Gas Electron Multiplier detectors with high reliability and stability
提出并测试了金属丝电极和金属电极之间填充气体的气体电子倍增管探测器。这些气体电子倍增器的主要优势相比，标准的，包括其增加的稳定性和可靠性。测试的实验结果，这种探测器的电极之间的间隙为1和3毫米的报告。结果表明，气体电子倍增器的最佳填充气体为氖，并加入少量猝灭气体（如~ 100 ppm的（N2+H2O））。在GEM电极之间的小电势差下，在比例区域中不存在流光放电的情况下，与其它气体相比，这种填充提供了最大的比例倍增系数。本文还介绍了用Ne、Ar、Ar+ CH_4和Ar+1%Ar作阴极和连续阳极的多通道气体电子倍增器的工作情况。根据实验观测，对流光的形成机理作了解释。
2010-12-21 physics.ins-det
First demonstration of a bubble-assisted Liquid Hole Multiplier operation in liquid argon
我们证明，时间，气泡辅助液孔倍增器（LHM）在液氩中的操作。LHM对辐射诱导电离电子和初级闪烁光子都敏感，由浸没在惰性液体中的穿孔电极组成，下面捕获稳定的气泡。沉积在液体中的电子或从电极表面上的光电阴极发射的微膨胀诱导的光电子被收集到空穴中;在穿过液体-气体界面后，它们在气泡内诱导电致发光。经过验证，在以前的作品中的LHM概念在液态氙，我们在这里提供第一个初步的结果，其操作在液态氩。我们证明了厚气体电子倍增器（THGEM）电极下的气泡遏制，并提供检测器对α粒子的响应，记录与SiPM -在电致发光和适度的气体倍增;成像能力也得到了证明。
2019-09-26 physics.ins-det
A multi-channel wire gas electron multiplier
开发了一种用于多通道金属丝气体倍增器的电极的新颖且相对简单的生产方法。两个修改的乘法器已被测试：与倍增的电子之间的两个线电极，MWGEM，和之间的线电极和连续阳极，MWCAT。对于两个MWGEM和MWCAT探测器，充满氖的压力下的760托和β粒子（Ni-63）照射，电子的比例倍增系数高达10000。对于α粒子（Pu-239）辐照的MWGEM探测器，获得了300的比例倍增系数。据观察，在对比的GEM探测器，由穿孔的金属包覆的塑料箔，在MWGEM的放电不破坏它的电极，即使对于以上的电位放电的阈值。本文还介绍了充Ar、Ar+ CH_4和Ar+1%CH_4的MWCAT的运行结果。
2010-03-05 physics.acc-ph physics.ins-det
Bubble-assisted Liquid Hole Multipliers in LXe and LAr: towards "local dual-phase TPCs"
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是一种新型的在贵液时间投影室中联合探测电离电子和闪烁光子的概念。它由一个浸在惰性液体中的穿孔电极组成，加热丝在下面产生稳定的气泡。液体中的辐射诱导电离电子漂移到电极的孔中，并穿过液体-蒸汽界面进入气泡，在气泡中它们诱导电致发光（EL）。电极的顶面可选地涂覆有CsI光电阴极;辐射诱导的UV闪烁光子提取以类似方式诱导EL的光电子。用光电传感器阵列（例如SiPM）记录的EL光子提供事件定位。我们提出的LHM的基本原理，并总结了LHM和LAr的结果。
2019-12-23 physics.ins-det
Demonstration of 255-kV high-voltage generation with a Cavallo multiplier system
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究针对低温精密测量中传统高压馈通不可行的问题，开发卡瓦洛静电倍增器。通过机械平移电极和定制旋转场强计，在约600托SF₆中实现了从25 kV输入到约255 kV输出，证明其为可行的低电流原位高压源，明确了可靠运行的关键要求。
2026-07-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Recent Advances in Bubble-Assisted Liquid Hole Multipliers in Liquid Xenon
我们报告了气泡辅助液孔倍增器（LHM）操作的最新进展。通过将蒸汽泡限制在浸没在液体氙中的穿孔电极下方或附近，我们可以记录稀有液体中的辐射诱导电离电子和初级闪烁光子。四种类型的LHM电极进行了研究：THGEM，标准的双锥GEM，50 $μ$ m厚的单锥GEM（SC-GEM）和125 $μ$ m厚的SC-GEM -都涂有碘化铯光电阴极。125 $μ$ m厚的SC-GEM提供了最高的电致发光（EL）产率，在4个$π$上每个电子高达约400个光子，对于包含约7000个初级电子的事件，RMS脉冲高度分辨率达到5.5%。在整个气泡上施加高转移场，EL产率进一步增加约5倍。第一次证明了垂直模式左手材料的可行性，其中气泡被限制在两个垂直电极之间，以及两级左手材料配置的操作。我们结合静电模拟与观察到的信号，得出结论的液体-气体界面的位置，并提出了一个解释所观察到的差异，在EL产率之间的调查电极。
2018-11-03 physics.ins-det
Evidence for polyimide redeposition and possible correlation with sparks in Gas Electron Multipliers working in CF$_4$ mixtures
本研究通过分析使用过的GEM表面分子含量，证明聚酰亚胺再沉积形成绝缘层导致火花和故障，并发现铬扩散模糊层结构，强调表面化学分析的重要性。
2024-06-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
First demonstration of VUV-photon detection in liquid xenon with THGEM and GEM-based Liquid Hole Multipliers
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是最近引入的用于贵液时间投影室的检测概念。在该“局部双相”检测元件中，气泡被支撑在穿孔电极（例如，厚气体电子倍增器- THGEM或气体电子倍增器- GEM）。漂移通过空穴的电子在它们进入气泡时引起大的电致发光信号。在这项工作中，我们报告最近的结果THGEM和GEM电极涂有碘化铯和浸没在液体氙，允许-第一次-除了使用LHM的电离电子的初级VUV闪烁光子的检测。
2016-03-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterisation of Thick Gaseous Electron Multipliers as charge readout operated in pure argon
该研究针对纯氩环境下工作的厚气体电子倍增器（ThGEMs），通过静电模拟指导设计，提出带嵌入式内部电极的改进结构以提升增益稳定性，经实验验证了不同结构的性能差异。
2025-10-06 hep-ex physics.ins-det
Multi-layer Thick Gas Electron Multiplier (M-THGEM): a new MPDG structure for high-gain operation at low-pressure
介绍了多层厚膜气体电子倍增器（M-THGEM）的工作原理和性能。M-THGEM是通过多层印刷电路板技术生产的新型空穴型气态电子倍增器;它由多个绝缘基板片（例如，FR-4），夹在薄金属电极层之间。在电极之间施加合适的电势差产生的强偶极场的作用下，电子雪崩过程沿着M-THGEM孔内的连续倍增级发生。本工作的重点是调查两种不同的几何形状：一个两层M-THGEM（无论是作为单或双级联检测器）和一个单一的三层M-THGEM元件，在各种低压氦基气体混合物中进行测试。M-THGEM孔内雪崩体积的固有鲁棒限制提供了对光子诱导的次级效应的有效抑制，从而在宽压力范围内（甚至在纯稀有气体中）实现高增益操作。工作原理、主要性能（最大可实现增益、长期稳定性、能量分辨率等）在不同的辐照条件下，以及性能和潜在的应用进行了讨论。
2016-06-23 physics.ins-det
First studies on cascaded dual-phase liquid hole-multipliers in xenon
针对液态时间投影室放大挑战，提出无气泡级联双相液态孔倍增器结构，将涂CsI电极置于液-气界面下方，使光子探测效率代理指标提升超5倍，为探测器性能改进提供新方向。
2024-09-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
First observation of liquid-xenon proportional electroluminescence in THGEM holes
首次用光电倍增管记录了从浸没在液体氙中的厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔发射的辐射诱导比例电致发光紫外信号。使用0.4 mm厚的电极和0.3 mm直径的孔观察到显著的光子产率;在2 kV穿过THGEM时，光子产率估计为~600 UV光子/电子超过4pi。这可能为实现结合液体空穴倍增器（LHM）的新型单相贵液体辐射探测器铺平道路;提出了它们的概念。
2013-10-15 physics.ins-det
First Imaging Results of a Bubble-assisted Liquid Hole Multiplier with SiPM readout in Liquid Xenon
首次给出了液体空穴倍增器（LHM）与四极硅光电倍增器（SiPM）阵列耦合后在液体氙中的成像结果。由5.5 MeV α粒子沉积在惰性液体中的电离电子被收集到厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔中，该电极具有被捕获在下面的氙气气泡。它们通过液-气界面漂移，在气泡内引起电致发光。由此产生的光子用Hamamatsu VUV 4 quad-SiPM阵列检测-提供具有6.6%的仅电荷RMS分辨率的沉积能量。图像重建分辨率估计为~200 um（RMS）。
2019-01-14 hep-ex physics.ins-det
Liquid Hole-Multipliers: A potential concept for large single-phase noble-liquid TPCs of rare events
提出了一种新的大体积单相贵液TPC探测器的概念。用浸没在惰性液体中的液体空穴倍增器（LHM）探测辐射感生的双折射光和电离电荷。后者可以由级联的气体电子倍增器（GEM）、厚气体电子倍增器（THGEM）电极或其他电极组成，涂覆有CsI UV光电阴极。在CsI上由贵金属液体中的初级闪烁引起的光致电子和与事件相关的漂移电离电子主要通过电致发光在级联元件中被放大，并且可能通过在孔内发生的额外的适度雪崩被放大。所产生的电荷信号或光脉冲分别记录在阳极垫上或用光电传感器（例如，气体光电倍增管（GPM））记录。潜在的负担得起的解决方案，提出了多吨暗物质探测器，公开的问题，制定验证这个梦想。
2013-03-18 physics.ins-det
Gas electron multiplier based on laser-perforated CVD diamond film: First tests
气体电子倍增器（GEM）广泛应用于现代电离辐射气体探测器、加速器高能物理实验和其他科学领域。典型地，GEM器件基于在两侧上具有孔和电极的介电箔。由抗辐射半导体或宽带隙半导体制成的GEM对于某些应用是理想的。本文介绍了用抗辐射材料，如厚度为100微米的多晶CVD金刚石制成的气体电子倍增器的首次试验结果。在这里，我们报告了基于自支撑多晶CVD金刚石膜的GEM的制备和首次测试。
2016-06-18 hep-ex physics.ins-det
First results on FHM -- a Floating Hole Multiplier
本文展示了双相液氙探测器事件记录新概念——浮动孔倍增器（FHM）的原理验证，证明自由漂浮在液氙表面的标准厚气体电子倍增器（THGEM）能提取电子并引发二次闪烁，为大规模暗物质探测器提供新前景。
2023-01-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Thick GEM-like (THGEM) detectors and their possible applications
厚类GEM（THGEM）电极是坚固的高增益气体电子倍增器，通过薄印刷电路板或其他材料的标准钻孔和蚀刻经济地制造。它们的操作和结构与标准GEM相似，但尺寸扩大了5至20倍。由于较大的孔尺寸，它们在单电极级联和双电极级联中分别提供高达10^5和10^7的电荷倍增。信号上升时间只有几ns，计数率在10^4增益下接近10 MHz/mm^2。亚毫米定位精度证明了一个简单的，基于延迟线的二维读出方案。这些倍增器可以以各种形状和尺寸生产，并且可以在许多气体中操作。它们可以在许多需要非常大的面积、鲁棒、平坦、薄的探测器的应用中取代标准GEM，具有良好的定时和计数率特性以及适度的定位。简要介绍了这些乘子的性质，并讨论了可能的应用。
2006-06-18 physics.ins-det
Further developments and tests of microstrip gas counters with resistive electrodes
我们提出的结果，从进一步的测试微带气体计数器（MSGCs）与电阻电极。这种探测器的主要优点是它是火花保护的：与带有金属电极的“经典”MSGCs相比，这种新探测器中的火花不会破坏其电极。因此，具有电阻电极的MSGC在操作中更可靠，这可能在应用中开辟新的途径。其中之一是目前正在研究的电阻电极MSGC（R-MSGC）作为探测器在一些特殊设计的稀有液体暗物质探测器中的应用。
2011-01-19 physics.ins-det
High pressure operation of the Photon-Assisted Cascaded Electron Multiplier
本文介绍了最近引进的光子辅助级联电子倍增器（PACEM）在高压氙气中的工作情况。PACEM是一种多步电子倍增器，其中在电子雪崩中产生的VUV闪烁用于信号传播：级联的第一元件中产生的VUV闪烁诱导从放置在第二元件的顶表面上的CsI光电阴极发射光电子。这些光电子通过电荷雪崩进一步倍增。放置在级联的第一和第二元件之间的金属网状电极完全阻挡它们之间的电荷转移。光学增益为103，实现了在氙在大气压下，下降到25，在3.3巴，施加电压为700和1100 V，分别。考虑到随后的电荷倍增，总增益高于用三重GEM和双THGEM获得的增益。
2008-07-31 physics.ins-det
Advances in Gaseous Photomultipliers
本文综述了固体光电阴极与各种新型电子倍增器相结合的气体光电倍增器（GPM）的最新进展。在切伦科夫探测器和其他探测器中，用CsI光电阴极覆盖的级联气体电子倍增器（GEM）可以有效地取代紫外线敏感的线室进行单光子记录。其他孔倍增器与图案化的电极（微孔和条形板）和改进的离子阻挡性能进行了讨论，这些允许大大减少光子和离子引起的二次效应。简要介绍了采用其他电子倍增器技术的光子探测器，其中包括基于Micromegas的GPMs、毛细管板、厚GEM和电阻厚GEM。后两种技术稳健且经济，特别适合大面积GPM应用，例如在RICH中。具有极高离子阻挡性能的级联空穴倍增器允许开发和首次演示具有双碱光电阴极和单光子灵敏度的直流操作的可见光灵敏气体光电倍增器。介绍了低温下工作的GPMs在稀有事件贵液探测器和医学成像方面的最新进展。
2008-07-14 physics.ins-det
Towards a Reflective PICOSEC detector?
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文提出多种反射式PICOSEC探测器配置，旨在提升探测器的鲁棒性和性能，采用厚反射 photocathode 和不同类型的avalanche multiplier。
2026-05-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Electron transport and electric field simulations in two-phase detectors with THGEM electrodes
本实验室正在研制的用于暗物质探测的电致发光（EL）带隙两相探测器的主要特点之一是广泛使用厚气电子倍增器（THGEM）。在检测器的各种版本中，THGEM用作气相和液相中的电极以形成漂移、电子发射和EL区域，以及用于气相中的信号的雪崩放大。在这项工作中，通过这样的THGEM电极的电场和电子输运的模拟进行。在液相中，这些模拟允许确定最佳参数，例如THGEM的孔直径和跨其施加的电压，其可以提供电子从漂移区到EL间隙的有效传输。在气相中，研究了THGHEM电压对EL间隙电场均匀性的影响。
2019-09-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Fabrication of a Silicon Electron Multiplier sensor using Metal Assisted Chemical Etching and its characterisation
本文提出采用以铂为催化剂的气相MacEtch工艺制备SiEM传感器测试结构，并通过电学表征验证该工艺与有源介质和p-n结的兼容性。
2023-08-27 hep-ex physics.ins-det
Bubble dynamics in Liquid Hole Multipliers
在为贵液辐射探测器而开发的气泡辅助液孔倍增器（LHM）中，气泡的稳定性和液-气界面的机电特性对探测器的性能起着决定性的作用。提出了一个模型，以评估气泡的静力平衡配置的穿孔电极浸没在液体中。第一次在LAr中光学观察到气泡;研究了它们与不同材料表面接触的特性。这允许调查的气泡电动力学通过数值模拟，它表明，电场作为一个额外的压力项上的气泡弯月面。在STP条件下，在水中和硅油中使用X射线显微CT成功验证了液-气界面的预测。所提出的模型和本研究的结果是理解和优化基于LHM的贵液探测器的参数的重要里程碑。
2021-07-26 physics.ins-det
Photosensitive Strip RETHGEM
本文介绍了一种新颖的光敏气体探测器，它由双层电极（而不是通常使用的金属电极）涂有CsI反射光电阴极的GEM放大结构组成。在我们的最新设计中，内部电极由金属网格组成，外部电极由电阻条组成;后者通过丝网印刷技术在金属条网格顶部制造。内部金属网格用于2D位置测量，而电阻层在高增益下提供有效的火花保护操作-接近击穿极限。探测器的有效面积为10 cm × 10 cm和10 cm × 20 cm，在各种条件下进行了测试，包括在含有乙基二茂铁或TMAE蒸汽的光敏气体混合物中的操作。新技术可以有许多应用需要强大和可靠的大面积紫外可视化检测器，例如，在切伦科夫成像设备。
2008-07-17 physics.ins-det
Construction and operation of a Double Phase LAr Large Electron Multiplier Time Projection Chamber
我们成功地运行了一种新型的基于大电子倍增器（LEM）读出系统的LAr时间投影室。原型，约3升的有效体积，是在液-气（双）相纯Ar。在LAr体积中漂移后，电离电子被一组网格提取到气相中，并被驱动到双级LEM的孔中，在那里发生电荷放大。每个LEM都是一个10 x 10 cm $^2$厚的宏观孔倍增器，采用标准PCB技术制造。电子信号通过两个正交坐标读出，一个使用LEM本身的分段上电极上的感应信号，另一个通过收集分段阳极上的电子。定制的前置放大器已专门为此目的而开发。在室温纯气体和双相Ar操作中，已成功地观测到宇宙线径迹。我们相信，这一原则的证明是一个重要的里程碑，在实现非常大，长漂移（成本效益）LAR探测器的下一代中微子物理和质子衰变实验，以及直接搜索暗物质与成像设备。
2008-11-20 physics.ins-det
Operation of a double-phase pure argon Large Electron Multiplier Time Projection Chamber: comparison of single and double phase operation
我们建造并运行了一个双相（液-汽）纯氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC），灵敏面积为10 × 10 cm $^2$，漂移长度可达30 cm。LEM是一种宏观空穴电子倍增器，采用标准PCB技术构建：漂移电子从液相提取到气相，并被驱动到LEM的空穴中，在那里发生倍增。移动的电荷在阳极和LEM电极上感应出信号。上LEM和阳极的正交分割的上表面允许电离事件的X-Y空间坐标的重建。该探测器配备了浸没在液体中的光电倍增管，用于触发电离事件和氩气净化电路，以确保长漂移路径。宇宙μ介子轨迹已被记录，探测器的进一步表征正在进行中。我们相信，这一原则的证明是一个重要的里程碑，在实现非常大，长漂移（成本效益）LAR探测器的下一代中微子物理和质子衰变实验，以及直接搜索暗物质与成像设备。
2009-07-16 physics.ins-det
The Silicon Electron Multiplier Sensor
硅电子倍增器（SiEM）是一种用于最小电离粒子（MIP）检测的新型传感器概念，它使用内部增益和精细间距来实现出色的时间和空间分辨率。与增益区由掺杂引起的传感器（LGAD、APD）相比，SiEM中的放大是通过使用MEMS制造技术在嵌入硅块体内的复合电极结构中施加电势差来实现的。由于预期在辐射损伤的情况下没有增益层失活，因此预期这种结构能够承受高达$10^{16} n_{eq}$的注量。各种几何形状和偏置配置进行了研究，所考虑的制造工艺所施加的边界内。研究了在$6 - 15 μm$范围内单元尺寸的有效增益、传感器中的场、漏电流和击穿条件。模拟结果表明，增益超过10可以实现，和研究的时间结构的感应信号从电荷云沉积在传感器的中间显示，类似于其他传感器的时间分辨率与内部增益可以预期。计划的概念验证传感器的制造和随后的表征进行了讨论。
2022-03-02 physics.ins-det
Investigations of a THGEM-based imaging detector
我们提出了我们最近的研究结果厚气体电子倍增器（THGEM）为基础的成像探测器原型。它由两个级联的100 x100 mm^2 THGEM电极组成，耦合到电阻阳极。事件位置用配备有离散延迟线和专用电子器件的2D双面读出电极记录。THGEM电极，由标准的印刷电路板和机械钻孔技术，0.4毫米厚的0.5毫米直径的孔间隔为1毫米。本地化分辨率约0.7毫米（半高宽）的测量与软X射线，在大气压Ar/CH 4操作的检测器，实现了良好的线性和均匀性。我们描述了成像探测器的布局，连续阳极2D读出系统和成像性能。THGEM具有许多潜在的应用，需要大面积成像探测器，具有高速率能力，单电子灵敏度和中等（亚毫米）的定位分辨率。
2007-12-26 physics.ins-det
IBIC characterization of an ion-beam-micromachined multi-electrode diamond detector
深离子束光刻（DIBL）已被用于直接写入单晶金刚石中的埋石墨区，具有微米级的分辨率。针对全离子束微加工固态电离室的研制和表征，采用1.8 MeV He+离子微束扫描化学气相沉积（CVD）生长的同质外延层，制作了一种叉指电极器件。为了评估该设备的电离辐射检测性能，电荷收集效率（CCE）的地图提取从离子束感应电荷（IBIC）的测量进行探测不同的埋置微电极的安排。的CCE地图的分析允许一个详尽的评价的检测器功能，特别是个性化的不同作用所发挥的电子和空穴在形成的感应电荷脉冲。最后，埋石墨电极与传统的金属表面电极相关的检测器的性能的比较证明了作为制造过程的结果，形成覆盖埋电极的死层。
2016-08-25 physics.ins-det
Method for Flow Measurement in Microfluidic Channels Based on Electrical Impedance Spectroscopy
我们已经开发出两种新型的微流量传感器，其特征在于基于测量流动的液体和嵌入在通道壁上的金属电极之间的界面的电阻抗。这些流量传感器制造和使用非常简单，非常紧凑，可以很容易地集成到大多数微流体系统中。其中一个器件是边缘上有两个钽/铂电极的微通道;另一个器件是微通道，两个钽/铂电极垂直于通道放置在其壁上。在这两种传感器中，通过两个金属电极之间的电阻抗测量流速，电阻抗是两个串联的金属-液体接头的阻抗。研究了金属-液体界面阻抗与液体流速的关系。研究了不同参数对传感器输出和噪声特性的影响。设计准则的提取和应用，以实现高灵敏度的微流量传感器与低噪声。
2012-07-16 cond-mat.other physics.flu-dyn physics.ins-det
Study of Gas Electron Multiplier Detector Using ANSYS and GARFIELD$^{++}$
针对现有GEM探测器几何结构增益与性能非最优的问题，研究提出新型薄膜几何结构以提升增益、减少离子回流，通过ANSYS建模、Garfield$^{++}$开展研究验证优化方向。
2024-10-07 hep-ex physics.ins-det
