Scintillation of Liquid Helium for Low-Energy Nuclear Recoils
本文讨论了液氦在低能氦原子反冲作用下的闪烁特性，并讨论了液氦作为暗物质探测器的可能性。据发现，在反冲能量从几keV到100 keV的范围内的瞬发闪烁产额是略高于通过线性外推所获得的测量产额为5 MeV的α粒子。比较了核反冲和停在氦中的电子的闪烁产额和由电场引起的电荷分离。
2013-08-18 astro-ph.IM nucl-ex
Scintillation Pulse Shape Discrimination in a Two-Phase Xenon Time Projection Chamber
在10克双相氙时间投影室中测量了液态氙脉冲形状鉴别的能量和电场依赖性。我们已经证明了同时使用脉冲形状和荷光比来获得低于单独使用任一判别式可实现的泄漏。蒙特卡罗是用来表明，占主导地位的波动的脉冲形状量是统计性质，并项目的性能，这些技术在较大的检测器。虽然性能通常是弱的，在低能量相关的弹性WIMP反冲搜索，脉冲形状可以用于探测更高能量的非弹性WIMP反冲。
2009-08-06 astro-ph.IM nucl-ex
A Model of Nuclear Recoil Scintillation Efficiency in Noble Liquids
低能核反冲在惰性液体中的闪烁效率对于解释弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的直接搜索结果起着至关重要的作用。然而，目前尚不清楚稀有液体中闪烁效率相对于电子反冲降低的原因。我们将这种闪烁效率的降低归因于两个主要机制：1）能量损失和2）闪烁猝灭。前者通常由Lindhard理论描述，后者由Birk饱和定律描述。我们建议结合这两个解释所观察到的减少闪烁产额的核反冲在惰性液体。利用已有的实验数据，计算了氩、氖、氙的Birk常数$kB$，并预测了惰性液体闪烁体对低能核反冲和低能电子的响应。我们发现，由于核阻止功率，电离和激发贡献不大的能量损失是占主导地位的减少机制，在闪烁效率的核反冲，但显着的额外淬灭的结果从非线性响应的闪烁电离密度。
2008-03-11 astro-ph nucl-ex
Understanding the Enhancement of Scintillation Light in Xenon-Doped Liquid Argon
测量惰性气体中的闪烁光是粒子物理中的一项重要探测技术。许多稀有事件的搜寻，如中微子束实验、无中微子双β衰变和暗物质搜寻，都使用氩基探测器。在液态氩中，加入少量氙可提高光产额，氙的加入量为$\sim 10 - 1000$ ppm。一般的增强机制和其途径，通过之间的能量转移氩和氙准分子是众所周知的，然而，吸收的重要性，氩准分子发射的原子氙还没有得到充分的认识。这种吸收显著降低了市售氩气中的光产率，氩气中含有痕量（$\rm \sim 0.1$ ppm）氙。添加$\sim 10$ ppm的少量氙掺杂剂恢复了这种损失的光，导致光产率比未掺杂的氩增加约两倍。在本文中，我们介绍了一个模型的光产生的氙掺杂氩，包括吸收和再发射，并比较它的光发射的时间依赖性在氙掺杂氩的测量。
2022-07-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Detection of liquid xenon scintillation light with a Silicon Photomultiplier
研究了用硅光电倍增器探测液体氙闪烁光的可行性。SiPM在小体积的纯锂中操作，在-95摄氏度下，用内部Am-241 α源照射。在此温度下，SiPM的增益估计为1.8 × 10^6，偏置电压为52 V。基于设置的几何形状，SiPM的量子效率估计为22%，波长为178 nm。SiPM的低过量噪声因子、高单光电子探测效率和低偏置电压使它们成为液体氙探测器的光电倍增管（PMT）的有吸引力的替代UV光子探测设备，特别是对于需要非常低的能量探测阈值的实验，例如中性伴子暗物质搜索。
2005-01-26 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Performance of a Large Area Avalanche Photodiode in a Liquid Xenon Ionization and Scintillation Chamber
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）探测了α粒子、电子和γ射线在液体氙（LXe）中产生的闪烁光。测量α闪烁产率作为施加的电场的函数。我们估计LAAPD的量子效率为45%。来自零电场下的光测量的最佳能量分辨率对于来自Bi-207的976 keV内转换电子为7.5%（sigma），并且对于来自Am-241的5.5 MeV α粒子为2.6%（sigma）。用于这些测量的检测器也作为网格电离室操作以测量电荷产额。我们证实，在LC 10中使用LAAPD不会引入抑制自由电子漂移的杂质。
2005-02-14 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
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
Scintillation time dependence and pulse shape discrimination in liquid argon
使用单相液氩探测器的信号产率为4.85光电子每千电子当量反冲能量（keVee），我们测量的闪烁时间依赖性的电子和核反冲液氩下降到5 keVee。我们发展了两种脉冲形状鉴别方法来区分电子反冲和核反冲。使用这些方法之一，我们测量的背景和电磁学限制的水平的电子反冲污染是$7.6\times10^{-7}$之间的60和128千电子伏的核反冲能量（千电子伏）的核反冲接受率为50%，没有核反冲类似的事件超过72千电子伏。最后，我们发展了一个极大似然方法的脉冲形状歧视使用测量的闪烁时间依赖性和预测的灵敏度在三种配置的液氩暗物质探测器的WIMP-核子散射。
2008-09-23 nucl-ex
Scintillation yield and time dependence from electronic and nuclear recoils in liquid neon
我们已经进行了液体氖闪烁光的测量，观察我们的检测器高达（3.5 $\pm$ 0.4）光电子/千电子伏的信号产量。我们测量脉冲形状之间的歧视效率电子和核反冲液体氖从50和300千电子伏的核反冲能量。我们还测量了\leff，参数在液体氖之间的30和370 keV的核反冲能量，观察到平均\leff $=0.24$高于50 keV。我们观察到的闪烁时间分布和信号产率的液体氖的压力和温度的依赖性。
2012-08-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency of nuclear recoils in a CaF-2(Eu) crystal for dark matter search
在与暗物质搜寻有关的能区测量了CaF-2（Eu）晶体中反冲的氟和钙核的闪烁效率（猝灭因子）。反冲核通过19-F（n，n '）和40-Ca（n，n'）反应获得，其中中子束通过d（d，n）3-He反应提供。在反冲能量为53 ~ 192 keV和25 ~ 91 keV时，CaF-2（Eu）晶体中F核和Ca核的猝灭因子分别为11 ~ 20%和9 ~ 23%，并观察到了能量依赖性。我们在这里测量的猝灭因子比以前的研究稍大，这可能取决于晶体的Eu掺杂浓度。
2001-07-03 nucl-ex
A measurement of the time profile of scintillation induced by low energy gamma-rays in liquid xenon with the XMASS-I detector
本文报道了在XMASS-Ⅰ 832公斤液体氙闪烁探测器上测量γ射线诱发事件的闪烁发射时间分布。衰减时间常数是从观察到的数据和模拟样品之间的闪烁光子定时分布的比较，以考虑到光学过程，如吸收和散射液体氙。放射源$^{55}$ Fe、$^{241}$ Am和$^{57}$ Co的校准数据用于获得衰变时间常数。假设有两个衰变分量，$τ_1$和$τ_2$，当γ射线能量从5.9 keV增加到122 keV时，衰变时间常数$τ_2$从27.9 ns增加到37.0 ns。在所有能级上测量的准确度优于1.5 ns。需要具有$τ_1 \sim 2$ ns的快速衰减组件来再现数据。能量依赖性的$τ_2$和分数的快速衰变组件进行了研究，作为一个功能的动能的电子诱导的γ射线。所获得的数据几乎再现了先前报道的结果，并将其扩展到与直接暗物质搜索相关的较低能量区域。
2016-08-18 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Ionization and scintillation response of high-pressure xenon gas to alpha particles
高压氙气在基础物理学和应用物理的各种应用中是一种有吸引力的检测介质。本文研究了10巴气压下氙气的电离和闪烁探测特性。为此，我们使用的α粒子源的NEXT-DEMO时间投影室，大规模的原型的NEXT-100无中微子双β衰变实验，在三个不同的漂移电场配置。我们测量电离电子的漂移速度和纵向扩散，并将我们的结果与基于纯氙上的电子散射截面的预期进行比较。此外，两种类型的测量解决电离和闪烁产率之间的连接进行。一方面，我们观察到，第一次在氙气中，大事件的电离和闪烁信号之间的相关波动，类似于已经观察到的液体氙。另一方面，我们研究了平均闪烁和电离产额的场依赖性。这两种类型的测量可能揭示的机制，电子-离子复合在氙气的高度电离粒子。最后，通过比较NEXT-DEMO中α粒子和电子的响应，我们没有发现α粒子在氙气中产生的初级闪烁光猝灭的证据。
2013-05-21 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Hybrid Multi Micropattern Gaseous Photomultiplier for detection of liquid-xenon scintillation
在功能核医学成像和直接暗物质探测等领域，气体光电倍增管（GPM）是一种非常有前途的真空光电倍增管替代品，特别适用于大尺寸贵液探测器。我们提出了最近的表征结果的混合GPM由三个微图案气体结构;厚气体电子倍增器（THGEM），并行电离倍增器（PIM）和MICROMesh气体结构（MICROMEGAS），在Ne/CF 4（90：10）操作。在室温和液态氙（T = 171 K）的温度下，在1100 mbar下，用5.9 keV的X射线，在这种混合物中记录到接近10^7的增益值。根据闪烁探测的结果进行了讨论。虽然本倍增器的研究没有光电阴极，从碘化铯紫外光电阴极的光提取的互补结果在Ne/CH 4（95：5）和CH 4在低温条件下。
2011-10-27 nucl-ex physics.ins-det
Low-energy electronic recoil in xenon detectors by solar neutrinos
太阳中微子在多吨氙探测器中引起的低能电子反冲是一个重要的研究课题，不仅因为它是直接寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的不可约背景源，而且因为它提供了一种可行的方法来测量太阳$pp$和$^{7}\textrm{Be}$中微子，使之达到当前标准太阳模型预测的精度水平。在这项工作中，我们进行$\textit{ab initio}$多体计算的结构，光电离，和中微子电离的氙。结果表明，在低反冲能下，原子束缚效应对中微子-电子散射截面有相当大的抑制作用。与以前基于自由电子图像的计算相比，在相同的探测器配置下，我们计算的电子反冲事件率降低了约$25\%$。本文给出了氙探测器在100 eV - 30 keV能窗内的电子反冲率谱，并讨论了它对低能太阳中微子探测（作为信号）和WIMP搜寻（作为背景源）的意义。
2016-10-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
Ionization and scintillation of nuclear recoils in gaseous xenon
在电致发光时间投影室中同时观测到了氙在14巴压力下的核反冲产生的电离和闪烁。中子从放射性同位素$α$ -Be中子源被用来诱导氙核反冲，并观察到的反冲光谱进行了比较，一个详细的蒙特卡罗采用估计的电离和闪烁产率的核反冲。的能力，区分电子和核反冲使用的比率电离初级闪烁证明。这些结果鼓励进一步研究在气相中使用氙作为暗物质直接探测实验中的探测介质。
2014-09-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Characterization of a $^{220}$Rn source for low-energy electronic recoil calibration of the XENONnT detector
本文表征了用于XENONnT探测器校准的220Rn源，由四个55 kBq的228Th源组成，提供约8 kBq的220Rn发射率，未发现228Th释放超过1.7 mBq，虽观察到约3.6 mBq的222Rn发射，仍符合实验要求。
2023-11-13 astro-ph.IM nucl-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
A measurement of the scintillation decay time constant of nuclear recoils in liquid xenon with the XMASS-I detector
本文报道了在日本神冈地下实验室用XMASS-I探测器对液态氙中核反冲（NR）闪烁衰变时间常数的现场测量。XMASS-I是一个大型的单相氙闪烁探测器，其目的是通过弱相互作用大质量粒子（WIMP）和氙核之间的碰撞引起的NR直接探测暗物质。内部检测器容积包含832 kg的LIPE。$^{252}$ Cf用作照射探测器的外部中子源。通过比较所观察到的光子探测时间与蒙特卡罗模拟的闪烁衰减时间常数的中子诱导NR进行了评价。与衰减时间的拟合优选两个衰减时间分量，一个用于双$_{2}^{*}$单重态和三重态中的每一个，其中$τ_{S}$ = 4.3 $\pm$ 0.6 ns取自先前的研究，测得$τ_{T}$为26.9 $^{+0.7}_{-1.1}$ ns，单重态分数$_{S}$为0.252 $^{+0.027}_{-0.019}$。目的是减少WIMP搜索中的电磁背景。对于50% NR接受度，在5- 10 keV $_{\rm ee}$和10- 15 keV $_{\rm ee}$能量范围内，ER接受度分别为13.7 ${\pm}$ 1.0%和4.1 ${\pm}$ 0.7%。
2018-12-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Investigating the XENON1T Low-Energy Electronic Recoil Excess Using NEST
寻找宇宙中失踪的质量暗物质是粒子物理学中最活跃的研究领域之一。XENON 1 T实验最近观测到3.5个$σ$过剩，这可能与暗物质或太阳轴子一致。在这里，我们将使用稀有元素模拟技术（NEST）软件来模拟XENON 1 T探测器，再现过剩。我们利用不同的探测器效率和能量重建模型，但它们主要影响sub-keV能量，无法解释XENON 1 T过剩。然而，使用NEST，我们可以以多种独特的方式再现它们的过剩，最容易的是通过添加31个$\pm$ 11个$^{37}Ar$衰变。此外，这导致新的、修改的背景模型，至少使用非轮廓似然比（PLR）方法将过量的显著性降低到$\le2.2σ$。这是一个独立的确认，即过量是一个真实的效应，但可能可以用已知的物理学来解释。许多交叉检查我们的$^{37}Ar$假设。
2021-01-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low-threshold response of a scintillating xenon bubble chamber to nuclear and electronic recoils
本文展示了闪烁氙气泡室在低至0.50 keV热力学阈值下对约1 keV核反冲的灵敏度，同时保持对γ射线成核不敏感，并给出了核反冲成核响应的标定及γ射线诱发俄歇级联成核概率的严格上限。
2025-02-13 hep-ex 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 response of cryogenic CsI to few-keV and sub-keV nuclear recoils
University of Chicago（芝加哥大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺西亚国际物理中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Instituto de Física Corpuscular, CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所，西班牙国家科学研究委员会与瓦伦西亚大学）
本研究通过低温铯碘化物探测亚keV核 recoil ，并揭示其淬灭因子特性，为中微子和暗物质实验提供关键数据。
2026-09-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
Discrimination of electronic recoils from nuclear recoils in two-phase xenon time projection chambers
我们提出了一个全面的分析电子反冲与核反冲歧视液/气氙时间投影室，使用校准数据从2013年和2014-16年运行的大型地下氙（LUX）实验。我们观察到强烈的电荷到光的歧视增强事件的能量增加。对于S1 = 120个探测光子的事件，即相当于$\sim$ 100 keV的核反冲能量，我们观察到$<10^{-5}$的电子反冲背景接受度为50%的核反冲信号接受度。我们还观察到适度的电场依赖性的歧视权力，其峰值在300 V/cm左右的领域在本研究中探索的范围内（50-500 V/cm）。在S_1 = 1-80 phd的WIMP搜索区域内，我们观测到的最小电子反冲泄漏为${(7.3\pm0.6)\times10^{-4}}$，这是在240-290 V/cm的漂移场下得到的。脉冲形状歧视是用来改善我们的结果，我们发现，在低能量和低场，有一个额外的减少背景泄漏的一个因素高达3。我们开发了一个经验模型的重组波动，当使用旁边的贵元素闪烁技术（NEST）的模拟包，正确地再现了电子反冲数据的偏斜。我们使用这个更新的模拟来研究电子反冲带的宽度，发现其主要贡献来自电子-离子复合波动，其次是S1信号波动，S2信号波动和给定能量沉积产生的量子总数波动的贡献大小。
2020-12-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
