Slow scintillation time constants in NaI(Tl) for different interacting particles
在暗物质搜寻实验中，在地下和非常低的背景环境中工作的非常大的掺铊碘化钠晶体已被用于确定由不同相互作用粒子：γ/μ子和α引起的光脉冲中的几十ms范围内的闪烁分量。
2013-07-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Improved scintillation proportionality and energy resolution of LaBr3:Ce at 80K
利用10.5 - 100 keV的高单色同步辐射X射线，研究了掺5%Ce ~（3+）的LaBr_3晶体在80 K、295 K和450 K下的非比例性和能量分辨率随温度的变化。在降低温度时观察到比例性的改善和更好的能量分辨率。这种效应表明，LaBr 3：Ce已经出色的能量分辨率可以进一步提高。它也可能提供新的线索，以更好地理解的过程，导致非比例性的无机闪烁体响应。
2011-02-18 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Low-Background Experiments with High Pressure Gas Scintillation Proportional Detector
本文提出了一种用于寻找宇宙暗物质和78Kr的2K衰变的低本底实验的闪烁正比计数器，它的读出波长为波长移动光纤，填充气体为氘或氪，压力可达20atm。
1997-04-16 astro-ph hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency measurement of Na recoils in NaI(Tl) below the DAMA/LIBRA energy threshold
DAMA调制信号的暗物质解释依赖于核反冲的NaI（Tl）闪烁效率。以前的测量钠反冲有很大的差异，特别是在DAMA/LIBRA调制能量区域。本文报道了从3 keV $_{\text{nr}}$到52 keV $_{\text{nr}}$的NaI（Tl）中Na反冲的猝灭效应测量，覆盖了光WIMP解释的整个DAMA/LIBRA能区。通过使用低能量，脉冲中子束，双飞行时间技术，和脉冲形状的歧视的方法，我们获得了最准确的测量这种NaI（Tl）的日期。结果与DAMA报告的低能量值有显着差异，但落在其他以前的测量之间。我们提出的暗物质的DAMA调制信号的解释的新的淬火结果的影响。
2015-03-24 physics.ins-det
Bulk NaI(Tl) scintillation low energy events selection with the ANAIS-0 module
从一些目标核散射的暗物质粒子预计以核反冲的形式沉积非常小的能量（低于100 keV）。由于核反冲与电子反冲的闪烁效率低，在寻找暗物质时考虑的大多数闪烁目标中，低于10 keVee的区域集中了大部分预期的暗物质信号。为此，需要非常低的能量阈值（等于或低于2keVee）和非常低的背景。ANAIS（Annual Modulation with NaI Scintillators）实验。对真实闪烁事件的探测器响应函数的良好了解，对在该能量范围内起作用的其他异常或噪声事件群体的良好表征，以及对后者的方便的滤波程序的开发是强制性的，以在如此低的能量下实现所需的低背景。在这项工作中，我们将提出具体的协议，选择散装闪烁事件在碘化钠（铊），其应用程序获得的数据与ANAIS-0原型。预期在NaI（Tl）中由核或电子反冲产生的闪烁脉冲中的时间常数略有差异，因此为了分析这些过滤程序在可归因于暗物质的反冲群体的情况下的效果，使用了中子校准的数据。
2014-12-18 astro-ph.IM physics.ins-det
Quenching factor measurement for NaI(Tl) scintillation crystal
闪烁晶体通常用于直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMP），这些粒子是粒子暗物质的合适候选者。众所周知，电子反冲和核反冲的闪烁光产额是不同的。为了校准WIMP引起的核反冲信号的能量，需要测量猝灭因子（QF），其是核反冲与电子反冲的光产额比。用氘-氘聚变产生的2.43MeV单能中子测量了小尺寸（2cm × 2cm × 1.5cm）NaI（Tl）晶体中Na和I反冲的QF。根据中子的散射角，反冲离子的能量在Na的9 - 152 keV和I的19 - 75 keV的范围内变化。Na的QF在9个点处测量，值在10 - 23%的范围内，而I的QF在4个点处测量，值在4 - 6%的范围内。
2019-01-02 physics.ins-det
Simultaneous scintillation light and charge readout of a pure argon filled Spherical Proportional Counter
在R2D2研究与发展计划中，研究了球形正比计数器用于寻找无中微子双β衰变的可能性。双电荷和闪烁光读出可以改善检测器性能。使用6 × 6 mm2硅光电倍增器，在1.1巴下用纯氩气进行测试。首次在球形正比计数器中采用闪烁光触发。测量的漂移时间与模拟的预期非常一致。此外，在雪崩发展过程中发出的光信号表现出可以用于事件表征的功能。
2022-01-29 physics.ins-det
Measurement of scintillation from proportional electron multiplication in liquid xenon using a needle
本研究提出在液氙中使用针状高压电极替代细线，成功演示了正比电荷倍增与次级闪烁产生，为开发大型单相双读出时间投影室电极结构奠定重要里程碑。
2024-01-04 physics.ins-det
A Model for the Secondary Scintillation Pulse Shape from a Gas Proportional Scintillation Counter
比例闪烁计数器（PSC）（单相和双相）可以测量探测器体积内粒子相互作用的闪烁（S1）和电离（S2）通道。从这些探测器获得的信号首先取决于介质的物理特性（初始闪烁和电离），其次取决于探测器的物理特性如何操纵产生的光子和释放的电子。在本文中，我们开发了一个模型的探测器物理，包括事件拓扑结构，探测器的几何形状，电场配置，纯度，光学特性的组件，和波长移位器。我们提出了一个分析形式的模型，它允许一般的研究检测器的设计和操作，和蒙特卡罗模型，使更详细的探索S2事件。该模型可用于研究电流检测器中的系统效应，例如能量和位置重构、脉冲形状鉴别、事件拓扑、死时间计算、纯度和电场均匀性。我们提出了一个比较这个模型与实验数据收集的氩气正比闪烁计数器（GPSC），在20 C和1巴，并与内部，准直55 Fe源照射。此外，我们讨论了如何将该模型纳入GPSC和双相位检测器的蒙特卡罗模拟，增加了模拟结果的可靠性，并允许测试的实验数据分析算法。
2015-12-16 hep-ex physics.ins-det
Temperature behavior of NaI (Tl) scintillation detectors
众所周知，NaI（Tl）探测器的总光输出是温度的非线性函数。在这里，我们提出了新的实验数据的掺杂NaI（Tl）发光二极管的温度行为，而不是显示在很宽的温度范围内的光输出的线性依赖性-包括户外应用。光脉冲的形状通常显示两个衰减过程：室温以上的单一主导过程和室温以下的两个衰减时间常数。我们发现，强度的重新分布是温度依赖性的;第二（慢）衰变分量在室温下可以忽略不计，但是，到-20 ℃，它贡献了总光的40个百分之一，持续时间为几微秒。我们讨论了深刻的影响，这种新的理解的光输出的脉冲高度分析仪器。我们引入一个理论模型来解释实验结果。此外，我们描述了一种独特的技术，用于校正幅度和形状的温度变化内的碘化钠（铊）探测器包。
2006-05-30 physics.ins-det
Simplified Efficiency Calibration Methods for Scintillation Detectors Used in Nuclear Remediation
针对核清理中废物减少与资源效率提升问题，提出“过度简化”“简化”两种NaI(Tl)闪烁探测器光峰效率测定新方法，经多校准源验证并用于CRL系统调试，提升筛查准确度并降低成本，推动可持续核修复实践。
2024-10-12 nucl-ex physics.ins-det
Non proportionality dependence on shaping time
近年来，人们对无机晶体的闪烁机理进行了广泛的研究。主要问题是光响应与能量的非比例机制及其与用于闪烁信号的成形时间的联系。在这项研究中，康普顿符合技术已被用来测量三个晶体的相对非比例性：CdWO $_{4}$，BGO，和NaI（Tl）。为了测试对成形时间的非比例依赖性，已使用数字梯形滤波器对前置放大闪烁体脉冲进行数字化和成形。由于不发生模拟整形，因此大部分闪烁分量被数字化，从而避免了主要的信息损失。所得到的结果表明闪烁发射的时间常数和光产额之间存在相关性。
2017-02-27 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
Waveform Simulation for Scintillation Characteristics of NaI(Tl) Crystal
本文开发NaI(Tl)闪烁波形模拟以生成纯净无偏样本，并通过脉冲形状甄别参数和多变量机器学习验证其与实验数据一致，进而用于触发效率验证。
2024-06-17 physics.ins-det
On Proportional Scintillation in Very Large LXe Detectors
早在40年前，早稻田小组就首次实现了在液相中通过比例闪烁从LIGHTE探测器中读出电荷，但当时的技术挑战是压倒性的。虽然测试成功，但这种方法最终被丢弃，最终几乎被遗忘。对于今天的大型LIGO暗物质探测器来说，这种方法甚至没有被考虑过。相反，尽管有许多限制和挑战，但还是选择了双相技术。在两项独立的研究中，来自哥伦比亚大学和上海交通大学的研究小组重新评估了液相中的比例闪烁。两者都确立了非常大的LIGO探测器的优点，但哥伦比亚小组也遇到了明显的局限性，即阳极线对光的遮蔽以及脉冲形状对阳极区电子漂移路径的依赖。然而，这两项研究之间的差异并不是技术所固有的，而是所选择的几何形状的直接结果。考虑到几何差异，结果匹配无歧义。他们也同意Waseda小组的原始结果。随着技术问题的解决，该方法在未来的大型LC-TPC中使用的路径现在是开放的。
2019-10-29 physics.ins-det
Comparison of Thermal Neutron Detection Efficiency of $^{6}$Li Scintillation Glass and $^{3}$He Gas Proportional Tube
本文报道了$^{3}$ He气体比例管和$^{6}$ Li闪烁玻璃热中子探测效率的比较研究。由于$^{3}$ He和$^{6}$ Li具有较高的中子俘获吸收系数，因此通常用于热中子探测。通过在准直系统中使用中子源$^{252}$ Cf和石蜡慢化剂，我们可以得到小束热中子。利用闪光ADC测量每个探测器的热中子能谱，根据能谱确定探测到的事例数，计算不同探测器的探测效率。同时，用GEANT 4对实验进行了建模，并与蒙特卡罗模拟进行了对比验证。
2013-04-22 hep-ex physics.ins-det
Infrared scintillation yield in gaseous and liquid argon
研究惰性气体和液体中的一次和二次相变对以惰性气体为介质的稀有事件实验至关重要。在目前的工作中，气体和液体Ar的闪烁产率已首次在近红外（NIR）和可见光区，无论是初级和二级（比例）闪烁，使用盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）和脉冲X射线照射测量。在690-1000 nm的NIR范围内，在气态Ar中测量到快组分的初级闪烁产额为17000光子/MeV，在400-1000 nm的范围内，在液态Ar中测量到510光子/MeV。在气态Ar中也观察到了成比例的近红外光谱（电致发光）;在163 K时测得的放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。讨论了近红外光谱在高能物理实验中的可能应用。
2011-04-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Prospects of charge signal analyses in liquid xenon TPCs with proportional scintillation in the liquid phase
随着液态氙TPC在追求直接探测WIMP暗物质的同时目标质量的增加，由于其尺寸而产生的技术挑战需要新的解决方案，并开启了关于替代探测器概念的讨论。液体氙中的比例闪烁允许单相设计，从而避免了与双相TPC中所需的液-气界面和精确气隙相关的所有问题。除了不同的闪烁机制，成功的检测和分析方案的国家的最先进的实验是保持在这种方法。我们研究的影响，在一个单相检测器的DARWIN尺寸，其中的比例闪烁信号的快速定时允许的电离信号中的单个电子的精确识别的电荷信号分析。这样的离散电子计数方法导致一个更好的信号分辨率为低能量相比，经典的双相连续的方法。不存在液-气界面进一步显著地有益于仅S2的能量分辨率。这将闪烁和信号检测过程的不确定性降低到显著低于初级电离中不可减少的波动的水平。利用精确的电子时间信息进一步允许强大的单个与~多位点相互作用识别，93%的拒绝效率和98%的信号接受。这超过了达尔文天文台的设计目标，在非拒绝多站点中子事件的减少因子为4.2。
2022-04-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Emulator-based Bayesian Inference on Non-Proportional Scintillation Models by Compton-Edge Probing
本文提出利用康普顿边缘探测结合贝叶斯推断和机器学习仿真器，在无需额外电子响应测量的条件下约束无机闪烁体的非比例闪烁模型并量化固有分辨率。
2023-08-14 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Feasibility of Liquid-phase Xenon Proportional Scintillation for Low-energy Physics
针对双相氙TPC气隙技术挑战及单电子本底问题，研究验证纯单相液氙TPC的比例闪烁能力，证实其仍可区分电子与核反冲，且S2后单电子本底大概率与液-气界面无关。
2024-08-03 hep-ex physics.ins-det
Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon - Part II: light yield and possible applications
我们在这里提出了一个全面的研究在近红外（NIR）和可见光区域，在低温下的气体和液体Ar中产生的初级和次级的光产额。使用盖革模式雪崩光电二极管（GAPD）和脉冲X射线照射进行测量。在87-160 K的范围内，发现气态Ar中快发射组分的初级闪烁产额与温度无关;在690-1000 nm的近红外范围内，它相当于17000+/-3000光子/MeV。在87 K的液态Ar中，快成分的初级闪烁产额大大降低，在400-1000 nm范围内，达到510+/-90photon/MeV。还观察到了气态Ar中的成比例近红外光谱（电致发光）;在160 K时测得其放大参数为每kV每个漂移电子13个光子。在电场高达30 kV/cm的液体Ar中没有观察到成比例的结晶。讨论了近红外光谱在暗物质研究、中微子-核相干散射实验和离子束放射治疗中的应用。
2012-05-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Proportional scintillation in liquid xenon: demonstration in a single-phase liquid-only time projection chamber
本文在小型单相纯液氙 TPC 中利用 83mKr 信号验证液相 S2 比例闪烁，测得最高 g2 增益及电子漂移、扩散参数，证明该类探测器可成功运行。
2024-09-18 physics.ins-det
Analysis of the 40K contamination in NaI(Tl) crystals from different providers in the frame of the ANAIS project
利用NaI（Tl）大晶体在探测器中的闪烁信号，通过探测器中目标核的弹性散射，寻找银河系中的暗物质粒子。然而，以核反冲形式沉积的能量很小，这增加了将该能量转换成闪烁的低效率，使得处于或非常接近能量阈值的事件，归因于放射性背景或伪噪声（非本体NaI（Tl）闪烁事件），可以损害这样的实验的灵敏度目标。DAMA/LIBRA实验，使用250公斤碘化钠（铊）目标，报告了第一个证据的存在，每年调制的检测率与预期的暗物质信号在6 keVee（电子当量能量）以下的区域兼容。在ANAIS（Annual modulation with NaI Scintillators）暗物质搜寻计划的框架内，为了理解大型碘化钠探测器中极低能量事件的起源，并开发方便的滤波器以滤除那些与大块NaI（Tl）晶体中的闪烁无关的事件，进行了大量而长期的努力。40 K可能是NaI（Tl）探测器中最相关的放射性污染物，因为它在非常低的能量下对本底有重要的贡献。ANAIS的目标是达到或低于20 ppb的天然钾水平。在本文中，我们将报告我们的努力，以确定40 K污染的几个NaI（Tl）晶体之间的符合测量，其中两个（或更多）。本文将比较不同供应商的晶体40 K含量的结果，并简要回顾ANAIS暗物质搜索实验的前景。
2014-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Low Energy Electronic Recoils and Single Electron Detection with a Liquid Xenon Proportional Scintillation Counter
本文表征了单相液态氙比例闪烁计数器（LXePSC）对低能电子反冲的响应，实现了约1keV电子反冲的高效探测及单电子观测，讨论了其在反应堆中微子探测的潜在应用。
2023-06-19 physics.ins-det
Low temperature light yield measurements in NaI and NaI(Tl)
在1.7 - 300 K温度范围内，测量了5.486MeV α粒子辐照下纯碘化钠（NaI）晶体和掺铊NaI晶体的闪烁光输出。在三个选定的温度下的衰变时间常数的估计。对于纯碘化钠的光产额朝低温的增加，可以确认和测量精度更高。当NaI（Tl）温度低于60 K时，光输出增加。
2012-03-10 physics.ins-det
Results from the first cryogenic NaI detector for the COSINUS project
最近，晶体闪烁体材料碘化钠（NaI）作为直接寻找暗物质的目标引起了人们极大的兴趣。这主要是由暗物质领域长期存在的矛盾情况所驱动的：DAMA/LIBRA合作所声称的暗物质调制信号检测的积极证据（在所谓的标准假设下）与大多数其他直接暗物质实验报告的零结果不一致。我们提出的第一个原型探测器使用一种新的实验方法相比，\textit{conventional}单通道碘化钠闪烁光探测器的结果：碘化钠晶体作为一个闪烁量热计在毫开尔文温度下同时提供一个声子（热）加闪烁光信号和粒子歧视的事件的基础上。我们评估的能量分辨率，能量阈值和进一步的性能参数的COSINUS R&D项目内开发的这个原型检测器。
2017-11-05 physics.ins-det
Self-Contained, Cooled SiPM Array for Scintillation Spectroscopy
提出了一种简单的、独立的、热电冷却的SiPM系统，其将SiPM阵列冷却到-20 ℃。该阵列通过直径为75 mm的玻璃窗口观察NaI闪烁体。废热通过大型散热器和交流风扇排出。在空气耦合的2”x 2”NaI闪烁体中高于40 keV时，冷却时SiPM暗计数率降低约1000倍。当冷却时的光谱性能非常类似于在相同设置中测试的PMT，并且足以用于25千电子伏以上的核光谱学。最初，使用水冷，但被更适合独立系统的空气冷却所取代，从而在不降低性能的情况下提供便携性的优势。简单的改进将允许将SiPM冷却到-30 ℃或更低，这将进一步降低暗计数率，并将光谱有用范围扩展到甚至更低的能量。这种系统将是坚固的并且适合于现场使用，例如用于检查货物的伽马射线发射。
2019-08-23 physics.ins-det
Nonproportionality of NaI(Tl) Scintillation Detector for Dark Matter Search Experiments
本研究结合 COSINE-100 数据与 γ 能谱，直接测量 NaI(Tl) 在低能区的光产额非比例性，尤其实现 0.87 keV 光产额的直接测量，以改进暗物质实验本底建模与信号解释。
2024-05-10 hep-ex physics.ins-det
COSINUS -- a model-independent challenge of the DAMA/LIBRA dark matter claim with cryogenic NaI detectors operated in a new low-background facility
COSINUS通过低温NaI晶体的声子与闪烁光双通道探测实现逐事件粒子鉴别，以模型无关方式检验DAMA/LIBRA信号，并已在LNGS建成低本底设施，计划2025年底开始取数。
2025-07-03 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Pulse Shape Discrimination of low-energy nuclear and electron recoils for improved particle identification in NaI:Tl
NaI：Tl晶体中的闪烁机制产生不同的脉冲形状，这取决于入射粒子的类型。来自核反冲事件的闪烁光的时间分布比电子反冲事件衰减得更快，并且这种差异可以使用各种脉冲形状辨别（PSD）技术来分类。在这项研究中，我们测量了原子核和电子反冲在碘化钠：铊晶体，与电子的等效能量在2和40千电子伏之间。我们报告一个新的PSD方法，基于事件类型的可能性，这优于电荷加权平均时间，这是传统的度量PSD在碘化钠：铊。此外，我们表明，这两种方法的线性组合提高了在这些能量的辨别力。
2022-05-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Light yield determination in large sodium iodide detectors applied in the search for dark matter
由于DAMA/LIBRA长期以来对年度调制的高度显著的积极结果，NaI（Tl）探测器通过目标核的弹性散射在寻找银河系暗物质粒子中的应用是很好的动机，仍然需要确认。为了实现这一目标，必须达到非常低的能量阈值（等于或低于keV水平）、非常低的放射性本底（几个计数/keV/kg/天）和高检测质量（等于或高于100 kg规模）。最相关的技术问题之一是晶体固有闪烁光产额的优化和用于大质量晶体的光收集系统的效率。在ANAIS（年度调制与碘化钠闪烁）暗物质搜索项目的框架内，来自不同供应商的大型碘化钠（铊）晶体耦合到两个光电倍增管（PMT）已在Canfranc地下实验室进行了测试。在本文中，我们提出了估计的NaI（Tl）的闪烁光收集使用全吸收峰在非常低的能量从外部和内部源发射γ/电子，和单光电子事件的人口选择使用非常低的能量脉冲尾巴。在15~光电子/keV的水平上的出色的闪烁光收集可以被报告用于ANAIS探测器的最终设计和选择的供应商。考虑到所使用的PMT单元的量子效率，这些NaI（Tl）晶体中的本征闪烁光产额对于3至25 keV范围内的能量沉积超过40~光电子/keV。ANAIS晶体的这种非常高的光输出允许在1~keV以下触发，这对于增加直接检测暗物质的灵敏度是非常重要的。
2017-03-03 astro-ph.CO physics.ins-det
Advancements in High Density and Fast Scintillation Detector Materials
核能和高能物理研究需要具有高光产额、高密度、快速衰变时间并且抗辐射的新型高性能衰减器。本文介绍了用改进的Bridgman法在双区垂直炉中生长的直径为16 mm的掺铈Tl_2LaCl_5（TLC）和掺铕TlCa_2Br_5（TCB）以及直径为1英寸的掺铈Tl_2GdBr_5（TGB）和掺铕TlSr_2I_5（TSI）晶体的生长和结果。从生长的晶锭中提取和处理的样品的能量分辨率、光产额、衰减时间和非比例性等闪烁特性进行了表征，TGB、TLC、TCB和TSI样品在662 keV处的能量分辨率（FWHM）分别为5.1%、3.4%、4.0%和3.3%。Ce掺杂的TGB和TLC具有单一的衰减时间分量，分别为26 ns和48 ns，而Eu掺杂的TCB和TSI具有较长的衰减时间，其主要衰减常数为571 ns和630 ns。与NaI：Tl和BGO相比，这些化合物表现出良好的比例行为。
2021-04-30 physics.ins-det
Neutron Energy Spectrum Measurements with a Compact Liquid Scintillation Detector on EAST
在EAST装置上采用EJ 301液体闪烁体中子探测器测量了D-D聚变等离子体的中子能谱。该探测器的特点是仔细在不同的准单能中子场产生的4.5 MV的范德格拉夫加速器。在最近的实验活动中，由于EAST的中子产额低，设计了一种新的屏蔽装置，并将其放置在尽可能靠近托卡马克的位置，以提高谱仪的计数率。用液体中子能谱仪测量了中子和γ射线的注量，与3 He正比计数器和NaI（Tl）γ射线能谱仪测量结果一致。等离子体离子温度值推导出从低杂波注入和离子回旋共振加热放电中的中子谱。用蒙特卡罗输运程序模拟了散射中子能谱，并通过低能脉冲高度测量得到了很好的验证。
2013-04-27 nucl-ex physics.ins-det
The Electric Field Dependence of Single Electron Emission in the PIXeY Two-Phase Xenon Detector
双相氙探测器被广泛应用于银河系暗物质粒子的实验研究中。在这些探测器中，单电子背景在瞬时闪烁和成比例闪烁信号之后的起源还没有完全理解，尽管近年来已经取得了进展。本文描述了在Yale双相氙时间投影室中，${}^{83m}Kr$校准事件中的单电子本底及其与漂移场和提取场的相关性。测量了由Fowler-Nordheim（FN）效应引起的单电子本底，并对其电场依赖性进行了量化。由瞬时闪烁和比例闪烁引起的栅极和杂质的光电离也对单电子背景有贡献。
2021-12-17 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
All-directional gamma-ray imaging using a NaI(Tl) scintillator with double-sided SiPM readout
Institute for Nuclear Research of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院核物理研究所）
提出基于双端读出NaI(Tl)晶体的紧凑型全向伽马成像系统，通过混合方向重建算法（主动掩蔽与晶体内部康普顿成像）实现高精度定位，满足核安全与应急监测需求。
2026-06-28 physics.ins-det
Charge carrier mobility and nonproportionality of LaBr$_3$:Ce scintillators
研究了不同Ce掺杂浓度的LaBr $_3$：Ce $^3+$闪烁晶体在80 ~ 450 K温度范围内的非比例响应和相关能量分辨率。当Ce $^3+$浓度为5%和30%时，LaBr $_3$在80 K下表现出最佳的比例性和能量分辨率。对于LaBr $_3$：0.2%Ce $^3+$，在室温附近反而观察到最好的能量分辨率和最低程度的非比例响应。根据载流子迁移率和宽带隙半导体载流子输运理论对实验结果进行了分析。我们发现，晶格和杂质的载流子的散射是决定载流子迁移率的特定温度依赖性和最终的闪烁非比例性的关键过程。当离子化杂质浓度为100 ppm时，$_3$：0.2%Ce $^3+$载流子迁移率的计算值与实验观察到的最小非比例性很好地吻合。
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci 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
A Dual-phase Xenon TPC for Scintillation and Ionisation Yield Measurements in Liquid Xenon
一个小规模的两相（液体/气体）氙时间投影室（Xurich II）已在苏黎世大学设计、建造并投入运行。其主要目的是研究能量低于50 keV的液态氙中粒子相互作用的微观物理，这与使用氙作为靶材料的稀有事件搜索有关。在这里，我们详细描述了检测器，其相关的基础设施，以及为处理和分析数据而开发的信号识别算法。我们提出了新仪器的第一个特征与校准数据从内部83 m-Kr源。零场光产额分别为15.0和14.0光电子/keV，在9.4 keV和32.1 keV，在1 kV/cm的电子漂移场的相应值分别为10.8和7.9光电子/keV。在这些能量下的电荷产率为28和31电子/keV，其中每一个电子提取到气相中的比例闪烁产率为24个光电子，电子寿命为200 $μ$ s。相对能量分辨率，$σ/E$，分别为11.9%和5.8%，在9.4 keV和32.1 keV，使用闪烁和电离信号的线性组合。我们得出结论，在各种电场的电子漂移速度的测量，并比较这些文献值。
2017-12-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Trends and patterns of scintillator nonproportionality
对33种无机闪烁材料的光子非比例响应数据进行了整理和分析。着重介绍了不同类型无机絮凝剂，特别是氧化物和卤化物的不成比例性的主要趋势。研究了光子非比例响应的形状和程度与材料的化学成分、掺杂剂类型、折射率和其它基本性质的关系。更好的比例性似乎与化合物的更高折射率相关。另一个相关的因素是卤化物中价带的宽度。随着从氟化物到氯化物、溴化物和碘化物的价带宽度的增大，观察到更好的比例性。
2012-04-19 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Production of ultra-low radioactivity NaI(Tl) crystals for Dark Matter detectors
闪烁NaI（Tl）晶体广泛用于各种实验应用。然而，为了用作暗物质（DM）探测器，这种晶体需要高水平的放射性纯度，这是通过标准工业技术无法实现的。其中一个主要的困难来自钾的存在，钾总是伴随着碱金属卤化物中的钠。另一方面，通过使用NaI（Tl）结晶的DAMA实验进行的可验证DM检测需要能够确认DM的存在或排除DAMA声明的可靠验证。因此，超低放射性NaI（Tl）晶体，特别是钾含量非常低的晶体，对于克服目前暗物质搜索的僵局是必不可少的。尽管如此，除了DAMA-LIBRA实验之外，迄今为止，还没有其他实验成功地用钾含量为ppb级的NaI（Tl）晶体建造探测器。本文介绍了用改进的Bridgman法制备超放射纯NaI（Tl）晶体的最新结果。设计了一种双壁铂坩埚技术，可靠性试验表明，从钾含量为10 ppb的NaI粉末开始，可以在直径为2和3英寸的NaI（Tl）晶体中获得5 ppb的钾。过量的钾被分离在所生长的晶锭的尾侧中，其中测量的钾浓度高于20 ppb。Bridgman法生长较大NaI（Tl）晶体的净化效果目前正在测试中。这项工作还报告了我们的碘化钠（铊）晶体的闪烁参数测量在一个专门的设置设想裸，吸湿性晶体。这项工作中报道的超低放射性NaI（Tl）晶体的可重复性和可靠性生产将有望刺激新的DM搜索实验的建设，无论如何，澄清有争议的DAMA-LIBRA结果。
2019-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Measurements of low-energy nuclear recoil quenching factors for Na and I recoils in the NaI(Tl) scintillator
本研究通过改进NaI(Tl)晶体封装提升光产额，实现了更低能量钠核反冲淬灭因子的测量，并重评了既往结果，为暗物质与中微子相关研究提供关键参数支持。
2024-07-09 hep-ex physics.ins-det
Zone refining of ultra-high purity sodium iodide for low-background detectors
超高纯度、低本底的NaI（Tl）晶体作为直接研究暗物质的材料越来越受到人们的关注。过去的研究表明，区域精炼是一种有效的和可扩展的方法来纯化碘化钠。特别是，K和Rb --两种具有放射性同位素的元素，可以引起闪烁背景--可以通过区域精炼有效地去除。然而，区域精炼从未被证明用于最近商业上可获得的超高纯度NaI。在这篇文章中，我们展示了许多常见的金属杂质可以通过区域精炼有效地去除。建立了预测杂质最终分布的数值模型，并将其用于拟合ICP-MS测量数据，以确定分离系数和初始浓度。在该方案下，K的偏析系数估计为0.57，表明区域精炼在从超高纯度NaI中去除K方面仍然有效。由于区域精炼倾向于将杂质移动到一端，因此由于富集，最终可能会检测到浓度太低而无法直接在未加工粉末中测量的元素。提出了一种利用部分数据估计杂质初始浓度的分析方法，有效地提高了光谱仪的灵敏度。使用该技术，估计$^{85}$ Rb的初始浓度在90% CL下为5 ppt至14 ppt，比ICP-MS的检测限低至少14倍，比DAMA协作组通过直接计数放射性$^{87}$ Rb设定的当前最严格限度低7倍。这些结果意味着，区带细化是开发下一代的关键技术，碘化钠为基础的晶体闪烁器的暗物质直接检测。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Temperature-Dependent Performance of NaI(Tl) Crystal with Dual-Channel SiPM Readout for Low-Mass Dark Matter Searches
Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；University of Science and Technology (UST)（科学技术联合大学院大学）
该研究表征了双通道SiPM读出NaI(Tl)晶体的温度依赖性能，发现低温下光产额提升且双通道可抑制热噪声，为降低暗物质等搜寻的能量阈值提供了关键路径。
2026-10-28 hep-ex physics.ins-det
Study on NaI(Tl) crystal at -35 C for dark matter detection
本文给出了NaI（Tl）晶体在22 ℃（室温）和-35 ℃（低温）两种不同温度下核反冲事件的光产额和脉冲形状特性的响应。光输出是使用59.54 keV的伽马射线，使用241 Am源相对于单个光电子的平均电荷测量的。在低温下，与室温下相比，我们测量到光输出增加了4.7 +/- 1.3%。在低温下也观察到衰减时间显著增加。使用中子从252 Cf源的反应，测量核反冲事件，并比较那些电子反冲事件。测量的脉冲形状歧视（PSD）在低温下的NaI（Tl）晶体的功率被发现在整个能量范围内的研究，因为增加的光产额和不同的闪烁特性得到改善。我们还发现了一个大约9%的α-诱导事件，这是α反冲的光产额比电子反冲，在低温下增加淬火因子。这支持了核反冲事件的淬灭因子增加的可能性，已知核反冲事件具有类似的暗物质相互作用过程。增加的光产额和核反冲事件的改进的PSD功率增强了通过暗物质-核相互作用检测暗物质的灵敏度。
2021-11-12 hep-ex physics.ins-det
Measurement of Muon Annual Modulation and Muon-Induced Phosphorescence in NaI(Tl) Crystals with DM-Ice17
我们报道了在南极进行的NaI（Tl）直接探测暗物质实验DM-Ice 17中μ子和μ子诱导磷光的测量结果。在晶体中的μ子相互作用被确定其观察到的脉冲形状和大的能量沉积。DM-Ice 17中测得的μ子速率为2.93 +/- 0.04 μ子/晶体/天，调制幅度为12.3 +/-1.7%，与预期一致。在μ子相互作用之后，我们观察到NaI（Tl）晶体中的长寿命磷光，其衰减时间为5.5 +/- 0.5 s。μ介子所储存的瞬发能量与延迟磷光的量相关，其中最亮的磷光由数千万个光子组成。这些光子以不模仿高于2keVee的闪烁信号的速率和到达定时分布在数十秒内。虽然磷光的性质在各个晶体之间有所不同，但DAMA观察到的年度调制信号不能通过具有DM-Ice 17中观察到的特征的磷光来解释。
2016-02-26 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Lindhard integral equation with binding energy applied to light and charge yields of nuclear recoils in noble liquid detectors
本文提出了一个基于结合能Lindhard积分方程的低能核反冲电离效率或淬灭因子的模型，并将其应用于惰性液体探测器中核反冲的相对闪烁效率和电荷产额的计算。猝灭模型结合了恒定的平均结合能以及与离子速度成比例的电子阻止本领，并且是分析电荷重组过程以预测电离和闪烁产率的重要输入。我们的研究结果与NEST模拟的Leptin和LAr，并与现有的数据很好地吻合。这些研究与当前和未来使用稀有液体作为中微子物理靶的实验以及直接寻找暗物质有关。
2023-03-23 physics.ins-det
Channeling Effect and Improvement of the Efficiency of Charged Particle Registration with Crystal Scintillators
强调了考虑部分低能晶体沿低折射率晶轴和晶面沟道效应的重要性（1-10 keV）反冲离子在用NaI（Tl）等类型的晶体闪烁器测量其参数中的应用。由于通道中的核阻止本领与电子阻止本领相比是低的，因此闪烁器的光产额必须是，在给定的情况下比具有更高能量（几十keV或更高）的离子的能量更高，所述离子通过通道外的核碰撞损失其大部分能量。因此，特别是，可以得出结论，在格兰萨索的DAMA/NaI观测中，信号频率在振幅为2-6 keV电子当量的窄范围内的年度调制可能是由于（普朗克天体类型的）超大质量粒子以30-50 km/s的速度从穿越地球的日心轨道入射到地球上。在NaI（Tl）中，这些粒子产生能量仅为2-6 keV的碘反冲离子。
2008-07-15 hep-ph physics.ins-det
First use of large area SiPM matrices coupled with NaI(Tl) scintillating crystal for low energy dark matter search
INFN - Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
ASTAROTH项目首次使用大面积SiPM矩阵与NaI(Tl)闪烁晶体结合，实现低能暗物质探测的高灵敏度实验。
2026-01-07 physics.ins-det
Secondary scintillation yield of Xenon with sub-percent levels of CO2 additive: efficiently reducing electron diffusion in HPXe optical TPCs for rare-event detection
我们已经测量了Xe-CO2混合物的电致发光（EL）产率，CO2浓度低于百分之一。我们表明，EL生产仍然是高的，在这些混合物中，70%和35%，相对于在纯氙气中产生的，CO2浓度约0.05%和0.1%，分别。在EL生产的能量分辨率的统计波动的贡献随着CO2浓度的增加而增加，并且对于我们的气体比例闪烁计数器，它小于浓度低于0.1%CO2的Fano因子的贡献。Xe-CO2混合物是基于EL信号放大的TPC中纯氙的重要替代物，其应用于稀有事件探测的重要领域，例如定向暗物质、双电子捕获和双β衰变探测。将CO2以0.05-0.1%的水平添加到纯氙中可以将电子扩散的尺度从10 mm/sqrt（m）显著降低到2.5 mm/sqrt（m），通过初级电离尾迹的拓扑结构的模式识别，对事件的HPP-TPC辨别效率具有高影响。
2017-04-13 physics.ins-det
High Resolution Gamma Ray Detection in a Dual Phase Xenon Time Projection Chamber
双相氙时间投影室（XeTPC）作为一种有前途的直接探测暗物质的技术，正被一些实验所使用。我们报告的设计和性能的一个小的3-D敏感的双相XeTPC。探测器中心的位置分辨率为2 mm，受比例闪烁区网孔尺寸的限制。在0.5kV/cm的漂移场下，电离和闪烁信号的结合使662 keV γ射线的能量分辨率达到1.6%（σ /E）。这代表了液体氙探测器中实现的最佳能量分辨率。能量分辨率仅轻微地依赖于漂移场。对于100 V/cm ~ 2 kV/cm的漂移场，662 keV γ射线的能量分辨率（σ /E）优于2%。双相XeTPC具有高的位置和能量分辨率，在无中微子双β衰变探测和γ射线成像方面也有潜在的应用。
2013-12-03 hep-ex physics.ins-det
Characterization of Large Volume 3.5 x 8 inches LaBr3:Ce Detectors
研究了与滨松R10233 - 100SEL光电倍增管耦合的大体积圆柱形3.5 × 8英寸（89 mm × 203 mm）LaBr3：Ce闪烁探测器的性能。这些晶体是有史以来生产的最大的晶体之一，仍然需要充分表征，以确定如何利用这些探测器以及在哪些应用中。我们使用单色伽马射线源和产生高达22.6 MeV伽马射线的束内反应测试了探测器;我们获得了PMT信号脉冲，并计算了探测器能量分辨率和响应线性度作为伽马射线能量的函数。Hamamatsu R10233 - 100SEL PMT连接了两个不同的分压器：Hamamatsu E1198 - 26，基于简单的电阻网络设计，以及LABRVD，专为我们的大容量LaBr3：Ce闪烁探测器设计，其中还包括有源半导体器件。由于LaBr3：Ce晶体具有极高的光产额，我们观察到，根据PMT、分压器和施加电压的选择，探测器的理想比例响应会出现一些显著偏差，并出现一些脉冲形状变形。此外，晶体非均匀性和PMT增益漂移影响（测量）能量分辨率，特别是在高能伽马射线的情况下。我们还测量了不同尺寸（从1x1英寸到3.5x8英寸）的探测器的时间分辨率，将结果与PMT的固有特性和闪烁光收集过程的GEANT模拟相关联。探测器的绝对全能量效率进行了测量和模拟高达30兆电子伏的伽马射线
2013-08-28 physics.ins-det
Development and Flight Trial of a UAV-based Gamma Ray and Neutron Detection System for Large-Area Radioactivity Mapping and Source Activity Estimation
本研究开发了搭载基于SiPM的NaIL闪烁探测载荷的多旋翼无人机辐射探测系统，建立解析效率模型，通过室内试验验证可在0.5米内定位放射源且活度估算误差≤10%，为大面积高效低成本辐射监测提供方案。
2025-10-28 physics.ins-det
Study of the intrinsic resolution of LaBr3(Ce,Sr) and NaI(Tl) crystals
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究针对GECAM探测器的能量分辨率曲线拟合问题，对同批次1英寸LaBr3(Ce,Sr)与NaI(Tl)晶体开展对比实验，明确二者本征分辨率的主导贡献因素及数值，为相关探测器优化提供依据。
2026-08-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Advances in detector response and background modelling in the ANAIS-112 experiment for annual modulation and other rare event searches
本研究围绕ANAIS-112暗物质实验，通过Geant4模拟与中子刻度优化核反冲响应分析、改进本底模型，开展年调制信号重分析与太阳轴子搜寻，并参与COSINUS实验本底相关研究，助力暗物质信号的独立验证。
2025-10-22 astro-ph.IM physics.ins-det
