Suppression of alpha-induced lateral surface events in the COBRA experiment using CdZnTe detectors with an instrumented guard-ring electrode
COBRA合作项目使用CdZnTe半导体探测器寻找无中微子双β衰变（$0νββ$ -衰变），探测器具有共面栅读出和周围的保护环结构。COBRA演示器在Gran Sasso地下实验室（LNGS）的运行表明，α引起的侧表面事件是背景事件的主要来源。通过装备保护环电极，可以抑制这种类型的背景。在实验室测量中，该方法实现了α诱导的侧向表面事件的抑制因子$5300^{+2660}_{-1380}$，同时保留在整个探测器体积中发生的伽马事件的$85.3\pm0.1\%$。这种抑制优于迄今为止在COBRA中使用的脉冲形状分析方法三个数量级。
2017-12-12 nucl-ex physics.ins-det
Searching for neutrinoless double beta decay with GERDA
位于INFN Gran Sasso实验室（意大利）的锗探测器阵列（GERDA）实验正在寻找Ge 76的无中微子双β衰变，方法是使用同位素富集材料制成的高纯度锗探测器。结合新的实验设计，仔细的材料选择的放射性纯度和主动/被动屏蔽技术的结果在一个非常低的残留本底在Q值的衰变，约1 e-3计数/（keV千克年）。这使得GERDA成为该领域第一个完全设计暴露量为100公斤/年的无背景实验。对无中微子双β衰变进行了研究，总照射量为47.7千克/年：23.2千克/年来自实验的第二阶段（第二阶段），其中本底相对于前一阶段减少了约10倍。本文中提出的分析包括12.4千克/年的新的第二阶段数据。未发现可能信号的证据：Ge 76半衰期的下限为8.0e25年（90% CL）。实验敏感性中位数为5.8e25年。实验目前正在收集数据。由于它在无背景条件下运行，其灵敏度随曝光量线性增长，预计2018年将超过1 e26年。
2017-10-21 nucl-ex physics.ins-det
Neutrinoless Double Beta Decay Search with $^{76}$Ge: Status and Prospect with LEGEND
寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）是检验中微子轻子数破坏和Majorana性质的最好方法。发现$0νββ$衰变的最有希望的技术之一是通过操作富含$^{76}$ Ge的高纯Ge探测器。当前一代的$^{76}$ Ge实验，GERDA和MAJORANA，在实现能量分辨率和超低背景方面处于领先地位。这是对这种未被发现的衰变进行灵敏搜索的两个最重要的特征。下一代的$0νββ$衰变实验需要更多的质量和进一步减少背景，以最大限度地提高发现潜力。在GERDA和MAJORANA成功的基础上，成立了LEGEND合作组织，以进行吨级$^{76}$ Ge实验，预计发现潜力超过10^{28}年的半衰期。该合作旨在开发一个分阶段的实验计划，通过重新利用现有的Gerda基础设施，从200公斤的测量开始。
2019-05-16 hep-ex physics.ins-det
Pulse shape discrimination for $α$ event rejection in BEGe-type high-purity germanium detectors
M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University（马泰乌什·斯莫卢霍夫斯基物理研究所，雅盖隆大学）；Jagiellonian University, Doctoral School of Exact and Natural Sciences（雅盖隆大学，精确与自然科学学院博士学校）
研究利用仅基于γ射线数据训练的脉冲形状鉴别分类器，有效区分并抑制α事件，为下一代中微子双β衰变搜索提供新策略。
2026-07-31 hep-ex physics.ins-det
Status Update of the MAJORANA DEMONSTRATOR Neutrinoless Double Beta Decay Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子性质，特别是中微子的马约拉纳或狄拉克性质和中微子质量的绝对标度方面发挥着重要作用。这些研究的结果超出了中微子物理学的范围，涉及到大统一和leptogenesis。\textsc{Majorana}协作组正在组装一个低背景阵列的高纯度锗（HPGe）探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。\textsc{Majorana Demonstrator}目前正在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施建造和投入使用，将装有44公斤（30公斤富含$^{76}$ Ge）HPGe探测器。其主要目标是展示吨级Ge实验所需的可扩展性和背景。这是通过模块化设计和在感兴趣的区域中小于3 cnt/吨-年的投影背景来实现的。该实验目前正在使用其第一个浓缩探测器获取数据。
2015-11-02 nucl-ex physics.ins-det
Signal Readout Electronics for LEGEND-200
LEGEND（Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double-β衰变）是一个吨级的实验计划，使用富含同位素$^{76}$ Ge的高纯锗探测器寻找无中微子双β（$0 νββ$）衰变。对$0 νββ$衰变的观测将明确地证明轻子数破缺的存在，并提供对中微子质量性质的深入了解。该实验第一个200公斤阶段（LEGEND-200）的现场施工将于2020年年中在Gran Sasso地下实验室（意大利，Laboratory Nazionali del Gran Sasso）开始。为了在$0 νββ$半衰期上实现$10^{27}$年的灵敏度，超净低噪声信号读出电子器件是必不可少的，因为它们影响实验的背景预算和背景抑制的效率。在这方面的贡献，目前的状态的信号读出电子的LEGEND-200。
2019-11-13 nucl-ex physics.ins-det
CycleGAN-Driven Transfer Learning for Electronics Response Emulation in High-Purity Germanium Detectors
University of Delaware（特拉华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文提出基于CycleGAN的CPU-Net方法，通过迁移学习实现高纯锗探测器脉冲形状的高保真模拟，提升事件分类的准确性。
2026-01-14 nucl-ex physics.ins-det
Performance of bare high-purity germanium detectors in liquid argon for the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）将在INFN的国家格兰萨索实验室寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。富含76 Ge的裸高纯度锗探测器将浸没在液态氩中，同时作为屏蔽外部放射性和冷却介质。在GERDA第一阶段，将重新部署以前由海德堡-莫斯科和IGEX合作运行的再处理富锗探测器。在操作浓缩探测器之前，在GERDA地下探测器实验室用非浓缩裸HPGe探测器进行测试，以测试第一阶段探测器组件、探测器处理协议、翻新技术，并研究在液氩中的长期稳定性。在不同的γ辐照条件下，对液态氩和液态氮中的漏电流进行了广泛的研究。总共有三个非浓缩的高纯度p型原型锗探测器已成功运行。探测器性能在长期测量中保持稳定。首次报道了高纯锗裸探测器在液氩中的性能。
2008-12-10 hep-ex physics.ins-det
Initial Results from the Majorana Demonstrator
MAJORANA协作组已经组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。MAJORANA DEMONSTRATOR由44公斤高纯度Ge（HPGe）探测器（30公斤富含$^{76}$ Ge）组成，具有低噪声p型点接触（PPC）几何结构。探测器被分成两个模块，这两个模块被包含在位于南达科他州铅市的桑福德地下研究设施的一个铅和高纯度铜屏蔽层中。在2015年6月开始试运行后，整个探测器阵列自2016年8月以来一直在采集数据。我们将讨论MAJORANA DEMONSTRATOR的状态和第一次物理运行的初步结果;包括当前的背景估计，外来低能物理搜索，对DEMONSTRATOR物理范围的预测，以及对吨级Ge基无中微子双β衰变搜索的影响。
2017-11-29 nucl-ex physics.ins-det
Development of signal readout electronics for LEGEND-1000
大型浓缩锗无中微子$ββ$衰变实验（LEGEND）是一个未来的吨级实验计划，将以前所未有的灵敏度在同位素$^{76}$ Ge中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。为了在数据采集约10年后，在超过$10^{28}\,$年的半衰期达到预计的发现灵敏度，在无背景环境中操作至关重要。这可以通过使用诸如专用集成电路（ASIC）技术的高度集成的读出电子器件来支持。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC电荷敏感探测器，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。
2019-11-18 physics.ins-det
The first result on 76Ge neutrinoless double beta decay from CDEX-1 experiment
本文报道了在中国锦屏地下实验室CDEX-1实验中首次获得的Ge-76无中微子双β衰变结果。安装了一台质量为994 g的p型点接触高纯锗探测器，用于寻找无中微子双β衰变事件，并直接探测暗物质粒子。分析了304 kg* 天的暴露量。获得了500 keV ~ 3 MeV的宽带谱，在2.039 MeV能量范围内的平均事例率约为0.012计数/keV/kg/天。根据这一结果，导出Ge-76无中微子双β衰变的半衰期为：T1/2 > 6.4 × 10 ~（22）年（90% C. L）。马约拉纳中微子的有效质量上限为5.0 eV。进一步降低本底水平的可能方法已被讨论，并将在下一阶段的CDEX实验中继续进行。
2017-03-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched Powder Sample for an AMoRE Crystal Material by using Fourteen High-Purity Germanium Detectors
先进钼基稀有工艺实验第二阶段将在200公斤钼基晶体中寻找100 Mo的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。为了在100 Mo的双β衰变Q值的能量范围内实现零本底水平，AMoRE晶体中的放射性污染水平应该是低的。使用富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末来生长AMoRE晶体。一个屏蔽阵列的14个高纯度锗探测器与70%的相对效率每个用于测量的背景活动在一个样品的9.6公斤的粉末。位于阳阳地下实验室的CAGe探测器系统旨在测量天然放射性同位素或宇宙成因核素（如228 Ac，228 Th，226 Ra，88 Y和40 K）的低水平放射性。粉末样品中228 Ac和228 Th的活度分别为0.88 \pm 0.12 mBq/kg和0.669 \pm 0.087 mBq/kg。测量226 Ra的活性为1.50 \pm 0.23 mBq/kg。~（88）Y放射性活度为0.101 \pm 0.016 mBq/kg。40 K活性为36.0 \pm 4.1 mBq/kg。
2020-09-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of a spherical Xenon gas TPC for neutrinoless double beta detection
目前正在努力研制球形气态时间投影室探测器，以观测弱相互作用大质量粒子或中微子相互作用等罕见现象。该探测器结构简单，能量阈值低，能量分辨率高，可用于观测$β\beta0ν$过程，即无中微子双β衰变。在这项工作中，提出了一个具体的设置，用于测量$β\beta0ν$的50公斤的$^{136}$。不同的背景进行了研究，证明有可能达到每年2个事件的水平，每年在探测器质量的总背景。所获得的结果与当前一代的实验具有竞争力，并且可以代表更雄心勃勃的路线图的第一步，包括使用相同的检测器和相同的背景源使用不同的气体进行$β\beta0ν$搜索。在检测器的结构和材料纯度方面的约束也得到解决，表明它们都不代表一个显示塞子为拟议的实验设置。
2018-01-11 hep-ex physics.ins-det
Final Result of the MAJORANA DEMONSTRATOR's Search for Neutrinoless Double-$β$ Decay in $^{76}$Ge
马约拉纳演示者号使用高纯度Ge探测器的模块化阵列，在低背景屏蔽的真空低温恒温器中运行，寻找$^{76}$ Ge的无中微子双$β$衰变（$0νββ$）。阵列使用多达40.4千克的探测器（27.2千克在$^{76}$ Ge中富集到88%的$\sim$）。根据这些测量结果，演示者已经积累了64.5千克/年的富集活性照射量。在2039 keV $Q_{ββ}$（0.12\%）下具有世界领先的2.52 keV FWHM能量分辨率，我们将$0νββ$在$^{76}$ Ge中的半衰期限值设定为$T_{1/2}>8.3\times10^{25}$年（90\% C.L.）。这提供了$(113-269)$ meV（90\% C.L.）的$m_{ββ}$上限范围，这取决于核基质元素的选择。
2023-02-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Three-dimensional position reconstruction of orthogonal-strip planar high-purity germanium detectors using maximum likelihood estimation
针对正交条HPGe探测器传统三维位置重建对噪声敏感且存在偏差的问题，提出基于MLE的多参数联合方法并采用积分参数，显著降低了重建偏差、提升了高噪声下的分辨率。
2025-07-24 nucl-ex physics.ins-det
First Study of the PIKACHU Project: Development and Evaluation of High-Purity Gd$_3$Ga$_3$Al$_2$O$_{12}$:Ce Crystals for $^{160}$Gd Double Beta Decay Search
PIKACHU项目研发高纯度Ce掺杂GAGG单晶以搜寻$^{160}$Gd双β衰变，通过改进材料纯化提升了探测灵敏度，为精确测量半衰期和揭示中微子马约拉纳特性提供了可行方案。
2024-02-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Off-line data processing and analysis for the GERDA experiment
GERDA是一个旨在寻找Ge-76的无中微子双β衰变的实验。该实验使用了一组高纯度锗探测器，富含Ge-76，直接浸入液态氩中。GERDA目前正在运行8个浓缩同轴探测器（大约15公斤Ge-76），下一阶段将部署大约30个新的定制浓缩BEGe探测器（另外20公斤Ge-76）。本文介绍了高纯锗探测器数据的GERDA离线分析。首先，我们介绍了信号处理流程，重点是数字滤波器和所使用的算法。其次讨论了非物理事件的剔除和数据质量监控。该分析是完全与GERDA软件框架（GELATIO），旨在支持多通道处理，并执行数字信号的模块化分析。
2011-11-15 hep-ex nucl-ex physics.data-an
Validation of electrodeposited 241Am alpha-particle sources for use in liquified gas detectors at cryogenic temperatures
本文提出了一种适用于低温高真空液化气实验装置的α粒子源验证流程，可用于液氩基中微子与暗物质探测器研发，已在电沉积241Am源上完成应用验证。
2024-03-12 hep-ex physics.ins-det
Development of a novel high-sensivitiy LAr purity monitor based on an $α$-source
研制了一种新型的液氩纯度监测器，其灵敏度可达ppb级（O $_2$当量）。这种高纯度例如在LAr漂移室中是需要的。其原理是测量LAr中准自由电子的寿命，因为这是漂移室操作的重要参数。自由电子是通过用$α$ -粒子电离LAr产生的，该粒子由同位素$^{210}Pb$源的$^{210}Po$链子体发射。通过测量漂移路径开始和结束时电子云的电荷以及漂移时间，可以获得电子的寿命。$α$ -粒子具有约50 μ $m in LAr and the ionization density is very high, typically between $ 750 <$1500 \rm MeV/cm $, leading to a high recombination rate. To suppress the recombination of the argon ions with the electrons, the $ α $-source was put in a strong electric field of $ 40 <$150 $ kV/cm的非常短的范围。这是通过将源沉积在直径约为0.5 mm的球形高压阴极的表面上来实现的。阳极也被制成与阴极直径大致相同的球体，因此，靠近两个电极之间的轴，电漂移场近似为偶极场。
2004-12-26 physics.ins-det
First operation of poly(ethylene naphthalate) enclosures for high-purity germanium detectors in liquid argon for $^{42}$K/$^{42}$Ar mitigation
本文研究了PEN屏蔽在高纯锗探测器中用于抑制液氩中$^{42}$K/$^{42}$Ar背景的效果，发现屏蔽不会影响探测器性能，并展示了对$^{42}$K的抑制能力。
2025-11-21 physics.ins-det
Charge-carrier collective motion in germanium detectors for ββ-decay searches
高纯锗探测器中载流子漂移引起的信号的时间分析提供了事件拓扑的信息。在典型的事件中产生数百万个载流子。它们的初始分布、随机扩散和库仑自排斥影响信号的时间结构。我们提出了一个全面的研究这些影响，并评估其对事件的歧视能力的三种几何形状，将用于在Legend实验的中微子双β衰变的影响。
2021-01-25 hep-ex physics.ins-det
Background Rejection of n$^+$ Surface Events in GERDA Phase II
GERDA实验使用浸没在液态氩（LAr）中的高纯锗（HPGe）探测器阵列来搜索$^{76}$ Ge中的无中微子双β（$0νββ$）衰变。实验的第二阶段使用30个新的宽能量锗（BEGe）探测器，与以前使用的半同轴探测器设计相比，具有更好的脉冲形状鉴别能力。到目前为止，GERDA中BEGe探测器的最大背景成分是来自LAr中固有的$^{42}$ K $β$衰变的n $^+$-表面事件。高达3.5 MeV的$β$粒子可以穿过0.5至0.9 mm厚的电极，并在感兴趣的区域内沉积能量以进行$0νββ$衰变。然而，这些事件具有特定的脉冲形状特征，允许强的区分。在这项工作中提出的理解和模拟的背景下，显示减少高达一个因素145与脉冲形状歧视。
2016-05-12 nucl-ex physics.ins-det
Results of the LEGEND-200 experiment in the search for neutrinoless double beta decay
本研究通过LEGEND-200实验用HPGe探测器搜索⁷⁶Ge的0νββ衰变，结合已有实验数据确立了更高的半衰期观测下限，为验证中微子是否为马约拉纳粒子等提供关键依据。
2025-08-26 hep-ex physics.ins-det
Pulse shape simulation for the reduced charge collection layer in p-type high-purity germanium detectors
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文提出了一种新的三维脉冲形状模拟方法，用于p型高纯锗探测器中减少电荷收集层的模拟，以提高低本底实验中对本底事件的识别和排除能力。
2026-03-09 physics.ins-det
The MAJORANA DEMONSTRATOR: A Search for Neutrinoless Double-beta Decay of Germanium-76
{ \sc Majorana}合作正在使用$^{76}$ Ge寻找无中微子双β衰变，该物质已被证明在灵敏度和背景方面具有许多优势。对无中微子双β衰变的观测将表明轻子数被破坏，中微子是马约拉纳粒子，同时将提供中微子质量的信息。要获得对中微子质量在反层次区域（$15 - 50$ meV）的灵敏度，就需要大型的、吨级的探测器，其背景极低，在信号区域内的水平为$\sim$ 1计数/t-y或更低。在能源部核物理办公室和NSF粒子天体物理学的资助下，{ \sc Majorana}合作正在建造{ \sc演示器}，这是一个由40公斤p型点接触高纯锗（HPGe）探测器组成的阵列，其中30公斤$\sim$将在$^{76}$ Ge中富集到87%。{ \sc Demonstrator}正在4850'标高（4300 m.w.e.）的洁净室实验室设施中建造桑福德地下研究设施（SURF）在铅，SD。它采用紧凑的分级屏蔽方法，内部由超净铜组成，在地下进行电铸和机加工。{ \sc Demonstrator}的主要目的是展示未来吨级测量在背景和可扩展性方面的可行性。
2013-07-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Focused ion beam fabrication and IBIC characterization of a diamond detector with buried electrodes
本文报道了一种高纯度单晶金刚石探测器的制作和表征，该探测器具有通过聚焦的6 MeV碳离子束扫描在微米尺度上定义的图案引起的选择性损伤而实现的掩埋电极。一个合适的可变厚度的掩模沉积在金刚石表面上，以调制的离子的渗透深度和浅的损伤轮廓朝向表面。辐照后，样品在高温下退火，以促进经历超过损伤阈值的离子诱导损伤的范围末端区域向石墨相的转化，同时将亚阈值损伤区域恢复为高电阻金刚石相。这个过程提供了嵌入绝缘金刚石基质中的导电石墨电极;可变厚度掩模的存在使得通道的终端出现在金刚石表面，并可连接到外部电子电路。为了评估这种新的微加工过程的质量的基础上直接离子写入，我们进行了正面离子束感生电荷（IBIC）测量光栅扫描聚焦MeV的离子束到金刚石表面上。在不同偏压下测量电荷收集效率（CCE）图。这些地图的解释是基于肖克利-拉莫-冈恩形式主义。
2016-08-25 physics.ins-det
Improved data analysis of the internal background measurements of 40Ca100MoO4 scintillation crystals
无中微子双β（0n2b）衰变实验的灵敏度主要取决于探测器的内本底，而内本底又取决于材料的纯度和本底事件的选择性。AMoRE（Advanced Mo based Rare process Experiment）合作计划使用40Ca100MoO4闪烁晶体作为探测器，用于寻找100Mo同位素的0n2b衰变。本文的目的是利用阳阳地下实验室的低本底装置对40Ca_（100）MoO_4闪烁元件的内本底进行进一步的研究。本文以40Ca_（100）MoO_4晶体本征本底测量的最新结果和分析数据为例，提出了本底事例选取的新方法，作为新技术应用的一个实例。
2013-04-16 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
Ad-hoc Pulse Shape Simulation using Cyclic Positional U-Net
几十年来，高纯锗探测器一直是寻找稀有事件（如无中微子双β衰变和暗物质）的关键技术。脉冲波形模拟是提高这些实验物理范围的关键。在这项工作中，我们提出了一个循环的位置U-网络，以实现高精度和低延迟的ad-hoc脉冲形状模拟。采用迁移学习方法，CPU-Net将模拟脉冲转换为探测器脉冲，使它们无法区分。我们展示了CPU-Net的性能从本地HPGe探测器的数据。
2022-12-08 physics.ins-det
Status of the MAJORANA Demonstrator
MAJORANA协作组织正在建造MAJORANA演示器，这是一个超低本底、40公斤模块化高纯锗探测器阵列，用于寻找锗中的无中微子双β衰变。考虑到下一代吨级Ge基无中微子双β衰变搜索将探测反层次区域中的中微子质量尺度，演示器的主要目标是演示在2039 keV Q值周围的4 keV感兴趣区域中实现1计数/吨/年或以下的本底率的途径。讨论了演示器的当前状态，以及其完成计划。
2015-01-07 nucl-ex physics.ins-det
Alpha-event and surface characterisation in segmented true-coaxial HPGe detectors
本文详细研究了高纯锗探测器端板钝化层的α相互作用。在这样的表面上观测到的α事件表明，有一个厚度不到20 μm的所谓“死层”，这是出乎意料的薄。此外，金属化接近端板上的输出脉冲的时间演化的影响进行了讨论。结果表明，α污染可能导致事件，可能被误认为是无中微子双β衰变的信号，并提供了一些指导，如何防止这种情况。
2018-01-28 hep-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator Status and Preliminary Results
马约拉纳合作组织正在使用一组高纯度锗探测器寻找76锗中的无中微子双β衰变。无中微子双β衰变的测量被认为是检验中微子马约拉纳性质的唯一可行的实验方法。这种衰变的观测将意味着违反轻子数，中微子是马约拉纳性质，并提供关于中微子质量的信息。马约拉纳演示器包括44.1公斤p型点接触锗探测器（29.7公斤富含76锗），周围有一个低本底屏蔽系统。该实验实现了高效率的原料锗转换成探测器和前所未有的探测器能量分辨率为2.5 keV的半高宽在Q $_{ββ}$。Majorana合作项目于2016年开始获取物理数据。本文总结了演示器的关键建设方面，并显示了初步的结果，从初始数据。
2018-03-29 nucl-ex physics.ins-det
Searching for $^{76}$Ge neutrinoless double beta decay with the CDEX-1B experiment
本研究在CJPL运行CDEX-1B探测器累积504.3 kg·天数据，通过反符合与MSE/SSE甄别将背景抑制23倍，测得$^{76}$Ge无中微子双β衰变半衰期下限为$1.0\times 10^{23}$年，对应有效马约拉纳中微子质量上限为3.2-7.5 eV。
2024-09-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Aluminum as a source of background in low background experiments
无中微子双β衰变将是理解中微子质量本质的关键。下一代高纯锗实验必须在衰变Q值附近的感兴趣区域内，以优于10^-5计数/（kg y keV）的本底率进行操作。因此，到目前为止，必须考虑不相关的背景来源。锗探测器表面的金属化一般用铝来完成。讨论了由这种金属化引入的22 Na、26 Al、226 Ra和228 Th衰变的背景。它表明，只有一个特殊的选择铝可以保持这些背景的贡献是可以接受的。
2011-05-18 hep-ex physics.ins-det
Search for double $β$-decay modes of $^{64}$Zn using purified zinc
超纯原材料的生产是确保稀有事件搜索所需背景水平的关键步骤。在这项工作中，我们建立了一个创新的技术开发，以生产高纯度（99.999%）颗粒锌。我们证明了精炼过程的有效性，通过测量的内部污染物的纯化锌与高纯度锗检测器在Agricatori Nazionali del Gran Sasso。宇宙成因活化核素的总活度测量值为几毫贝q/千克，天然存在的放射性核素的限值设定为低于毫贝q/千克。锌样品的极好的放射性纯度使我们能够寻找具有正电子发射的电子捕获和$^{64}$ Zn的无中微子双电子捕获，对它们的半衰期设定了目前最严格的下限，$T_{1/2}^{\varepsilonβ^+} > 2.7 \times 10^{21}\text{yr}$（90% C.I.），和$T_{1/2}^{0\nu2\varepsilon}> 2.6 \times 10^{21}\text{yr}$（90% C.I.），分别
2020-12-10 physics.ins-det
Investigation of ASIC-based signal readout electronics for LEGEND-1000
LEGEND是一个大型的无中微子$ββ$衰变的浓缩锗实验，是一个吨级的实验计划，以前所未有的灵敏度寻找同位素$^{76}$ Ge中的无中微子双β（$0νββ$）衰变。在低背景$^{76}$ Ge基GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR实验成功的基础上，LEGEND合作的目标是在大约$10\,\text{t}\cdot\text{yr}$暴露的情况下，在衰变半衰期上超过$10^{28}\,$年的信号发现灵敏度。靠近探测器的信号读出电子设备通过降低电子噪声和提高脉冲形状分析能力以抑制背景，在最大化实验发现灵敏度方面发挥着重要作用。然而，这种接近性也对电子设备的辐射安全性提出了独特的挑战。专用集成电路（ASIC）技术允许将整个电荷敏感放大器（CSA）实现到单个低质量芯片中，同时改善电子噪声并降低功耗。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC CSA，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。我们表明，低噪声水平和优异的能量分辨率，可以获得这种读出。此外，我们证明了脉冲形状歧视技术减少背景事件的可行性。
2020-07-03 physics.ins-det
Design and production of the high voltage electrode grids and electron extraction region for the LZ dual-phase xenon time projection chamber
双相氙时间投影室（TPC）是直接探测实验寻找WIMP暗物质、其他暗物质模型和无中微子双β衰变的有力工具。这种TPC的成功操作关键取决于在大量液体、整个液体表面和气体中保持高电场的能力。因此，需要仔细设计和构造用于建立这些场的电极。我们介绍了LUX-ZEPLIN（LZ）实验的高压电极的设计和生产，一套四个编织网格线栅。栅极设计驱动程序进行了讨论，重点放在电子提取区域的设计。接下来，我们将描述网格生产过程，并讨论在集成到TPC之前验证LZ网格所采取的步骤。
2021-06-11 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Calibration sources for the LEGEND-200 experiment
在寻找单色峰作为无中微子双β衰变的特征时，极好的能量分辨率和在衰变的$Q$值附近的超低背景是必不可少的。LEGEND-200实验用浸在液态氩中的富含$^{76}$ Ge的高纯锗探测器进行这样的研究。为了确定和监测锗二极管的能量标度和分辨率的稳定性，在晶体附近定期部署定制的低中子发射$^{228}$ Th源。在这里，我们描述的生产过程中的17个源可用于安装在实验中，测量他们的α和γ活动，以及确定的中子发射率与低背景的LiI（Eu）探测器在地下深处操作。由于$\left( 4.27 \pm 0.60_{\rm stat} \pm 0.92_{\rm syst} \right) \times 10^{-4} ~\text{n / (kBq$ \cdot $s)}$的通量比商业源的通量低大约一个数量级，与LEGEND-200中的其他背景源相比，中子诱导的本底率（主要来自$^{76}$ Ge的活化）可以忽略不计。
2023-02-01 nucl-ex physics.ins-det
CAGE: An Internal Source Scanning Cryostat for HPGe Characterization
University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；University of Washington（华盛顿大学）；Indiana University（印第安纳大学）
CAGE系统通过高精度扫描HPGe探测器表面，用于研究和减少无中微子双β衰变实验中的表面背景。
2026-02-06 nucl-ex physics.ins-det
The Status and Initial Results of the MAJORANA DEMONSTRATOR Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子的性质、轻子破坏过程的存在和有效马约拉纳中微子质量方面起着重要作用。MAJORANA协作组组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。马约拉纳演示器由44.1公斤（29.7公斤锗-76富集）锗探测器组成，分为两个模块，安装在美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施的低本底屏蔽中。DEMONSTRATOR的初始目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。在2015年开始试运行后，第一个探测器模块于2016年初开始产生低背景数据。第二个探测器模块于2016年8月加入，开始整个阵列的运行。我们讨论了初始物理运行的结果，以及完整的MAJORANA DEMONSTRATOR实验的状态和物理范围。
2017-08-24 nucl-ex physics.ins-det
Machine learning-powered data cleaning for LEGEND: a semi-supervised approach using affinity propagation and support vector machines
提出一种基于亲和传播聚类和支持向量机分类的半监督机器学习方法，用于去除LEGEND实验中HPGe探测器捕获的非物理事件，物理事件牺牲率最大仅为0.024%，可加速LEGEND-200和LEGEND-1000的数据清洗。
2025-04-19 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
Delayed charge recovery discrimination of passivated surface alpha events in P-type point-contact detectors
马约拉纳演示器使用高纯度锗探测器阵列搜索$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变。如果被观测到，这个过程将证明轻子数在自然界中不是一个守恒量，这对大统一和解释宇宙中物质相对于反物质的优势有影响。在这种大颗粒探测器阵列中的一个有问题的背景是由α粒子构成的。在马约拉纳演示器中，已经观察到与源自钝化表面的能量退化α相一致的事件，导致在感兴趣区域中对无中微子双β衰变的潜在背景贡献。然而，还观察到，当能量沉积发生在非常接近钝化表面时，电荷通过本体漂移到该表面上，然后以大大降低的迁移率沿其漂移。这导致减少的提示信号和记录的脉冲的尾部的斜率的可测量的变化。在这方面的贡献，我们讨论了这些事件的特点和过滤器的发展，可以识别这种延迟的电荷恢复的发生，允许有效地拒绝钝化表面α事件的分析。
2016-10-07 nucl-ex physics.ins-det
Simulation Study on the Discrimination of $0νββ$ Events from Single-Electron Events Using Orthogonal-Strip HPGe Detectors
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）
本研究通过模拟探讨了正交条状HPGe探测器在区分$0νββ$事件与单电子事件中的性能，发现优化条状间隔和晶体厚度可提高背景抑制效率。
2026-03-02 nucl-ex physics.ins-det
Isotopically modified Ge detectors for {\sc Gerda}: from production to operation
\textsc{Gerda}实验通过新颖的脉冲形状鉴别（PSD）技术来搜索无中微子双β（$0νβ$ β $) decay of $ ^{76} $Ge using high-purity germanium detectors made of material enriched in $ ^{76} $Ge. For Phase II of the experiment a sensitivity for the half life $ T_{1/2} ^{0ν}\，\，\sim 2 \cdot 10^{26} $ yr is envisioned. Modified Broad Energy Germanium detectors (BEGe) with thick n$ ^+ $ electrodes provide the capability to efficiently identify and reject background events, while keeping a large acceptance for the $ 0νβ $beta$ -衰变信号。生产厚窗口BEGe型探测器的\textsc{Gerda}实验的可行性证明了通过测试所有的生产步骤，从采购的同位素改性锗工作BEGe探测器。对\textsc{Gerda} Phase II原型BEGe探测器的光谱…
2013-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Charge-to-heat transducers exploiting the Neganov-Trofimov-Luke effect for light detection in rare-event searches
在这项工作中，我们提出了如何制造大面积（15平方厘米），超低阈值锗测辐射热光电探测器，以及如何操作它们来检测几个（光学）光子。这些探测器在低至几十mK的温度下工作，并利用Neganov-Trofimov-Luke（NTL）效应。它们作为电荷-热传感器工作：通过简单地改变施加到特殊金属电极上的电压偏置，热信号线性增加，制造在锗吸收体上，并由（NTD-Ge）热传感器读取。我们制造了一批五个原型，并在不同的设施中使用稀释冰箱运行它们。我们仔细研究了撞击杂散红外辐射如何影响探测器性能，通过光纤引导的LED信号以受控的方式将红外光子照射到测辐射热计中。因此，我们证明了如何辐射密封性的测试环境极大地提高了探测器的性能，允许设置电极电压偏置高达90伏，没有任何泄漏电流和信噪比增益高达12倍（对于可见光子）。因此，我们第一次可以操作大面积NTD-Ge传感器配备NTL测辐射热光电探测器能够达到10 eV以下的基线噪声（RMS）。这种探测器为基于低光产额Ge-NTD装备的测量辐射热计的稀有事件搜索实验开辟了新的领域，例如CUPID无中微子双β衰变实验。
2019-06-27 physics.ins-det
Background Estimation Studies for Positron Double Beta Decay
无中微子双β衰变的研究因其能提供有关中微子质量和性质的有价值的信息而备受关注。双β衰变（DBD）本身也是核物理中的一个有趣的现象。虽然在大约十几个原子核中观察到了DBD，但正电子双β衰变（$β^{+}β^{+}$ /EC- $β^{+}$）仍然是一个难以捉摸的问题。$β^{+}β^{+}$衰变的一个重要特征是四个511 keV伽马射线的同时发射，并且这些伽马射线的重合检测可以提高测量灵敏度。本文提出了用两个高纯Ge（HPGe）探测器的符合测量法估算$β^{+}$和$β^{+}β^{+}$的灵敏度。利用GEANT 4对不同源几何结构的HPGe探测器对511 keV γ射线的符合探测效率进行了模拟，以优化质量效率积（M $ε_c$）。发现夹在探测器正面之间的尺寸为$55\,mm \times 55\,mm \times 5\,mm$（厚度）的源对于本探测器设置中的2对511 keV伽马射线是最佳的。一致的背景估计在海平面与中度铅屏蔽。利用该设置，$^{112}$ Sn中的EC-$β^{+}$和$^{106}$ Cd中的$β^{+}β^{+}$的TPDMATHABMQ测量的灵敏度估计为对于1 y的测量时间，$\sim$ 10 $^{19}$ - 10 $^{20}$ y。
2021-11-12 nucl-ex physics.ins-det
Initial Results from the MAJORANA DEMONSTRATOR
无中微子双β衰变搜索试图确定中微子的性质，轻子破坏过程的存在，以及有效的马约拉纳中微子质量。{ \sc Majorana}协作组正在组装一组高纯度锗探测器，以寻找$^{76}$锗中的无中微子双β衰变。{ \sc Majorana Demonstrator}由总共44.8公斤（29.7公斤富含$^{76}$ Ge）的Ge探测器组成，分为两个模块，包含在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的低背景屏蔽中。{ \sc Demonstrator}的初始目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。在2015年开始试运行后，第一个探测器模块于2016年初开始生产物理数据。我们将讨论模块1调试和第一次物理运行的初步结果，以及完整的{ \sc Majorana Demonstrator}实验的状态和潜在的物理范围。该合作计划在2016年年中完成第二个探测器模块的组装，以开始整个阵列的全面数据生产。
2016-10-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Purification of molybdenum oxide, growth and characterization of medium size zinc molybdate crystals for the LUMINEU program
LUMINEU计划的目的是使用放射纯ZnMoO4晶体作为辐射热测量计，对100 Mo的无中微子双β衰变进行先导实验。高质量放射纯晶体的生长是一项复杂的任务，因为没有商业上可获得的具有所需纯度和放射性污染水平的钼化合物。本文讨论了高质量放射纯ZnMoO_4晶体生长所需的钼提纯和化合物合成方法。使用了双重升华（添加氧化锌）与随后在水溶液中重结晶（使用氧化锌作为捕收剂）的组合。用低热梯度提拉法生长了1.5kg的锌单晶，测试了其光学、发光、抗磁、热学和辐射热性能。
2013-12-12 nucl-ex physics.ins-det
Identification and simulation of surface alpha events on passivated surfaces of germanium detectors and the influence of metalisation
Max Planck Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本研究通过模拟和实验分析，探讨了锗探测器钝化表面α事件的识别与电荷陷阱影响，并首次提出描述电荷陷阱效应的模型。
2022-06-30 physics.ins-det
The Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay (LEGEND)
对无中微子双β衰变（0 $νββ$）的观测将表明轻子数被破坏，揭示中微子是马约拉纳粒子，并提供中微子质量的信息。一个能够发现的实验覆盖了倒序区，有效的马约拉纳中微子质量为15 - 50 meV，将需要一个吨级的实验，具有良好的能量分辨率和极低的背景，在$\sim$ 0.1计数/（FWHM $\cdot$ t $\cdot$ yr）的水平在信号的区域。当前一代$^{76}$ Ge实验GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR利用具有0.12%的固有能量分辨率的高纯度锗探测器，在所有0 $νββ$实验的0 $νββ$信号区域中实现了超过一个数量级的最低背景。在这一成功的基础上，LEGEND合作已经形成，以追求吨级$^{76}$ Ge实验。该合作旨在开发一个0阶段的$νββ$实验计划，该计划在接近半衰期或$10^{28}$年时具有发现潜力，并酌情利用现有资源加快物理结果。
2017-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
AXEL: High-pressure Xe gas TPC for BG-free $0\nu2β$ decay search
AXEL是一个高压氙气时间投影室，用于无中微子双β衰变（0 n2 b）研究。AXEL具有称为ELCC的独特读出系统，该系统具有细胞结构和光电传感器，以检测电离电子产生的电致发光。我们证明了ELCC的性能与一个小的原型探测器（AXEL-HP 10 L）。在0 n ~ 2b Q值处，能量分辨率为0.82 - 1.74%（FWHM）。我们正在构建一个新的原型（AXEL-HP 180 L），以研究在0 n2 b的Q值的能量分辨率与单元结构的ELCC的新设计，新开发的电子板，场成形电极，和Cockcroft-Walton型高压电源。对于未来的1吨级大型AXEL探测器，我们正在开发新的背景减少技术;机器学习，正离子检测和主动屏蔽选项的拓扑识别。
2019-10-01 physics.ins-det
Study on cosmogenic activation in germanium detectors for future tonne-scale CDEX experiment
为了评价天然锗探测器和$^{70}$锗探测器的宇宙成因背景水平，开展了锗的宇宙成因活化研究。用Geant 4和CRY计算了长寿命放射性核素的产生率。通过比较CDEX-1B探测器的模拟光谱和实验光谱，验证了计算结果。基于验证后的程序，预测了未来吨级CDEX实验的宇宙成因背景水平。通过地下锗晶体生长和高纯锗探测器的制作可以达到抑制宇宙起源背景水平的目的，以达到直接探测暗物质的灵敏度要求。在低宇宙成因背景下，开辟了太阳中微子研究和无中微子双β衰变实验等新的物理渠道，并进行了相应的模拟和评价。
2018-10-20 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Surface characterization of p-type point contact germanium detectors
P型点接触（PPC）锗探测器用于稀有事件和低背景搜索，包括无中微子双β（0 vbb）衰变，低能核反冲和相干弹性中微子-核散射。该探测器具有出色的能量分辨率、低至亚keV范围的低探测阈值以及增强的背景抑制能力。然而，由于它们的大钝化表面，将信号读出触点与偏置电压电极分开，PPC检测器容易受到表面效应（例如电荷积累）的影响。深入了解它们对地面事件的反应至关重要。在这项工作中，PPC探测器的响应的α和β粒子击中钝化表面的多功能扫描测试stand. It示出的钝化表面可以积累电荷导致的径向依赖的退化的观察事件的能量。此外，它表明，表面α事件的脉冲形状显示的特征，可以用来区分这些事件。
2021-09-10 hep-ex physics.ins-det
Low Background Signal Readout Electronics for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA合作项目将使用同位素富集的p型点接触（PPC）高纯锗（HPGe）探测器寻找76 Ge中的无中微子双β衰变（0 nbb）。一个吨级阵列的HPGe探测器将需要低于1计数/ROI吨-年的背景水平，在4千电子伏的兴趣区（ROI）周围的2039千电子伏的Q值的衰变。为了证明这一实验的可行性，正在建造一个40公斤重的HPGe探测器阵列-MAJORANA DEMONSTRATOR，其背景目标是<3个计数/ROI吨-年，预计对于一个吨规模的实验，这一目标将缩小到<1个计数/ROI吨-年。信号读出电子设备必须放置在靠近探测器的位置，这对实现这一背景目标提出了挑战。本次演讲将讨论用于构建MAJORANA DEMONSTRATOR的低背景信号读出电子设备的材料和设计。
2015-06-13 nucl-ex physics.ins-det
Beyond the Standard Model Searches with the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器实验使用了两个模块化p型点接触高纯锗探测器阵列，其中30公斤的锗-76丰度达到88%，以寻找无中微子双β衰变。利用浓缩探测器进行的双β衰变数据采集活动已于2021年3月圆满结束，而利用天然探测器进行的数据采集工作仍在进行中。演示器在1 keV至10 MeV的宽动态范围内实现了出色的能量性能。超低的背景水平和出色的能量性能使演示器在标准模型之外的各种物理研究中具有竞争力。如果存在轴子-光子耦合，轴子可以通过太阳中光子的普里马科夫转换产生。太阳轴子可以在锗晶体中反向产生光子信号，当满足布拉格条件时，光子信号可以被相干增强。演示者正在用一种新的方法寻找太阳轴子，以关联和利用其大量的HPGe探测器。在这次演讲中，我们将讨论与演示者最近搜索新物理的状态和结果，包括太阳轴子搜索的第一个报告。
2021-10-21 hep-ex physics.ins-det
