Performance of a Large-Volume Cryogenic Pure CsI Detector for CEνNS and Low-Energy Rare-Event Searches
本文研制并表征了基于两块3.3 kg高纯CsI晶体的95 K低温探测器，测得约29 PE/keVee的光产额和约7%的能量分辨率，验证了低温纯CsI用于低阈值稀有事件搜寻的可扩展性。
2025-09-22 hep-ex physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination in liquid argon and its implications for Dark Matter searches using depleted argon
简要介绍了利用液氩技术进行的暗物质探测实验。本文介绍了脉冲形状背景鉴别法（PSD），并给出了它在2.3lR &D探测器中的应用实例。本文讨论了计算暗物质探测器灵敏度的方法，并用来估计引入同位素贫化的液态氩后灵敏度的可能提高。
2012-10-03 astro-ph.IM physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination of CsI(Tl) with a Photomultiplier Tube and MPPCs
在这项研究中，我们评估和比较的脉冲形状歧视（PSD）性能的多像素光子计数器（MPPC，也被称为硅光电倍增管- SiPMs）与一个典型的光电倍增管（PMT）测试时，使用CsI（Tl）闪烁。我们使用电荷比较法，通过两个时间门（延迟部分和整个数字化波形）内积分的电荷比来区分不同类型的粒子。为了获得令人满意的PSD性能，设置应该产生许多光电子（p.e.）并有效地收取费用。PMT设置产生更多的p.e.比MPPC设置更好。使用相同的数字转换器和相同的长时间选通（整个数字化波形），PMT设置在电荷收集方面也更好。因此，PMT设置展示了更好的PSD性能。随后，我们使用新的数据采集（DAQ）系统测试MPPC设置。使用这种新的DAQ，长时间门延长了近四倍的长度时，使用以前的数字化仪。有了这个更长的时间门，我们收集更多的体育。在脉冲的尾部和几乎所有的电荷的总收集的P. E。因此，MPPC设置的PSD性能显著提高。这项研究还提供了一个估计的短时间门（数字化波形的延迟部分），可以得到一个令人满意的PSD性能，而无需广泛的分析，以优化这个门。
2020-10-02 nucl-ex physics.ins-det
Neutron Beam Tests of $CsI(Na)$ and $CaF_{2}(Eu)$ Crystals for Dark Matter Direct Search
近几十年来，无机晶体被广泛应用于暗物质直接搜索实验。为了促进对$CsI(Na)$和$CaF_{2}(Eu)$晶体的能力的理解，利用单能中子束来研究核反冲的性质，期望其类似于暗物质直接检测的信号。本文报道了$CsI(Na)$和$CaF_{2}(Eu)$中核反冲的淬灭因子，以及$CsI(Na)$中核反冲和$γ$背景之间的改进的鉴别因子。
2016-02-16 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Development of a 10 mol% Rubidium-doped CsI Crystal for $^{87}$Rb Beta-Spectroscopy and Sterile Neutrino Searches
Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；University of Science and Technology (UST)（韩国科学技术院）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
本研究研发10 mol% Rb掺杂CsI晶体，利用其本征$^{87}$Rb源开展$^{87}$Rb β谱学研究，以搜索keV尺度惰性中微子，为相关研究提供了基础。
2026-08-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A CsI low temperature detector for dark matter search
低温探测器在稀有事件搜索领域有着悠久的成功历史。特别地，蒸发量热计是用于该任务的非常合适的检测器，因为它们提供粒子辨别：同时检测蒸发晶体中的粒子相互作用产生的热和光信号允许识别粒子的性质，因为光产额取决于此。我们调查的性能的两个大CsI（未掺杂）晶体（$\sim$ 122克每）操作的热量计在毫开尔文温度的量热特性和背景抑制能力。此外，我们讨论了这种检测方法的可行性，对未来的暗物质实验的基础上碱金属卤化物晶体，通过双通道检测与活性粒子歧视。
2016-02-29 physics.ins-det
Measurement of intrinsic radioactive backgrounds from Cs-137 and U/Th chains in CsI(Tl) crystals
无机CsI（Tl）晶体闪烁体是中国暗物质实验（CDEX）的候选反康普顿探测器。研究CsI（Tl）晶体的本征放射性纯度是一个非常重要的问题。脉冲的时间、能量和空间相关性以及脉冲形状的分辨能力为测量内禀辐射强度提供了强有力的方法。实验设计，检测器的性能和事件选择算法进行了说明。在中国锦屏地下实验室，对三个CsI（Tl）晶体原型进行了359 × 3 kg·d的数据采集。本文报道了Cs-137、Th-232和U-238系列的内同位素污染水平以及U-235系列的上限。从U/Th衰变链中识别出整个α 8峰，并推导出相应的淬灭因子。
2014-08-04 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
CNNs for enhanced background discrimination in DSNB searches in large-scale water-Gd detectors
大型水切伦科夫探测器的钆负载是探测弥散超新星中微子背景的主要方法。虽然增强的中子标记能力大大减少了单事件背景，但模仿IBD符合特征的相关事件仍然是潜在的有害背景。大气中微子的中性流（NC）相互作用可能主导DSNB信号，特别是在观测窗口的低能量范围内，达到约12至30 MeV。本文研究了一种新的方法，用于这种背景的歧视。卷积神经网络（CNN）提供了直接分析和分类提示事件的PMT命中模式的可能性。基于在简化的SuperKamiokande类检测器设置中生成的事件，我们发现经过训练的CNN可以保持96%的信号效率，同时将残留NC背景降低到原始速率的2%。与最近对DSNB信号的预测和对超级神冈的NC背景水平的测量相比，相应的信号与背景比约为4：1，为DSNB的发现提供了极好的条件。
2021-08-23 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Signal recognition efficiencies of artificial neural-network pulse-shape discrimination in HPGe $0νββ$-decay searches
采用基于人工神经网络的脉冲形状判别方法，对锗探测器内不同背景、信号和类信号相互作用的模拟脉冲进行了判别。模拟脉冲被用来调查效率的变化作为所使用的训练集的函数。结果表明，神经网络适用于高纯锗同轴探测器背景脉冲的识别。利用校准测量得到的类信号评价样本对信号识别效率的系统不确定度估计为5%。这种不确定性是由于信号和校准样品之间的差异。
2015-07-21 nucl-ex physics.ins-det
Response of undoped cryogenic CsI to low-energy nuclear recoils
纯CsI在液氮温度下的明亮闪烁使这种材料成为一种有前途的暗物质和中微子探测器。本文首次测量了它对核反冲的猝灭因子。我们的研究结果表明，这是难以区分的钠掺杂碘化铯在室温下。额外的属性，如光产额，余辉，闪烁衰减性能的电子和核反冲，和能量的比例性进行了研究，在\mbox{108-165 K}的温度范围内，确认了巨大的潜力，这种介质的稀有事件搜索。
2021-01-09 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Scintillation characteristics of an undoped CsI crystal at low-temperature for dark matter search
University of Science and Technology (UST)（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Jeju National University（济州国立大学）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
本研究测试了未掺杂CsI晶体在室温至86K下的闪烁特性，发现低温下光输出和衰减时间显著提升，结合SiPM构建的探测器在200kg靶材规模下对低质量暗物质-质子自旋相关相互作用探测具有世界领先灵敏度。
2025-07-31 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the energy and time resolution of a undoped CsI + MPPC array for the Mu2e experiment
本文描述了一个由未掺杂的CsI晶体制成的3 × 3阵列与大面积滨松多像素光子计数器耦合后的能量、时间响应和分辨率的测量。测量已进行使用的电子束的束流测试设施在弗拉斯卡蒂（罗马，意大利）的能量范围为80-120兆电子伏。在100 MeV处，用FWHM估计的测量能量分辨率为16.4%。由于原型的小尺寸，该分辨率由能量泄漏主导。通过拟合数字化信号的前沿并应用数字常数分数鉴别技术来重建时间。在100 MeV的时间分辨率约为110 ps。
2017-02-13 hep-ex physics.ins-det
Particle detection at cryogenic temperatures with undoped CsI
低温下的闪烁可以产生具有粒子识别能力的探测器，用于诸如暗物质探测之类的稀有事件搜索。我们提出了时间分辨的碘化铯（CsI）的闪烁研究的激发下的α和γ粒子在1毫秒的长采集窗口，以充分捕捉闪烁衰减之间的室温和4 K。这允许独立于脉冲的任何成形时间的光产额的测量。我们发现CsI的光产额在低温下从室温增加到两个数量级，并且在10和100 K之间的温度范围内α到γ激发的猝灭因子超过1。我们还发现发射光的时间结构遵循类似的指数衰减时间常数之间的α和γ激发，与自陷激子去激发模型的温度行为一致。
2018-06-14 physics.ins-det
Test of CsI(Tl) crystals for the Dark Matter Search
CsI（Tl）晶体中的核反冲能的测定可以作为弱相互作用大质量粒子（WIMP）研究的基础。我们证明，低到几keV的低能γ射线检测CsI（Tl）晶体探测器。用X射线源在6keV处观察到一个清晰的峰。在低至X射线的范围内，获得了良好的能量分辨率和线性度。此外，我们还表明，α粒子和γ射线可以清楚地分离使用不同的时间特性的晶体。
1999-10-28 physics.ins-det
Review on non-directional direct dark matter searches
综述了非定向直接检测方法。目前领先的实验自旋无关的WIMP相互作用是使用两个量的同时测量的低温测辐射热计和惰性气体，如氙事件的背景歧视。除此之外，还开发了几种有趣的技术，每种技术都具有特定的优点，例如能量阈值降低或对电离辐射背景的强免疫力。所使用的技术和最新的结果自旋相关和自旋无关的情况下。
2011-10-02 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of a CsI(Tl) Scintillator Coupled to a SiPM at Cryogenic Temperatures
本文在100K至室温范围测试了与SiPM耦合的CsI(Tl)闪烁体的低温性能，发现其在175K时探测效率最优、有效阈值约3keV，可用于低能粒子探测与稀有事件搜寻。
2025-11-18 hep-ex 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
A New Analysis Method for WIMP searches with Dual-Phase Liquid Xe TPCs
提出了一种新的基于物理观测量的WIMP暗物质研究数据分析方法。传统上，来自液体靶中散射的核反冲能量已经通过在相互作用顶点处产生的初始瞬发闪烁光（S1）来估计。电离电荷（C2）或其二次闪烁（S2）与Log（S2/S1）与S1中的一次闪烁相结合，仅作为电子反冲背景的鉴别参数。支持C2作为更可靠的核反冲能估计比S1的参数。Log（S1/C2）vs.C2的新相空间被引入作为对于核反冲接受更有效的相空间，并且表现出优越的能量分辨率。这是在不损害LIGHTTPC的鉴别能力，也不损害其3D事件重建和基准化能力的情况下实现的，就像只利用电离通道的分析一样。最后，提出了两个独立的能量估计器的概念，用于背景抑制：E2作为主要的（基于C2）和E1作为次要的（基于S1）。Log（E1/E2）与E2的关系被证明是评估WIMP信号候选者的最合适的相空间。
2012-06-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Multi-site Event Discrimination in Large Liquid Scintillation Detectors
已经进行了模拟研究，以探索在大规模液体闪烁探测器中区分单站点和多站点能量沉积的能力。已经发现了一种稳健的方法，该方法被预测为导致各种各样的事件类的显著统计分离，提供了一种强有力的工具来区分背景并打破信号提取中的重要简并。这对液体闪烁体从$^{130}$ Te和$^{136}$ Te中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）具有特别相关的影响，其中可以将真实的$0νββ$信号与大多数放射性背景（包括来自宇宙成因产生的放射性背景）以及来自目标同位素的未知伽马线区分开。
2019-07-22 hep-ex physics.ins-det
Search for Dark Matter with Liquid Argon and Pulse Shape Discrimination: Results from DEAP-1 and Status of DEAP-3600
在过去的十年中，直接暗物质搜索已经成为一个非常活跃的研究计划，在世界范围内产生了数十个项目，并导致了相互矛盾的结果。正是在这个阶段，液态氩和脉冲形状鉴别（DEAP）的暗物质实验即将进入。该装置采用3600 kg液氩靶和1000 kg基准质量，设计3年无本底运行，对100 GeV的WIMP质量达到了前所未有的10 $^{-46}$ cm $^2$的灵敏度。为了实现这一令人印象深刻的壮举，合作遵循了双管齐下的方法：仔细选择进入探测器结构的每一种材料，以抑制背景，并最佳使用脉冲形状鉴别（PSD）技术将核反冲与电子反冲分离。利用从7公斤原型DEAP-1获得的经验，SNOLAB（加拿大萨德伯里）正在完成一个3 600公斤的探测器，预计将于2014年年中开始采集数据。
2014-06-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Background Discrimination for Neutrinoless Double Beta Decay in Liquid Xenon Using Cherenkov Light
液态氙中的无中子双β衰变产生大量的切伦科夫光，其光子数和角分布将这些事件与普通背景区分开来。使用GEANT4模拟来模拟液体氙探测器中的切伦科夫光子产生和测量，并且使用多层感知器来分析所得到的分布以基于其切伦科夫光子对事件进行分类。我们的研究结果表明，一个温和的改进，无中微子双β衰变搜索的灵敏度是可能的，使用这种技术，但无中微子双β衰变和电子散射在液体氙中的运动学基本上限制了这种方法。
2018-12-13 nucl-ex physics.ins-det
Signal identification with Kalman Filter towards background-free neutrinoless double beta decay searches in gaseous detectors
在高压气体探测器上测量的粒子径迹和微分能量损失可以用于无中微子双β衰变~（$0νββ$）搜索的事例识别。我们开发了一种新的方法，基于卡尔曼滤波器在贝叶斯形式主义（KFB）重建MeV级电子的蜿蜒轨迹。利用仿真数据，我们比较了假设不同探测器粒度和能量分辨率的KFB方法的信号和背景鉴别能力。来自$^{232}$ Th和$^{238}$ U衰变链的典型本底比已发表的文献中的本底被抑制了另一个数量级，接近无本底区。对于拟议的PandaX-III实验，在90\%置信水平下，$0νββ$搜索半衰期灵敏度将达到$2.7 \times 10^{26}$ ~yr，生存期为5年，比初始设计目标提高2.7倍。
2021-05-08 hep-ex physics.ins-det
Predicting the single-site and multi-site event discrimination power of dual-phase time projection chambers
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本文通过构建通用TPC模型，利用Fisher信息预测双相时间投影室区分单点和多点事件的理论能力，并通过模拟验证传统算法和神经网络在噪声下的性能。
2026-02-02 hep-ex physics.ins-det
Performance evaluation of GYGAG crystals for neutrinoless double beta decay search
Research Center for Neutrino Science, Tohoku University（东北大学中微子科学研究中心）；Faculty of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所）
本研究制备了不同钇浓度的GYGAG晶体，评估其能量分辨率、α/γ脉冲形状甄别能力和闪烁时间特性，发现钇替代提高了光产额，最佳能量分辨率在Gd2.5Y0.5Al2Ga3O12中实现，且GYGAG在所有钇浓度下均表现出高脉冲形状甄别性能。
2026-05-27 nucl-ex physics.ins-det
Convolutional Neural Network-Based Neutron and Gamma Discrimination in EJ-276 for Low-Energy Detection
本文提出基于卷积神经网络的粒子识别方法，在EJ-276塑料闪烁体与硅光电倍增管系统中实现低能区中子与伽马射线的高精度甄别，准确率分别达97.3%和98.6%，显著优于传统电荷比较法，为暗物质和中微子等低能稀有事件探测提供了新途径。
2025-02-08 physics.ins-det
First measurement of surface nuclear recoil background for argon dark matter searches
直接寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的一个主要背景来自氡子体在探测器表面的沉积。最危险的表面背景是由$^{210}$ Po衰变产生的$^{206}$ Pb反冲。在这封信中，我们报告的第一个特点，这种背景下的液态氩。测量到低能Pb反冲的闪烁信号在氩气中是高度猝灭的，我们估计103 keV的$^{206}$ Pb反冲背景产生的闪烁信号与~ 5 keV（30 keV）电子反冲（$^{40}$ Ar反冲）的闪烁信号相等。此外，我们证明，这种危险的$^{210}$ Po表面背景可以抑制的一个因素~100或更高的脉冲形状歧视的方法，这可以使氩暗物质探测器附近的背景免费和提高他们的潜力，发现中等和高质量的WIMP。我们还讨论了对其他低本底实验的影响。
2016-09-22 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
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
Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches
轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术，选择放射纯材料，离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器，其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室（LSC），以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后，我们提出了一些想法和结果，降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏，使用高透明的窗口，自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子，亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。
2015-01-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Search for dark matter Particles via Invisible Decays in ${}^{46}$Sc Nuclear $γ$ Cascades with a CsI(Tl) Detector
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；University of Delaware（特拉华大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
采用高活度${}^{46}$Sc放射源和“缺失γ”技术，通过CsI(Tl)闪烁体探测器搜索核γ级联中的不可见衰变模式，对质量0.1-1 MeV的暗光子、轴子等暗区粒子参数空间进行高统计量排除。
2026-06-23 nucl-ex physics.ins-det
A 1 m$^3$ Gas Time Projection Chamber with Optical Readout for Directional Dark Matter Searches: the CYGNO Experiment
CYGNO项目的目标是建造和运行1~m $^3$气体TPC，用于定向暗物质搜索和相干中微子散射测量，作为100-1000~m $^3$（0.15-1.5吨）CYGNUS地下实验网络的原型。在这样的TPC中，由暗物质或中微子引起的核反冲产生的电子将漂移到三层GEM结构并被其倍增，雪崩过程中产生的光将由sCMOS相机读出，提供分辨率为几百微米的事件的2D图像。光电倍增管还可以同时快速读出光产生的时间分布，给出关于第三坐标的信息，因此可以对事件进行3D重建，从中可以推断出核反冲的方向以及入射粒子的方向。事件拓扑结构的这种详细重建还将允许纯且有效的信号与背景区分。这两个特征是达到和克服太阳中微子背景的关键，太阳中微子背景将最终限制无方向性的暗物质搜索。
2020-01-08 hep-ex physics.ins-det
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the Scintillation Efficiency of Na Recoils in NaI(Tl) down to 10 keV Nuclear Recoil Energy relevant to Dark Matter Searches
我们提出了初步的测量结果的钠反冲在碘化钠（铊）在室温下，在谢菲尔德大学的专用中子设施。测量已经进行了2.45 MeV的单能中子发生器的能量范围从10 keV到100 keV的核反冲能。使用BC501A液体闪烁体探测器对中子进行标记。从BC501A液体闪烁体探测器和中子飞行时间的脉冲形状歧视的削减进行记录的脉冲由一个数字化仪与2纳秒的采样时间。测得的淬火因子范围从19%到26%，与其他实验一致。从脉冲形状分析，从电子和核反冲脉冲的平均时间进行比较，下降到2千电子伏的电子等效能量。
2006-11-22 physics.ins-det
The Impact of Photon Flight Path on S1 Pulse Shape Analysis in Liquid Xenon Two-phase Detectors
LUX暗物质搜索实验是一个350公斤的双相氙时间投影室，位于美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施4850英尺的高度。两相氙探测器在暗物质探测中的成功依赖于它们区分电子反冲（ER）背景事件和核反冲（NR）信号事件的能力。典型地，NR-ER辨别是从电致发光光（S2）与即时闪烁光（S1）的比率获得的。S1脉冲形状的分析是可用于区分NR与ER的附加鉴别技术。脉冲形状NR-ER歧视可以实现的基础上的单重态和三重态，产生S1的去激发过程的比例。NR S1主要由单重态的去激发过程控制，时间常数约为3 ns，而ER S1主要由三重态的去激发过程控制，时间常数约为24 ns。随着探测器尺寸的增加，S1光子飞行路径的变化可以变得与这些衰减常数相当，从而降低了将NR与ER分离的脉冲形状分析的效用。LUX探测器中的路径长度变化的效果进行了研究，使用模拟的结果和S1脉冲形状分析的影响进行了讨论。
2015-12-30 hep-ex physics.ins-det
Using Micromegas detectors for direct dark matter searches: challenges and perspectives
本文介绍了搭载Micromegas像素化读出的气体TPC在暗物质直接探测中的应用现状，梳理了相关技术挑战，汇报了IAXO、TREX-DM实验的研发进展，指出该技术具备良好应用前景。
2024-04-15 physics.ins-det
Bulk-Surface Event Discrimination in Point Contact Germanium Detectors at Near-Threshold Energies with Shape-Matching Pulse-Shape Methods
针对点接触锗探测器近阈值能量下体-表面事件甄别难题，提出基于互相关形状匹配与低通滤波的脉冲形状方法，减少计算时间50%，降低背景泄漏约70%，并可将分析阈值降低至少10电子伏特。
2025-03-25 hep-ex physics.ins-det
Sensitive neutron detection method using delayed coincidence transitions in existing iodine-containing detectors
这封信解释了一种新的，高灵敏度的中子探测方法，它使用T $_{1/2}=845$ ns的延迟在$^{128}$ I衰变在137.8 keV的能量水平，导致从捕获的热中子碘原子核在碘化钠和碘化铯闪烁探测器。延迟符合技术与延迟事件的几个$μ{\rm s}$时间帧的使用允许从任何现有的背景信号中高度有效地区分中子事件。通过对圆柱形$\, 63 \, {\rm mm}\times 63\, {\rm mm}$ NaI（Tl）闪烁体和低本底比例$^3$ He计数器的中子测量结果的比较，验证了该中子探测方法的有效性。对于各向同性的$4π$，热中子通量为1 ${\rm n}\, {\rm cm}^{-2}\, {\rm s}^{-1}$，NaI探测器的绝对灵敏度为$6.5 \pm 1\, {\rm counts}\, {\rm s}^{-1}$，背景为$0.8\, {\rm events}\, {\rm day}^{-1}$，延迟时间范围为$Δ{\rm t}=1\, μ$ s。所提出的方法可以提供低本底实验，使用碘化钠或碘化铯，测量的速率和入射中子通量的稳定性，以更大的精度超过10 $^{-8}\, {\rm n}\, {\rm cm}^{-2}\, {\rm s}^{-1}$。
2016-12-13 physics.ins-det
A buffer-free concept bubble chamber for PICO dark matter searches
在本文中，我们报告的成功运作在德雷克塞尔大学的PICO合作的第一个C $_3$ F $_8$无缓冲原型氟碳化合物泡室。之前的PICO泡室使用氟碳靶流体产生了世界领先的WIMP搜索结果，通过水缓冲层与钢波纹管隔开。罐壁和液-液界面处的表面张力效应导致一类具有核反冲样声学特征的背景事件，从而污染分析中的WIMP样信号区域。因此，新的泡室将被构造为“正面朝上”，这意味着C $_3$ F $_8$的罐在波纹管上方，内部容器内没有水。Drexel泡室（DBC）在PICO用于WIMP搜索的核反冲阈值及以下成功运行，包括低至1.19 keV的阈值。我们已经证明了对$^{137}$ Cs γ和来自$^{244}$ Cm的自发裂变中子的敏感性，并且尽管所观察到的α衰变率非常低，但声学α辨别被证明是可能的。来自立体成像的位置重建允许用于校准数据的基本分析切割。该原型的成功建造和运行证实了右侧向上设计的有效性，该设计将用于未来的暗物质搜索，如PICO-40 L和PICO-500。
2019-07-28 physics.ins-det
Signal Yields of keV Electronic Recoils and Their Discrimination from Nuclear Recoils in Liquid Xenon
我们报告了使用XENON 100探测器在92 V/cm、154 V/cm和366 V/cm漂移场下液体氙对氚β衰变产生的15 keV以下低能电子反冲的响应。采用基于马尔可夫链蒙特卡罗的数据-模拟拟合方法从实验数据中提取光子产额和复合涨落。在两个较低的领域测量的光子产率与文献中的那些一致，在更高的字段366 V/cm的额外的测量。在这些低能量的电子和核反冲歧视，以及它的依赖于漂移场和光子探测效率进行了研究。结果提供了新的测量的能量区域感兴趣的暗物质搜索使用液体氙。
2018-02-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Charge Amplification in Sub-atmospheric CF4:He Mixtures for Directional Dark Matter Searches
本文实验研究在低压 CF4 中添加 He 对单个 ThGEM 气体增益和能量分辨率的影响，以验证该混合气体用于方向性暗物质搜寻的可行性。
2024-02-23 physics.ins-det
Particle physics in the sub-keV energy regime
本研究论证了低温纯CsI作为下一代CEνNS靶材的可行性，首次测量了反应堆反中微子的CEνNS，并利用相关工具开展μ子稀有衰变搜寻，给出暗物质候选体的新灵敏度限制。
2023-10-04 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Scintillation Properties of a Stilbene Crystal for Low-Mass Dark Matter Searches
Jeju National University（济州国立大学）；Kyungpook National University（庆北国立大学）；Center for Underground Physics, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院地下物理中心）；Yemilab Operation Center, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院Yemilab运营中心）
本研究表征溶液生长的反式二苯乙烯晶体的闪烁特性，确定其基线性能，为将其作为低质量暗物质搜寻靶材提供支持。
2026-08-19 physics.ins-det
Demonstration of Surface Electron Rejection with Interleaved Germanium Detectors for Dark Matter Searches
苏丹地下实验室的超级CDMS实验用一个9公斤的低温锗探测器阵列寻找暗物质。对称的传感器在相对的两侧测量每个粒子相互作用的电荷和声子，提供电子和核反冲之间，以及表面和内部事件之间的出色区分。用两个产生$\sim$ 130 β衰变/小时的$^{210}$ Pb源测试了表面事件抑制能力。在$\sim$ 800实时小时内，没有事件泄漏到8- 115 keV信号区，给出了90% C.L.的上限泄漏分数$1.7 \times 10^{-5}$，对应于未来200千克SuperCDMS SNOLAB实验中的$< 0.6$表面事件背景。
2013-10-04 astro-ph.GA hep-ex physics.ins-det
The CDEX-1 1 kg Point-Contact Germanium Detector for Low Mass Dark Matter Searches
中国金平地下实验室（CJPL）建立了CDEX协作组，利用超低能阈p型点接触锗探测器直接探测轻暗物质粒子。第一个1公斤的点接触锗探测器与sub-keV的能量阈值已在位于CJPL的被动屏蔽系统进行了测试。点接触p+电极和外部n+电极的输出使得可以扫描小于1 keV的较低能量范围，同时检测高达3 MeV的较高能量范围。p+和n+电极的输出也可能为暗物质实验提供一种更强有力的信号鉴别方法。已经测试和测量了一些关键参数，包括能量分辨率、死区时间、内部X射线的衰减时间和系统稳定性。结果表明，1 kg点接触式锗探测器及其屏蔽系统和电子线路能够正常工作，性能良好。该探测器系统将用于暗物质搜索实验。
2013-05-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Gaseous time projection chambers for rare event detection: Results from the T-REX project. I. Double beta decay
作为T-REX项目的一部分，在过去几年中进行了许多研发和原型制作活动，以探索气体Micromegas读取TPC在稀有事件搜索中的适用性，如双β衰变（DBD），轴子研究和低质量WIMP搜索。本文综述了该项目的主要研究成果，并对该探测技术的应用前景进行了展望。虽然在配套文件中，我们专注于轴子和弱相互作用粒子，在本文中，我们专注于测量的DBD的$^{136}$在高压超导体（HPSTO）TPC的结果。特别相关的是在微块Micromegas的NH 4 + TMA混合物中获得的结果，在增益、操作稳定性和在高达10巴的压力下的能量分辨率方面显示出非常有希望的结果。在$\sim$ 1的水平的TMA相对于纯PMMA将电子扩散减少了10倍，提高了拓扑图案的质量，对辨别能力有积极的影响。操作与中等大小的原型（30厘米直径和38厘米漂移）的1公斤的铅在10巴的基准volumen允许测试的检测概念，在现实的实验条件。Microbulk Micromegas能够以高质量对DBD电离特征成像，同时以至少$\sim$ 3% FWHM @ Q $_{ββ}$并且可能低至$\sim$ 1% FWHM的分辨率测量其能量沉积。此外，拓扑签名信息上的第一个结果显示出其他实验实现所无法达到的有前途的背景辨别能力。此外，Micromegas的固有放射性水平非常低，并提供了具有成本效益的扩大选择。所有这些结果都表明，Microm…
2015-12-24 hep-ex physics.ins-det
The CYGNO experiment: a gaseous TPC with optical readout for rare events searches
University of Coimbra（科英布拉大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Laboratori Nazionali del Gran Sasso（格兰萨索国家实验室）；Laboratori Nazionali di Frascati（弗拉斯卡蒂国家实验室）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
CYGNO实验利用气体时间投影室和光学读出技术，探索轻量WIMPs粒子，通过三维重建和能量沉积映射提高稀有事件识别能力。
2026-03-23 hep-ex physics.ins-det
A CaMoO4 Crystal Low Temperature Detector for the AMoRE Neutrinoless Double Beta Decay Search
报道了用于AMoRE无中微子双β衰变（0ν \b{eta} \b{eta}）探测实验的CaMoO_4晶体低温探测器的研制。原型探测器单元由216 g CaMoO 4晶体和金属磁量热计组成。地面上的测量表明，全吸收伽马峰的FWHM分辨率为6-11 keV。在声子信号中清楚地显示出脉冲形状辨别，对于α和\b{eta} /γ分离，发现辨别功率为7.6 σ。声子信号的上升时间约为1 ms。预计相对较快的上升时间将提高双中微子双β衰变堆积事件的拒绝效率，这可能是0ν \b{eta} \b{eta}搜索中的主要背景源之一。
2016-02-24 nucl-ex physics.ins-det
Performance of the EDELWEISS-III experiment for direct dark matter searches
我们提出的测量结果表明，EDELWEISS-III阵列的低温锗探测器直接暗物质搜索的效率。描述了实验装置和FID（全数字化）检测器阵列，以及背景抑制中热和电离信号的双重测量的效率。对于用于符合研究的整套24个FID探测器，基准电离能的基线分辨率主要低于0.7 keV $_{ee}$（FHWM），而热能的基线分辨率主要低于1.5 keV $_{ee}$（FWHM）。用AmBe源测量了FID设计对核反冲的响应以及很好的鉴别能力。在90% C. L.下，每个$α$的$R_{\rm surf} < 4 \times 10^{-5}$的表面$β$ -和$α$ -衰减抑制能力。已经用$^{210}$ Pb源测定，已经用$^{133}$ Ba源的$γ$ -校准证明了本体$γ$ -射线事件的拒绝，导致$R_{γ{\rm -mis-fid}} < 2.5 \times 10^{-6}$值在90% C.L.。在探测器阵列中测量的天然放射性的当前水平显示为单个$γ$背景的比率。FID检测器的基准体积分数已被测量到使用$^{65}$ Zn和$^{68,71}$ Ge同位素的宇宙成因活化的加权平均值为$(74.6 \pm 0.4)\%$。文中还讨论了探测器响应的稳定性和均匀性。因此，升级后的EDELWEISS-III探测器的分辨率、阈值和背景水平非常适合在大质量范围内直接搜索WIMP暗物质。
2017-06-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Pulseshape discrimination against low-energy Ar-39 beta decays in liquid argon with 4.5 tonne-years of DEAP-3600 data
DEAP-3600探测器搜索3.3吨液态氩靶上散射的暗物质粒子的闪烁信号。最大的背景来自$^{39}$ Ar β衰变，并使用脉冲形状鉴别（PSD）来抑制。我们使用了两种类型的PSD算法：的闪烁分数，它认为在一个狭窄的和宽的时间窗口周围的事件峰值的闪烁信号的分数，和对数似然比，它比较观察到的光子到达时间的信号和背景模型。我们还使用两种算法来确定在给定时间检测到的光子数：（1）简单地将每个PMT脉冲的电荷除以单个光电子的电荷，以及（2）基于闪烁脉冲形状和光检测器中的后脉冲的模型，考虑在给定时间检测到一定数量的光子的概率的可能性分析。如果光子探测时间不受探测器效应的影响，则该分数近似地执行对数似然比PSD算法。我们解释了这一结果使用的闪烁光子作为一个函数的时间时，他们被检测到的信息模型。
2021-04-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Physics-informed continuous normalizing flows to learn the electric field within a time-projection chamber
贵元素时间投影室（TPC）中的精确位置重建对于天体物理中的稀有事件搜索至关重要，但系统地受到探测器表面电荷积累引起的电场畸变的限制。传统的数据驱动的场校正受到三个基本限制：破坏平滑性和可微性的离散化伪影，缺乏与麦克斯韦方程的保证一致性，以及$\mathcal{O}(10^7)$校准事件的统计要求。我们引入了一个物理信息的连续归一化流架构，该架构直接从校准数据中学习电场变换，同时通过模型结构本身强制执行场保守性的约束。应用于模拟$^{83\mathrm{m}}$ Kr校准数据的XLZD类双相氙TPC，我们的方法实现了优越的重建精度相比，基于直方图的校正时，在相同的数据集上训练，证明可行的性能，只有$6\times10^5$事件$\unicode{x2013}$的一个数量级减少校准要求。这种方法使实际的每月现场监测活动，传播的位置不确定性，通过微分变换，并在下一代罕见事件搜索增强背景歧视。
2025-10-29 physics.data-an physics.ins-det
High-bandwidth frequency domain multiplexed readout of transition-edge sensors for neutrinoless double beta decay searches
McGill University（麦吉尔大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
下一代低温中微子less双β衰变实验需要更快速的读取以提高背景区分度。本研究开发了基于McGill/Berkeley数字fMux读取的新型系统，实现156kHz的高带宽读取，以满足下一代TES仪器化低温 calorimeters的需求。
2026-06-08 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
A Study of NaI(Tl) crystal Encapsulation using Organic scintillators for the Dark Matter Search
闪烁的NaI（Tl）晶体用于各种稀有衰变实验，如暗物质搜索。NaI（Tl）晶体的吸湿性使得在这些实验中晶体探测器的构造具有挑战性，并且需要紧密封装以防止空气接触。更重要的是，在低放射性测量中，外部辐射和表面污染的识别对于表征总晶体放射性的来源至关重要。为了同时缓解上述问题，已经进行了具有活性有机闪烁体否决的NaI（Tl）晶体封装的研究。裸露的晶体直接与液体和塑料反射器耦合，以标记从晶体外部穿透的外部辐射。我们报告的脉冲形状歧视的有机闪烁体脉冲的晶体闪烁体在一个单一的探测器设置，使外部伽马射线可识别和长期稳定性测试的探测器设置。
2019-08-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Modeling emission of acoustic energy during bubble expansion in PICO bubble chambers
PICO实验使用充满过热C $_3$ F $_8$的泡室，用于自旋相关WIMP暗物质搜索。这些探测器中背景的主要来源之一是来自环境$^{222}\mathrm{Rn}$衰变的α粒子，这些粒子使气泡成核，这些气泡在视觉上与WIMP候选事件无法区分。α诱导的气泡可以通过声学来区分，因为来自α事件的信号在幅度上始终大于来自核反冲/WIMP样事件的信号。通过研究这两种类型的电离辐射成核的气泡从其生长的第一阶段的动力学，我们提出了一个物理模型的声学歧视的第一次。我们产生的模拟样品的气泡成核的α粒子和核反冲的声能分布进行了比较，直接的实验数据。
2019-09-08 physics.comp-ph physics.ins-det
Signal modeling of high-purity Ge detectors with a small read-out electrode and application to neutrinoless double beta decay search in Ge-76
GERDA实验使用富含Ge-76的高纯度锗探测器寻找Ge-76的无中微子双β衰变。信号时间结构的分析为鉴别无中微子双β衰变事件和区分γ射线诱发的本底事件提供了有力的工具。最近报道了具有小读出电极的“宽能锗”探测器的增强的脉冲形状辨别能力。本文介绍了这样的探测器的响应的完整模拟，包括辐射相互作用的蒙特卡罗建模和随后的信号形状计算。基于最大电流信号幅度和施加到模拟数据的事件能量之间的比率的脉冲形状判别方法显示出与校准源获得的实验数据的定量一致性。模拟已被用来研究的检测器体积内发生的衰变，很难评估实验的生存概率。宇宙成因放射性同位素Ge-68和Co-60以及Ge-76的无中微子双β衰变产生了这种内部衰变事件。当2.614 MeV光子双逃逸峰的实验接受度为90%时，在Qbb = 2.039 MeV处，Ge-76无中子双β衰变的存活几率为（86 ± 3）%，Ge-68子体Ga-68的存活几率为（4.5 ± 0.3）%，Co-60的存活几率为（0.9 ± 0.4-0.2）%.
2011-01-17 nucl-ex physics.ins-det
