Performance of the First 150 mm Diameter Cryogenic Silicon Ionization Detectors with Contact-Free Electrodes
在100 mK以下的温度下工作的低温半导体探测器通常用于寻找暗物质的粒子物理实验。最大的这种锗和硅探测器，直径为100毫米，厚度为33毫米，计划用于加拿大SNOLAB的超级低温暗物质搜索（SuperCDMS）实验。为了扩大未来实验的敏感质量，正在研究更大的单个探测器。我们在这里提出的第一个测试结果的两个原型150毫米直径的硅离子化探测器。探测器的厚度分别为25毫米和33毫米，质量分别是目前计划用于超级CDMS的探测器的1.7倍和2.2倍。这些器件与无接触偏置电极一起工作，以使目前限制在高偏置电压下工作的漏电流最小化。一个检测器的仪器读出电离信号，使用一个单一的无接触读出电极和其他电极阵列上的晶体表面图案。结果表明，使用大体积硅探测器和无接触电极安排按比例增加固态低温探测器的质量和偏置电压的承诺。
2018-08-20 physics.ins-det
Cryogenic High-Frequency Readout and Control Platform for Spin Qubits
我们已经开发了一个用于自旋量子比特控制和读出的低温平台，该平台包括基于一组耦合印刷电路板的高密度直流和射频样品互连。模块化设置包括24条滤波直流线路、14条控制和读出线路，带宽从直流到6 GHz以上，以及2条微波连接，用于40 GHz的激励。我们报告了该平台的性能，包括信号完整性和串扰测量，并讨论了构建多量子位器件所需的样本互连技术的设计标准。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
An analytical model for electronic noise in a cryogenic bolometer detector readout circuit
本文提出了一种分析模型，以量化的测量噪声在低温测辐射热计读出电路。该模型包括偏置电阻和传感器电阻的贡献，放大器的电压和电流噪声，以及电缆电容。模型参数的经验估计，使用频域分析的测量噪声数据的本土开发的中子嬗变掺杂（NTD）锗传感器。所示的模型来描述噪声数据NTD锗传感器在很宽的范围内的电阻对应的温度范围在20 - 70 mK。不同的组件的相对贡献进行了讨论，结果表明，在300 K的差分放大器的整体噪声的贡献是占主导地位的来源。据观察，放大器闪烁噪声明显低于放大器规范中规定的噪声。本研究还表明，从噪声考虑，NTD传感器的电阻（R $_{NTD}$）的理想值是$\leq$ 1 G $Ω$在$sim$ 20 mK。
2022-11-09 physics.ins-det
New frequency-modulation readout based on relaxation oscillations
由于读出电路的复杂性和低温约束（来自布线的热负载），用于成像的多像素低温检测器的缩放随着尺寸变得越来越困难。我们提出并证明了一种新的读出方案的基础上，一个高度稳定的RF振荡器组成的超导隧道结表现出弛豫振荡。在很宽的工作范围内，振荡频率与模拟偏置信号几乎呈线性关系。来自不同探测器的频率信号可以组合成一条读出线。优化电路的电流噪声约为5 pA/sqrt（Hz），与标准SQUID放大器相当。我们显示实验数据从“独立”操作以及响应微量热计的X射线信号。
2005-12-16 physics.ins-det
A HEMT-Based Cryogenic Charge Amplifier with sub-100 eVee Ionization Resolution for Massive Semiconductor Dark Matter Detectors
我们提出了一个基于HEMT的低温电荷放大器耦合到CDMS-II探测器的测量基线电离分辨率。该放大器已被开发，以允许大量的半导体暗物质探测器，以保持在低反冲能量的低质量WIMP产生的背景歧视。我们发现校准的基线电离分辨率为$σ_E = 91\,\text{eV}_{ee}$。据我们所知，这是用这种大质量（$\approx$ 150 pF电容）辐射探测器实现的最佳直接电离分辨率。
2019-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
First demonstration of THGEM/GAPD-matrix optical readout in two-phase Cryogenic Avalanche Detector in Ar
在两相低温雪崩探测器（CRAD）中，在Ar中演示了THGEM倍增器耦合到3 × 3盖革模式APD（GAPD）矩阵的多通道光学读出。GAPD在近红外（NIR）中记录了THGEM孔雪崩。在雪崩电荷增益为160时，组合的THGEM/GAPD矩阵倍增器的产率为在液相中吸收的每20 keV X射线约80个光电子。已测量到2.5 mm（FWHM）的空间分辨率的撞击X射线。该技术在中微子-核相干散射和暗物质搜索实验中具有潜在的应用价值。
2013-03-20 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic amplification of image-charge detection for readout of quantum states of electrons on liquid helium
量子态的精确探测是量子计算发展中至关重要的一步。液氦上电子的量子态的图像电荷检测可以潜在地用于单电子量子比特的读出;然而，由于增加的噪声而导致的低灵敏度阻碍了其在高保真度和带宽（BW）应用中的使用。提高读出精度和带宽的一种方法是在信号源附近使用低温放大，以最大限度地减少杂散电容的影响。实验证明了一种两级放大方案，第一级位于稀释制冷机的静止板上，功耗为90 μW，第二级位于4 K板上，增益为40 dB。不同级和输出器件之间的良好阻抗匹配确保了宽频率范围内的高带宽和恒定增益。检测到的图像电荷信号进行比较的一级和两级放大方案。
2020-11-19 physics.ins-det quant-ph
Simons Observatory Microwave SQUID Multiplexing Readout -- Cryogenic RF Amplifier and Coaxial Chain Design
西蒙斯天文台（SO）是一个即将在Cerro Toco高原（智利）进行的偏振敏感宇宙微波背景（CMB）实验，与其他光学和红外调查（例如，DESI、LSST、HSC）。为了使SO的四个望远镜中的每一个都能读出\bigO（10，000）个探测器，我们将采用微波SQUID复用技术。在目标复用因子为\bigO{(1,000)}的情况下，微波SQUID复用从未以SO所需的规模部署。在这里，我们提出了低温同轴电缆和RF组件链的设计，该组件链将室温读出电子设备连接到超导谐振器，该超导谐振器耦合到在亚开尔文温度下工作的过渡边缘传感器测辐射热计。我们描述的设计考虑，包括低温射频元件的选择，系统的线性度，噪声和热功耗。
2020-03-19 astro-ph.IM physics.ins-det
A cryogenic readout integrated circuit with analog pile-up and in-Pixel ADC for high frame rate Skipper CCD-in-CMOS Sensors
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
该研究开发了一款带模拟堆积和像素内ADC的低温读出集成电路SPROCKET2，适配高帧频Skipper CCD-in-CMOS传感器，实现低噪声、低功耗与高吞吐量。
2026-08-19 physics.ins-det
Cryogenic readout for multiple VUV4 Multi-Pixel Photon Counters in liquid xenon
我们提出了一个阵列的性能和表征的S13370- 3050 CN（VUV 4代）多像素光子计数器由滨松制造，并配备了一个低功耗的工作在液体氙温度（~ 175 K）的光子计数器。电子设计用于读出最大尺寸为8 x 8的单个光电传感器的矩阵，并且它基于单个运算放大器。本文介绍的检波器原型采用ADI公司的电流反馈运算放大器AD 8011，但也可根据应用使用其他型号。为了使工作在不同电压下的光电传感器的增益均衡，设计了一种偏置校正电路。结果表明，单光子探测能力，使该设备的未来一代的大规模暗物质探测器的基础上液体氙，如达尔文的一个有前途的选择。
2017-12-28 hep-ex physics.ins-det
The high speed analog optical readout system designed for low temperature experiments
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出了一种适用于低温实验的高速模拟光学读出系统，通过光纤传输电信号并复用提高传输能力，实现了低衰减和低功耗的高性能信号读出。
2026-02-11 physics.ins-det
Low noise cryogenic electronics: preamplifier configurations with feedback on the bolometer
我们已经开发了用于读出电阻测辐射热计的MEMS配置，例如基于中子嬗变掺杂锗温度计（所谓的NTD Ge温度计）[1]或NbSi薄膜温度计[2，3]的那些。我们介绍了阻抗调节型晶闸管的结构。将此配置与之前提出的具有测辐射热计反馈的读出配置进行比较[4]。结果表明，该阻抗调节型热电偶在不使用跃迁边温度计和SQUID读出的情况下实现了极端电热反馈。因此，检测器和读出电子设备被直接校准，并且可以处理更大的事件率。环形配置简化了设计并提高了检测性能，例如带宽。最后，我们分析了阻抗调节放大器的噪声贡献，与结型场效应管作为前端器件，相对于其他配置。
1999-11-19 astro-ph physics.ins-det
A Sub-electron-noise Skipper-CCD Readout ASIC with Improved Channel-to-channel Isolation and an Integrated Cryogenic Voltage Reference
Instituto Balseiro（巴尔塞罗研究所）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología INN (CNEA-CONICET)（纳米科学与技术研究所（CNEA-CONICET））；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学）；Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)（国家原子能委员会）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）
本文提出一种改进通道间隔离的跳过型CCD读出ASIC，采用65nm低功耗CMOS工艺，通过双斜积分器实现相关双采样信号处理链，实现从室温到84K的低温工作，改进性能并集成低温电压参考。
2026-03-19 physics.app-ph physics.ins-det
Lock-in detection using a cryogenic low noise looped current preamplifier for the readout of resistive bolometers
我们实现了一个低噪声电流放大器的电阻测辐射热计的读出。我们在10欧姆到500欧姆的温度计电阻上测试了该装置。电流互感器的使用克服了由温度计电阻和输入电容引起的读出时间常数所带来的限制。使用冷JFET，该电路板具有非常低的噪声：源电阻的约翰逊噪声（1 fA/Hz 1/2）在我们的噪声测量中占主导地位。我们还使用此工具实现了一个锁定链。由于快速上升时间，相移的补偿可能是不必要的。如果实施，则当传感器阻抗改变时不需要调谐。瞬变非常短，因此信号的低通或采样得以简化。在寄生噪声的情况下，可以在宽得多的频率范围内选择调制频率，而不需要对设备进行新的校准。
2001-06-20 physics.ins-det physics.space-ph
Mutual Inductance Sensing SQUID: Cryogenic microcalorimeter based on mutual inductance readout of superconducting temperature sensors
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig（德国联邦物理技术研究院（不伦瑞克））
提出基于互感读出的新型SQUID微 calorimeter，利用超导体接近临界温度时磁渗透深度的强温度依赖性，实现高能分辨率的X射线光谱检测。
2026-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Cryogenic SiPMs for the Optical Readout of DarkSide-20k
本文介绍DarkSide-20k实验采用低温SiPM技术，开发大面积光子探测器单元（PDU），用于暗物质探测器的光学读出，已生产超600个PDU。
2025-02-13 hep-ex physics.ins-det
A time projection chamber with optical readout for charged particle track structure imaging
我们报道了一个核径迹成像系统，该系统被设计用于详细研究低压气体中带电粒子径迹的电离拓扑结构。该检测方法基于填充有低压三乙胺（TEA）的时间投影室（TPC）。利用增强型CCD系统记录电子雪崩产生的光，对高能带电粒子产生的电离电子进行三维成像。该探测器可用于研究气体中粒子径迹的空间电离分布，在组织中的等效长度和分辨率分别为4mm和40nm（RMS）。我们解释了这种技术的剂量学的相关性，描述了实验方法和基本操作参数。室响应质子和α粒子的第一个结果。
2004-10-27 physics.ins-det
Review Article: Physics and Monte Carlo Techniques as Relevant to Cryogenic, Phonon and Ionization Readout of CDMS Radiation-Detectors
这篇评论讨论了探测器物理和蒙特卡罗技术的低温，辐射探测器，利用声子和电离读出相结合。低温声子和电荷输运的一般审查提供了随着低温暗物质搜索探测器仪器的具体细节。特别是这篇评论涵盖准扩散声子输运，其中包括声子聚焦，非谐衰减和同位素散射。讨论了探测器表面声子的相互作用以及超导薄膜中声子的下转换。电荷输运物理学包括由晶体能带结构产生的质量张量，并且用Herring-Vogt变换建模。电荷散射过程涉及Neganov-Luke声子的产生。过渡边缘传感器（TES）模拟包括一个完整的电路的描述和所有的热过程，包括焦耳加热，冷却到基板和热扩散内的TES，后者是必要的模型正常超导相分离。为锗、硅、铝和钨中的这些物理过程提供了相关的数值常数。综述了随机数抽样方法，包括逆累积分布函数（CDF）和拒绝技术。为了提高电荷输运建模的效率，本文提出了一种附加的二阶逆CDF方法和一种有效的电场重心坐标采样方法。结果提供的方式是方便使用蒙特卡罗和参考这些模型的验证。
2012-06-26 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci hep-ex
DTS-100G -- A versatile heterogeneous MPSoC board for cryogenic sensor readout
本文介绍DESY和KIT联合开发的DTS-100G异构MPSoC板卡，基于Xilinx Zynq Ultrascale+芯片，提供多种高速接口，作为通用DAQ平台，已成功开发并将在ECHo-100k实验中首次使用。
2023-01-25 eess.SP physics.ins-det
Modular Cryogenic Interconnects for Multi-Qubit Devices
我们已经开发了一个模块化的互连平台，用于在低温下控制和读出多个固态量子位。该装置提供74个滤波直流偏置连接，32个控制和读出连接，带宽超过5 GHz，以及4个微波馈线，允许工作在10 GHz以上。射频（rf）插入器的加入使平台能够被分成两块印刷电路板，将连接到量子位芯片的简单电路板与包含昂贵连接器和组件的多层板解耦。这种模块化方法减轻了为每个原型器件复制复杂互连电路的负担。我们报告了该平台在毫开尔文温度下的性能，包括信号传输和串扰测量。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Monte Carlo calculations of cryogenic photodetector readout of scintillating GaAs for dark matter detection
本文通过蒙特卡罗计算评估了Ge/TES、KID和SNSPD三种低温光探测器对GaAs(Si,B)闪烁光子的探测效率，在KA上限为0.03/cm时分别达到35%、25%和8%，为暗物质探测提供了光学腔读出方案的设计依据。
2024-08-31 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Design and Modeling of the Charge Readout of a SiMOS Quantum Dot with a Single Electron Transistor and CryoCMOS
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
该研究针对SiMOS量子点自旋量子比特，设计出首款Quandarum项目的低温读出ASIC QNDR1，结合SET与低温CMOS，实现用于高能物理的多通道自旋量子比特探测器的读出方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
CCAT: Detector Noise Limited Performance of the RFSoC-based Readout Electronics for mm/sub-mm/far-IR KIDs
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Victoria（维多利亚大学）；Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre, National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学与天体物理学研究中心）；Cornell University（康奈尔大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本研究为弗雷德·杨亚毫米波望远镜的Prime-Cam和Mod-Cam仪器开发了基于Xilinx RFSoC的高复用KID读出系统，验证其在预期光负载下可实现探测器噪声受限性能，助力大规模KID阵列的部署。
2024-06-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Controlling the recovery time of the superconducting nanowire single-photon detector with a voltage-controlled cryogenic tunable resistor
本文提出采用兼容低温环境的压控可调电阻优化 SNSPD 读出阻抗，将最大探测率和高通量效率提升逾2倍，实现120 Mcps且无内部效率损失。
2025-10-21 physics.ins-det
Characterization of the RF Board for microwave SQUID multiplexing readout electronics
本文描述了一种用于AliCPT微波SQUID复用读出系统的室温变频板（RF Board），通过上变频和下变频实现基带与射频信号转换，并验证其满足1000音调操作的功率窗口要求。
2026-10-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Multiplexed readout of kinetic inductance bolometer arrays
动态电感测辐射热计（KIB）技术是被动式亚毫米波和太赫兹成像系统的候选技术。它的优点包括可扩展到大型2D阵列和在5 - 10 K的温度范围内使用中间低温操作。我们以前已经证明了在设备制造，光学集成和低温方面的可扩展性。在这篇文章中，我们解决了最后一个缺失的成分，读出。串行寻址频率激励（SAFE）的概念，是一种替代全频分复用在微波频率通常用于读出动态电感检测器。我们介绍的概念，并分析的标准，避免退化的信噪比在存在的热抗混叠滤波器固有的热探测器的复用读出。我们提出了一个实用的可扩展实现的读出系统集成到一个原型成像器与8712探测器。这是用于演示读出的噪声特性。此外，我们提出了实际的检测实验与一个站在实验室规模的成像仪。
2019-07-16 physics.app-ph physics.ins-det
Operation of a LAr-TPC equipped with a multilayer LEM charge readout
一种新的检测器的电离信号在单相LAr-TPC，采用多层大电子倍增器（LEM）取代传统的阳极线阵列的基础上，已在ICARINO测试设施在INFN实验室在Legnaro进行了实验。宇宙μ介子轨道被检测到，允许测量能量沉积和第一次确定的信噪比。对记录事件的分析证明了该装置在液态氩中的电离事件的3D重建能力，收集了约90%的电离信号的一部分，其信噪比类似于用更传统的线室测量的信噪比
2017-11-18 physics.ins-det
High Resolution Flicker-Noise-Free Frequency Measurements of Weak Microwave Signals
测量微波信号的频率不稳定性时通常需要放大。在这项工作中，我们开发了一个基于公共或共享放大器的无闪烁噪声频率测量系统。首先，我们表明，相关的闪烁相位噪声可以在这样的系统中被取消。然后，我们通过同时测量两个低温蓝宝石振荡器的拍频来比较新系统与传统系统，其中两个低温蓝宝石振荡器具有10^15分数频率不稳定性。我们确定对于低功率，低于-80 dBm，测量不受相关噪声过程的限制，但由读出放大器的热噪声。在这种制度下，我们表明，新的读出系统的预期和在同一水平的标准系统，但只有一半的数量的放大器。我们还表明，使用标准的读出系统，下一代低温蓝宝石振荡器可以闪烁相位噪声限制时，不稳定性达到10^16或更好的部分
2011-04-17 physics.ins-det
Cryogenic Gaseous Photomultiplier for Position Reconstruction of Liquid Argon Scintillation Light
这里提出的是第一次测试的气体光电倍增管的基础上级联的厚GEM结构的伽玛射线的位置重建在液体氩。该探测器具有对VUV光透明的MgF $_2$窗口和沉积在第一THGEM上的CsI光电阴极。在稳定的操作设置下测量每个光电子的$8\cdot10^{5}$增益和$\sim100\%$光电子收集效率。在100 kHz读出速率下，探测器的位置分辨能力优异（优于100 $μ$ m），在室温下被证明。通过将探测器浸没在液氮中，在低温下成功地进行了探测器和密封件的结构完整性测试，为今后在惰性液体中的操作测试奠定了良好的基础。
2015-02-02 physics.ins-det
Optimising the multiplex factor of the frequency domain multiplexed readout of the TES-based microcalorimeter imaging array for the X-IFU instrument on the Athena Xray observatory
雅典娜是一个空间X射线天文台，旨在探索炽热和充满活力的宇宙。雅典娜上的科学仪器之一将是X射线集成场单元（X-IFU），这是一种低温X射线光谱仪，基于在100 mK温度下工作的过渡边缘传感器（TES）的大型低温成像阵列微热计。成像阵列由3800个像素组成，提供2.5 eV的光谱分辨率，并覆盖直径为5弧分的视场。多路复用读出的低温微量热计阵列是必不可少的，以符合冷却功率和复杂性的限制，对航天器。为此目的，正在开发用于读出基于TES的探测器的频域多路复用，不仅用于X-IFU探测器阵列，而且用于日本SPICA天文台Safari仪器的基于TES的测辐射热计阵列。本文讨论的设计考虑，适用于优化的多重因素的边界条件内设置的航天器。更具体地说，科学要求，如像素动态范围，像素速度和串扰，和航天器的要求，如功耗预算，可用带宽和电磁兼容性之间的相互作用将被讨论。
2016-11-16 astro-ph.IM physics.ins-det
A new approach to achieving high granularity for silicon diode detectors with impact ionization gain
低增益雪崩二极管（LGAD）是薄（20-50 $μm$）硅二极管传感器，具有适度的内部增益（通常为5至50）和出色的时间分辨率（17 $ps$至50 $ps$）。然而，由于需要在读出焊盘的边界处包括保护结构以避免由于大的局部电场而导致的过早击穿，因此这种器件的粒度限于毫米级。在本文中，我们提出了一种新的方法-深结LGAD（DJ-LGAD）-从读出平面的高场增益区。这种方法预计将可实现的LGAD粒度提高到数十微米级，同时保持分段电极上的直接电荷收集。
2021-01-02 physics.ins-det
Superconducting transition detector in power amplification mode: a tool for cryogenic multiplexing
我们证明了超导跃迁探测器可以获得可观的功率增益。我们从理论上描述了探测器作为功率放大器的特性。在我们的第一次实验中，功率增益达到23，与理论吻合得很好。在时分复用的情况下，增益促进读出电路与检测器的噪声匹配。
2008-06-17 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Software-defined Radio Readout System for the ECHo Experiment
金属磁量热计（MMC）是一种低温探测器，具有出色的能量分辨率、<100 ns的信号上升时间、高动态范围和近乎最佳的线性度。MMC对于许多实验具有很高的兴趣。其中之一，ECHO实验，需要利用大型MMC探测器阵列。这种MMC阵列的读出是一项具有挑战性的任务，可以使用软件定义无线电（SDR）来解决。虽然SDR是通信工程中众所周知的方法，但用于MMC的频分复用读出的专用实现是新的，并且是ECHo项目的技术关键要素之一。ECHo将是第一个使用微波SQUID多路复用MMC探测器的实验，因此开创了该领域的硬件，固件和软件开发。本文介绍了详细的概念和发展现状。
2018-06-25 physics.ins-det
Lifetime Study of COTS ADC for SBND LAr TPC Readout Electronics
短基线近场探测器（SBND）是短基线中微子（SBN）计划中的一个260吨级的LAr TPC近场探测器，由11，264个TPC读出通道组成。作为中微子实验中惰性液体探测器的一种使能技术，为极低温度（77 K-89 K）开发的冷电子学将电极和低温恒温器设计与读出设计相结合。在前端电子器件与检测器电极集成的情况下，噪声与基准体积无关，并且大约是室温下电子器件的一半。低温恒温器内部高速串行链路的数字化和信号多路复用导致电缆数量（更少的放气）和馈电线数量的大幅减少，因此最小化穿透并简化低温恒温器设计。作为TPC读出的一种选择，经过初步筛选测试，几种商用现成（COTS）ADC芯片已被确定为在低温下工作的良好候选芯片。由于热载流子效应（HCE）降低了CMOS器件的寿命，因此研究了采用TSMC 350nm CMOS工艺制造的候选器件AD7274在低温下的寿命。寿命研究包括两个阶段，探索阶段和验证阶段。本文描述了试验方法、试验设置、探索阶段和验证阶段的观察结果。根据当前的测试数据，在2.5 V电压和低温下工作时，AD 7274的初步寿命预计约为6.1 $\times$ $10^6$年，这意味着在SBND使用寿命期间，HCE退化可忽略不计。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Phonon and charge signals from IR and X excitation in the SELENDIS Ge cryogenic detector
在EDELWEISS合作的SELENDIS项目的目的是观察单个$e^- h^+$对在轻型（3.3克）的低温锗测辐射热计与电荷和声子读出的偏见高达$\sim 100$ V的这些设备是理想的详细表征机制的电荷创建和收集在低温锗探测器。通过注入脉冲红外激光或通过锗的中子活化诱导来自$^{71}$ Ge电子俘获衰变的K、L和M线，在探测器的本体中产生电子-空穴对。低能量激光脉冲也被用来探测单$e^- h^+$对锗测辐射热计的灵敏度。初步的结果被用来比较这两种模式的电荷产生，一个重要的一步，对锗辐射热计的详细表征，其用于亚兆电子伏暗物质（DM）的搜索。
2021-12-22 physics.ins-det
SLAC Microresonator RF (SMuRF) Electronics: A tone-tracking readout system for superconducting microwave resonator arrays
我们描述了最新一代的SLAC微谐振器RF（SMuRF）电子学，一个温暖的数字控制和读出系统的微波频率谐振器为基础的低温探测器和多路复用器系统，如微波SQUID多路复用器（$μ$ mux）或微波动态电感探测器（MKID）。粒子物理学和天文学中的超灵敏测量越来越依赖于大型低温传感器阵列，这反过来又需要高度多路复用的读出和伴随的室温电子设备。微波频率谐振器是用于低温多路复用的流行工具，具有在一条读出线上多路复用数千个检测器通道的潜力。SMuRF系统提供了在4-8 GHz带宽上读取多达3328个通道的能力。值得注意的是，SMuRF系统的独特之处在于其实现了闭环音调跟踪算法，该算法最大限度地减少了传输到冷放大器的RF功率，大大降低了系统线性度要求和互调产物的有效噪声。在这里，我们提出了一个硬件，固件和软件系统的SMuRF电子的描述，比较所取得的性能与科学驱动的设计要求。我们特别关注的情况下，大通道数，低带宽的应用程序，但该系统已经很容易重新配置为高带宽的应用。这里描述的系统已经成功地部署在世界各地的实验室设置和现场，并为即将到来的大型天文台使用基线。
2022-08-22 astro-ph.IM physics.ins-det
A Near-Infrared 64-pixel Superconducting Nanowire Single Photon Detector Array with Integrated Multiplexed Readout
我们展示了一个64像素的超导纳米线单光子探测器的自由空间耦合阵列，在近红外范围内的高检测效率进行了优化。一个集成的，易于扩展的，多路复用读出方案被用来减少读出线的数量为16。低温，光学和电子封装读出阵列，以及表征测量进行了讨论。
2015-04-10 physics.ins-det quant-ph
CryoDE: a Digital Cryogenic Detector Emulator for Microwave SQUID Multiplexed Systems
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Pontificia Universidad Javeriana（耶稣会天主教邦蒂菲西亚大学）
CryoDE是一种用于微波SQUID多路复用系统的数字低温探测器模拟器，通过生成编码探测器信号实现HIL测试，无需低温硬件。
2025-12-05 eess.SP physics.ins-det
LArPix: Demonstration of low-power 3D pixelated charge readout for liquid argon time projection chambers
我们报告了一个低功耗的像素化读出系统的演示设计的三维电离电荷检测和数字读出液氩时间投影室（LArTPC）。使用定制设计的片上系统ASIC（LArPix）来唯一地仪器化电荷收集垫的像素化阵列中的每个垫，实现了非生物相容性3D电荷读出。LArPix ASIC采用180 nm体CMOS制造，提供32通道电荷敏感放大，具有自触发数字化和多路复用读出功能，温度范围为80 K至300 K。使用832通道LArPix-based读出系统与3毫米之间的垫间距，我们证明了低噪声（$<$ 500 e $^-$ RMS等效噪声电荷）和非常低的功率（$<$ 100 $μ$ W/通道）电离信号检测和读出。读出被用来成功地测量三维电离分布的宇宙射线通过LArTPC，从现有的投影技术的模糊性。该系统设计依赖于标准的印刷电路板制造技术，能够使用普通的商业设施进行大面积读出系统的可扩展和低成本生产。该演示克服了LArTPC在高占用环境中运行的关键技术障碍，例如深地下中微子实验（DUNE）的近探测器站点。
2018-09-16 hep-ex physics.ins-det
Imaging of single infrared, optical, and ultraviolet photons using distributed tunnel junction readout on superconducting absorbers
单光子成像光谱仪在红外到紫外波长范围内具有高量子效率，具有良好的定时分辨率和消失的暗计数率，在地球天文学，材料和医学科学或量子信息技术中处于愿望清单的顶部。我们审查并提出了改进的操作的低温探测器系统可能提供所有这些品质。它是基于一个超导吸收带读出超导隧道结。探测器的性能进行了讨论的响应度，噪声特性，能量和位置分辨率。在信号的创建和检测所涉及的动态过程进行了调查的物理学的基本理解，并为可能的应用特定的修改设备特性。
2006-09-07 physics.ins-det
Monte Carlo Comparisons to a Cryogenic Dark Matter Search Detector with low Transition-Edge-Sensor Transition Temperature
我们目前的声子准扩散和过渡边缘传感器（TES）的研究结果在一个大的，3英寸直径，1英寸厚[100]的高纯度锗晶体，在稀释冰箱的真空中冷却到50 mK，并暴露于59.5 keV的伽马射线从Am-241校准源。我们比较校准数据与蒙特卡罗的结果，其中包括声子准扩散和产生的声子产生的载流子，因为它们是漂移在整个检测器的电离读出通道。然后将声子能量解析到基于TES的声子读出通道中并输入到TES模拟器中。
2011-09-06 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
An Impedance-Modulated Code-Division Microwave SQUID Multiplexer
大型低温探测器阵列，包括过渡边缘传感器（TES）或磁性微量热计（MMC），需要在广泛的应用范围内的未来实验。集成和低温布线的复杂性已经推动了开发具有大复用因子同时保持最小读出噪声的低温读出技术的努力。一个这样的示例是微波SQUID多路复用器（$μ$ mux），其将输入TES或磁量热计信号耦合到在频率上调制的唯一GHz频率谐振。在这里，我们提出了一种混合方案相结合的微波SQUID多路复用器与码分复用：阻抗调制码分复用器（Z-CDM），这可能使一个数量级的增加，特别是对于低带宽信号的应用复用因子。
2020-01-07 astro-ph.IM physics.ins-det
A centimeter-sized gas pressure sensor for high-vacuum measurements at cryogenic temperatures
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Institut für Experimentalphysik, Universität Hamburg（汉堡大学实验物理研究所）；Institut für Quantenphysik (IQP) & Zentrum für Optische Quantentechnologien (ZOQ), Universität Hamburg（汉堡大学量子物理研究所与光学量子技术中心）；Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT（弗劳恩霍夫硅技术研究所）
该研究提出了一种厘米级、便携式的气体压力传感器，用于极低温环境下的高真空测量，通过光纤激光干涉仪实现高灵敏度读数，验证了其在极低温下的应用潜力。
2026-01-30 physics.app-ph physics.ins-det
Recent updates on the ArDM project: A Liquid Argon TPC for Dark Matter Detection
ArDM是新一代的WIMP探测器，它将同时测量液体氩的闪烁和电离产生的光和电荷。我们的目标是建造、表征和操作1吨液氩地下探测器。该项目依赖于将电离产生的电子从液体提取到检测器的气相中的可能性，以放大并用大型电子倍增器检测器读出。氩VUV闪烁光必须用波长移位器（例如四苯基丁二醇）转换，以便由具有双碱光电阴极的光电倍增管检测。本文介绍了基于LEM的电荷读出和光读出系统的研究与开发情况，以及首次在全尺寸探测器上进行的温、冷氩气光读出试验。
2008-10-24 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
Low-noise HEMTs for Coherent Elastic Neutrino Scattering and Low-Mass Dark Matter Cryogenic Semiconductor Detectors
介绍了CNRS-C2 N实验室研制的高电子迁移率晶体管（HEMT）的噪声特性。在4K下研究了输入电容为2 pF到230 pF的各种HEMT栅几何结构。电压和电流噪声的模型已经开发与频率依赖性高达1 MHz。这些HEMT表现出低损耗、优异的噪声性能，并且可以有利地取代传统的Si-JFET用于高阻抗热传感器和半导体电离低温探测器的读出。我们的模型预测，低温锗探测器的30克，10 eV的热量和20 eVee的基线分辨率是可行的，如果读出基于HEMT的放大器。这样的分辨率允许在低阈值下核反冲和电子反冲之间的高区分。这种能力是相干弹性中微子散射和低质量暗物质实验，如跳弹和EDELWEISS的主要兴趣。
2019-12-04 physics.ins-det
Scalability, scintillation readout and charge drift in a kilogram scale solid xenon particle detector
我们报告了一个示范的可扩展性的光学透明的氙在固相用作粒子探测器以上的公斤级。我们采用液氮冷却的低温恒温器结合氙净化和冷却系统来测量闪烁光输出和电子漂移速度从固相和液相的氙。利用一套适用于低温应用的高量子效率光电倍增管测量密封放射源的闪烁光输出。我们观察到，在固相中的光子量减少相比，在液相中。我们使用传统的时间投影室系统来测量电子漂移时间在一公斤的固体氙和观察到更快的电子漂移速度在固相氙相比，在液相中。
2014-10-23 physics.ins-det
GPU-Accelerated Analytic Simulation of Sparse Ionization Signals in Pixelated Time Projection Detector
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Stony Brook University（石溪大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种基于GPU的仿真包TRED，用于模拟像素化时间投影探测器中稀疏信号的高效计算，通过高斯求积规则和稀疏张量表示实现高效FFT计算。
2026-09-23 physics.ins-det
Cryogenic CMOS Cameras for High Voltage Monitoring in Liquid Argon
大体积液氩探测器的普遍使用强烈地推动了在低温下工作的新型读出和监测技术的发展。本文介绍了一种适用于大体积液氩探测器内部在线监测的低温CMOS摄像系统的开发。该系统的特点进行了详细描述。这种相机系统的可靠性已经证明了几个月，最近的数据从操作内的液氩区域的DUNE 35t低温恒温器。照相机用于监测低温恒温器内的高压击穿，具有原位观察液氩时间投影室击穿的能力。它们还用于监测探测器，尤其是冷却期间的组件。
2016-12-19 hep-ex physics.ins-det
Observation of Time-Dependent Internal Charge Amplification in a Planar Germanium Detector at Cryogenic Temperature
本文首次在低温平面Ge探测器中观测到由空穴漂移和带电态碰撞电离导致的瞬时内部电荷放大，并指出稳定该效应可支撑MeV量级暗物质的<10 meV阈值探测。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Simultaneous MMC readout using a tailored μMUX based readout system
本文报道了利用定制微波SQUID多路复用器实现MMC探测器阵列的首次真正频分多路复用读出，为大规模MMC阵列应用扫清关键障碍。
2023-03-27 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Repurposing ROACH-1 boards for prototyping of readout systems for optical-NIR MKIDs
微波动力学感应探测器（MKIDS）是低温光子探测器，具有很大的吸引力，因为它们可以同时获得微弱天文源的时间、能量和空间分辨率。我们提出了一种具有成本效益的替代专用（例如模拟）电子产品，通过重新利用现有的和众所周知的ROACH-1板来实现单像素光学/近红外MKID的原型读出。我们还提出了一个管道，使以前开发的软件和数据框架现代化，以允许新应用的可扩展性和新硬件的可移植性（例如Xilinx ZCU 111或2x2 RFSoC板）。
2023-01-17 astro-ph.IM physics.ins-det
A versatile cryogenic system for liquid argon detectors
使用液相惰性气体作为探测介质的直接暗物质搜索探测器需要与液化、净化和再循环系统耦合。一个专用的低温系统已组装和运行在INFN那不勒斯低温实验室的目的是净化和纯化的氩用作液态氩探测器中的活性靶，以研究闪烁和电离信号检测的大型SiPM阵列。低温系统主要由一个承载探测器的双壁低温恒温器、一个将杂质降低到十亿分之一水平以下的净化级、一个用于净化氩气的冷凝器、一个连接到低温恒温器的再循环气体面板以及一个定制的气体泵组成。低温系统的主要特点，以及性能，长期运行和稳定性方面的最相关的热力学参数的报告。
2022-12-05 hep-ex physics.ins-det
Preliminary results of a WIMP search with EDELWEISS-II cryogenic detectors
EDELWEISS-II实验使用低温热和电离探测器，以探测锗核上可能的WIMP暗物质粒子的罕见相互作用。最近，开发并验证了具有交错电极几何结构的新一代探测器，能够出色地抑制伽马射线和表面相互作用。我们在这里提出了一个为期一年的WIMP的搜索进行了10个这样的探测器在Alumatoire Souterrain德Modane的初步结果。用322 kg的磁共振谱仪获得了对自旋无关的WIMP-核子截面为5 \times 10-8 pb的灵敏度
2010-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
