坐能量和角度分布与人工分析结果吻合较好。最后，它表明了对伽马射线的非常高的抑制能力。
2021-01-29 physics.ins-det
Energy deposition on nuclear emulsion by slow recoil ions for directional dark matter searches
本文计算了5 - 200 keV的C离子和5 - 600 keV的Kr离子在核乳胶上沉积的电子能量，并与快离子沉积的电子能量进行了比较，为设计和建造定向暗物质搜寻的细颗粒核乳胶提供了依据。核猝灭因子和电子LET（线性能量转移），沿离子轨道沉积的特定电子能量，进行了评估。对重离子径迹结构的核心和半影进行了修正，以理解由暗物质候选者WIMP产生的反冲离子撞击核乳胶中AgBr晶体的核所产生的径迹。本文还研究了$α$ -衰变产生的100 - 180~keV重反冲离子Pb离子。此外，考虑到地下实验室中本底中子的影响，还计算了25 - 80 keV质子离子的径迹结构。
2019-05-16 hep-ex physics.ins-det
Development of a proton Computed Tomography Detector System
计算机断层扫描是对人体内异常组织进行成像的最有前途的新方法之一。断层扫描还用于在放射治疗前准确定位患者。强子疗法治疗癌症已成为最有利和安全的选择之一。为了充分利用强子疗法的优点，有必要进行强子照相。本文介绍了质子计算机断层成像系统的研制。我们的第二代质子层析成像系统由两个上游和两个下游的纤维作为活性材料和范围探测器组成的塑料反射器组成的跟踪器。我们目前的探测器系统，读出电子，数据采集系统以及整个系统的调试的细节。我们还提出了初步的结果，从测试光束的范围探测器。
2015-10-01 physics.ins-det physics.med-ph
Environmental sub-MeV neutron measurement at the Gran Sasso surface laboratory with a super-fine-grained nuclear emulsion detector
环境中子的测量在寻找新的物理学（如暗物质粒子）方面尤为重要，因为中子构成了一个通常不可约的背景源。在亚MeV尺度下测量中子能谱在技术上是困难的，因为它需要非常好的能量分辨率和非常高的$γ$射线抑制功率。在这项研究中，我们使用了一种超细颗粒的核乳胶，称为纳米成像跟踪器（NIT），作为中子探测器。中子的主要目标是乳胶膜的氢（质子）含量。通过拓扑分析，中子散射引起的质子反冲可以被检测为亚微米精度的轨道。这种方法显示出极高的$γ$射线抑制能力，在$5 \times 10^7 ~ γ/\rm{cm}^2$的水平，这相当于5年的环境$γ$射线的积累，和一个非常好的能量和方向分辨率，即使在亚MeV的能量区域。为了在充分统计的情况下进行测量，我们升级了自动扫描系统，以实现250 g/年/机器的速度。我们用880 keV单色中子校准了该系统的探测器性能：发现所有相关运动学变量与预期非常一致。将开发的方法应用于INFN Gran Sasso表面实验室暴露的样品，首次测量了质子能量范围在0.25至1 MeV（对应于中子能量范围在0.25至10 MeV之间）的$(7.6 \pm 1.7) \times 10^{-3} \rm{cm}^{-2} \rm{s}^{-1}$通量的亚MeV环境中子，与预测一致。中子能量和方向分布也显示出良好的一致性。
2022-09-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Development of proton beam irradiation system for the NA65/DsTau experiment
针对NA65/DsTau实验对质子束均匀辐照的需求，研制了target mover系统，在2021年运行中实现了质子密度0.98 cm⁻²、涨落2.0±0.3%的高均匀性辐照。
2024-04-03 physics.ins-det
SHiP: a new facility with a dedicated detector for studying $ν_τ$ properties and nucleon structure functions
SHIP是一种新的通用固定目标设施，由CERN SPS加速器提出。在五年内，400 GeV/c动量的$2\times 10^{20}$质子将被倾倒在钼靶上。在靶的下游放置一个探测器，就可以对质量低于O（10）GeV/c $^2$的长寿命粒子进行探测，这在标准模型的几个扩展中已经有预见。另一个专用探测器将允许研究活动中微子截面和角分布。中微子探测器由一个乳胶靶组成，基于OPERA实验中卓有成效地采用的乳胶云室技术。乳胶云室将被放置在一个磁场中，与所谓的紧凑型乳胶光谱仪，几厘米厚的腔室的电荷和强子的动量测量。这将提供强子τ衰变通道中的轻子数测量。探测器将是混合型的，使用核乳胶和电子探测器来记录事件的时间戳和测量μ子动量。μ子系统也将基于OPERA实验中使用的设计。
2016-09-15 hep-ex physics.ins-det
The Preparation Status and Plan for the Next Physics Run of the NINJA Experiment
NINJA实验为2025—2026年第三次物理运行准备约130 kg水靶，并开发覆盖1.3 m×1.4 m、含散射体的新型单片塑料闪烁体径迹探测器，以利用时间和位置信息区分宇宙射线背景与中微子径迹。
2025-01-07 hep-ex physics.ins-det
Proton radiographs using position-sensitive silicon detectors and high-resolution scintillators
质子治疗是目前在全球范围内发展的癌症治疗技术。相对于传统的X射线和$γ$射线放射治疗，它提供了优势，特别是更好地控制剂量沉积，从而允许在治疗中达到更高的一致性。因此，它对周围健康组织造成的损害较小，次要影响也较小。然而，为了充分利用其潜力，需要改进治疗计划和剂量验证。提出了一种新的质子计算机断层成像扫描仪样机，为质子治疗设计更准确、精确的治疗计划。在这里，使用100 MeV的质子束在建设银行在克拉科夫（波兰）的设施进行的实验获得的结果。质子射线照片的PMMA样品的50毫米厚的空间图案在铝。研究了它们的特性，包括尺寸的再现、空间分辨率和对不同材料的灵敏度。他们展示了该系统产生质子图像的能力。高达2 mm的结构被很好地解析，并且系统的灵敏度足以区分10 mm厚度的铝或PMMA。这是在将来作为质子CT扫描仪进行测试之前确认该器械作为质子X射线摄影扫描仪的第一步。
2021-11-16 physics.app-ph physics.ins-det physics.med-ph
A single radiation hard pixel detector for proton dosimetry, imaging, energy resolution and beam monitoring
Ruhr-University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；West German Proton Therapy Centre Essen（西德质子治疗中心埃森）
该研究提出氮化镓像素探测器作为多功能平台，可实现质子剂量测定、成像、能量分辨率及束流监测，其具备高线性度、低信号均匀性、高辐射硬度等性能，可满足质子治疗相关需求。
2026-10-15 physics.ins-det physics.med-ph
Reconstruction and Performance Evaluation of FASER's Emulsion Detector at the LHC
本文介绍了FASERν乳胶探测器的重建与性能评估，通过开发专用对准与径迹重建算法应对极高径迹密度挑战，实现了0.3微米对准精度，从而在TeV能量范围内实现精确中微子测量。
2025-05-02 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a novel proton-CT scanner based on Silicon and LaBr$_3$(Ce) detectors
本文表征一种基于硅径迹探测器与 LaBr$_3$(Ce) 闪烁体的新型质子 CT 扫描仪，通过模体多角度照射、FBP 重建验证其空间分辨率和 RSP 成像能力。
2024-05-08 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
