Measurement of radioactive contamination in the high-resistivity silicon CCDs of the DAMIC experiment
我们目前的测量放射性污染的高电阻率硅电荷耦合器件（CCD）的DAMIC实验用于寻找暗物质粒子。开发了利用CCD独特空间分辨率的新分析方法来鉴定$α$和$β$颗粒。通过$α$光谱法测量CCD块体中的铀和钍污染，其中$^{238}$ U（$^{232}$ Th）衰变速率的上限为5（15）kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95%CL）。我们还搜索了在时间上间隔长达数十天的空间相关电子径迹对，正如从$β$衰变的$^{32}$ Si- $^{32}$ P或$^{210}$ Pb- $^{210}$ Bi序列所预期的那样。发现$^{32}$ Si的衰减速率为$80^{+110}_{-65}$ kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95% CI）。通过$α$光谱学和$β$衰变序列搜索独立获得了$\sim$ 35 kg $^{-1}$ d $^{-1}$（95% CL）对$^{210}$ Pb衰变速率的上限。这些放射性污染水平足够低，可以使即将推出的100 g DAMIC探测器中的CCD成功运行。
2015-07-09 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Skipper-CCDs: current applications and future
本文简要讨论了Skipper-CCD技术在天文学中的潜在应用，并回顾了其目前在暗物质和中微子实验中的应用。概述了正在进行的努力，建立多公斤的实验与这些传感器，在Oscura实验的背景下。Oscura传感器从第一个200毫米晶圆制造运行与一个新的供应商的表征的第一个结果。这些传感器的电子计数能力的总产量为71%。在140 K下测量到的噪声为0.087 e $^-$ RMS，1225个样本/像素，暗电流为（0.031 $\pm$ 0.013）e $^-$ /像素/天。
2022-08-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Conference summary: Workshop on Precision Astronomy with Fully Depleted CCDs (2014)
厚的全耗尽CCD在实现宽光谱响应的同时，也在理解由于3D电荷传输引起的系统误差方面提出了挑战。2014年的全耗尽CCD精密天文学研讨会涵盖了自2013年同名研讨会以来在这些设备的测试和建模方面取得的进展。专题介绍涉及科学驱动因素、CCD特性、系统学实验室测量、校准以及模拟响应和电荷传输的不同方法。关键问题是这些CCD传感器的特点对暗能量科学的影响，包括天体测量学和光度学。空间系统学的成功建模可以在数据处理管道中实现一阶校正。
2015-06-22 astro-ph.IM physics.ins-det
The DAMIC experiment at SNOLAB
SNOLAB地下实验室的DAMIC（CCD中的暗物质）实验使用完全耗尽的高电阻率CCD来搜索质量低于10 GeV/c $^2$的暗物质粒子。2017年2月，使用7个16 Mpixel CCD（40 g质量）阵列的探测器升级开始运行。新的结果，获得与当前的探测器配置，将被提交。DAMIC-M的未来计划，总质量为1公斤，电离阈值为2个电子，将被讨论。
2018-05-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
The DAMIC dark matter experiment
DAMIC（CCD中的暗物质）实验使用高电阻率的科学级CCD来搜索暗物质。CCD的低电子噪声允许一个前所未有的低能量阈值的几十eV，使其能够检测硅反冲产生的相互作用的低质量WIMP。此外，CCD的高空间分辨率和优异的能量响应导致非常有效的背景识别技术。该实验对质量低于10 GeV/c $^2$的暗物质粒子具有独特的灵敏度。以前的结果已经证明了这项技术的潜力，推动了DAMIC 100的建设，这是一个100克的硅目标探测器，目前正在安装在SNOLAB。在这篇文章中，将讨论CCD的操作模式和独特的成像能力，以及如何利用它们来表征和抑制背景，以及一年的数据采集后的物理结果。
2015-10-07 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
DarkNESS: developing a skipper-CCD instrument to search for Dark Matter from Low Earth Orbit
DarkNESS任务旨在开发一种skipper-CCD仪器，从低地球轨道搜寻暗物质，通过探测衰变暗物质的X射线和亚GeV暗物质的电子反冲，实现首次太空部署，并计划于2025年底发射。
2024-12-16 astro-ph.IM
Status of the DAMIC direct dark matter search experiment
DAMIC实验使用完全耗尽的高电阻率CCD来寻找暗物质粒子。DAMIC CCD的能量阈值$\sim$为50 eV $_{ee}$，具有出色的能量和空间分辨率，非常适合识别和抑制放射性背景，对质量为$<$ 6 GeV/ $c^2$的WIMP具有无与伦比的灵敏度。早期的结果促使了100 g探测器DAMIC 100的建造，目前正在安装在SNOLAB。这篇文章讨论了安装进度，阈值附近的新校准工作，2014年数据的初步结果，以及一年数据采集后物理结果的前景。
2015-12-08 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Physics of Fully Depleted CCDs
在这项工作中，我们提出了简单的，基于物理的模型，已注意到在完全耗尽的CCD，目前使用的暗能量调查相机的两个影响。第一个效应是观察到点扩散函数随信号电平略微增加。这是通过考虑电荷载流子扩散的影响，由于在收集的信号电荷的作用，以部分地中和在耗尽的通道中的固定电荷的沟道电位的幅度的降低来解释。在载流子漂移区上产生的减小的电压降减小了垂直电场并增加了载流子渡越时间。第二个效应是观察到在均匀照明的图像中看到的低水平同心环图案。这种效果被证明是最有可能由于横向偏转的电荷在运输过程中的光生载流子的势阱作为结果的横向电场。横向场是由用于制造CCD的高电阻率硅的生长所固有的电阻率变化引起的完全耗尽衬底中的空间电荷的结果。
2014-03-24 astro-ph.IM physics.ins-det
The DAMIC-M Experiment: Status and First Results
DAMIC-M（Modane的CCD中的暗物质）实验采用厚的、完全耗尽的硅电荷耦合器件（CCD）来搜索暗物质粒子，目标曝光量为1千克-年。CCD中实现的新型skipper读出通过对单个像素电荷的多次非破坏性测量提供单电子分辨率，将检测阈值推到eV级。DAMIC-M将把对暗物质粒子假说的探索推进几个数量级，特别是与所谓的“隐藏扇区”有关的候选者。“一个原型，低背景室（LBC），与20克低背景的船长CCD，最近已安装在Alumatoire Souterrain de Modane，目前正在采取数据。我们将报告DAMIC-M实验的状态和LBC调试数据获得的第一个结果。
2022-11-25 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
The Dark Energy Camera
暗能量照相机是一种新的成像器，其视场直径为2.2度，安装在Victor M的主焦点处。智利拉塞雷纳附近托洛洛山上的布兰科4米望远镜。该相机由暗能量调查合作组织设计和建造，满足或超过了该合作组织为宽视场和超新星调查设计的严格要求。相机由五个元件光学校正器、七个滤光片、一个60厘米孔径的快门和一个250微米厚的全耗尽CCD焦平面组成，CCD焦平面在真空杜瓦内冷却。570 Mpixel焦平面包括62个2kx4k CCD用于成像和12个2kx2k CCD用于引导和聚焦。CCD具有15微米x15微米像素，板尺度为每像素0.263弧秒。六足系统提供了最先进的聚焦和对准能力。相机在20秒内读出，具有6 - 9个电子读出噪声。本文提供了摄像机的工程，施工，安装和目前的状态的技术说明。
2015-04-11 astro-ph.IM
Constraints on the electron-hole pair creation energy and Fano factor below 150 eV from Compton scattering in a Skipper-CCD
全耗尽厚硅跳跃电荷耦合器件（Skipper-CCD）具有亚电子读出噪声，是探测中微子和光暗物质相互作用的重要技术。然而，要成功寻找罕见的中微子或暗物质事件，需要充分表征信号和所有背景。特别是，测量低于150 eV的电子-空穴对产生能量和Fano因子对于表征暗物质和中微子信号是必要的。此外，来自背景辐射的光子可能在硅块中发生康普顿散射，产生可以模拟暗物质或中微子信号的事件。我们提出了一个测量的康普顿光谱使用一个跳跃CCD和$^{241}$ Am源。利用这些数据，我们估计在130 K下在99.3 eV和150 eV之间的能量范围内的电子-空穴对产生能量为$\left(3.71 \pm 0.08\right)$ eV。通过测量康普顿谱中99.3 eV和150 eV处的台阶宽度，我们介绍了一种新的测量Fano因子的技术，在90%C. L.处的上限为0.31。这些结果证明了Skipper-CCD在表征康普顿谱和精确测量Fano因子以及低于150 eV的电子-空穴对产生能量方面的潜力。
2022-10-04 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Advancing Ultraviolet Detector Technology for future missions: Investigating the dark current plateau in silicon detectors using photon-counting EMCCDs
本研究利用光子计数EMCCD测试平台，探究硅基紫外探测器暗电流平台的来源，通过独立控温区分环境因素，为未来紫外任务优化探测器性能提供依据。
2024-07-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Delta-doped Electron Multiplying CCDs for FIREBall-2
我们提出了我们的联合NASA/法国国家空间研究中心的球载紫外多目标光谱仪，微弱的星系际红移发射气球（FIREBall-2; FB-2）正在进行的探测器开发工作的状态。FB-2在低风险亚轨道环境中展示了一种新的紫外探测器技术，即δ掺杂电子倍增CCD（EMCCD），以证明EMCCD的性能，用于未来的空间任务和技术准备水平（TRL）的进步。EMCCD可用于光子计数（PC）模式，以实现极低的读出噪声（$<$ 1电子）。我们的测试重点是通过使用\nuvu V2 CCCP控制器进行波形整形和井深优化来减少时钟感应电荷（CIC），测量CIC为0.001 e $^{-}$ /像素/帧。这种优化还包括用于减少暗电流、通孔冷却和衬底电压电平的方法。我们讨论了消除宇宙射线的挑战，这些探测器也被放大，以及为我们的噪声测量目标设计的数据减少管道。FB-2于2018年飞行，首次将EMCCD用于平流层的紫外线观测。FB-2目前正在建造中，将于2020年再次飞行，并且正在对EMCCD进行改进，以继续优化其性能，从而更好地控制噪音。
2020-04-13 astro-ph.IM physics.ins-det
DECam integration tests on telescope simulator
暗能量巡天（DES）是下一代光学巡天，旨在使用四个探测器测量宇宙的膨胀历史：弱引力透镜，星系团计数，重子声学振荡和Ia型超新星。为了进行调查，DES合作正在建造暗能量相机（DECam），这是一个3平方度，570百万像素的CCD相机，将安装在塞罗托洛洛美洲天文台的布兰科4米望远镜上。DES将在5个过滤器（g，r，i，z，Y）中测量5000平方度的南银河帽。DECam将由74个250微米厚的全耗尽CCD组成：62个2k x 4k CCD用于成像，12个2k x 2k CCD用于引导和聚焦。DECam的建设已接近完成。为了验证相机是否符合DES的技术规格，并减少调试仪器所需的时间，我们建造了一个全尺寸的望远镜模拟器，并在发货前进行了完整的系统测试和集成。为了完成这一全面的测试阶段，我们模拟了DES观测运行，其中我们收集了4个晚上的数据。我们报告的结果，这些独特的测试进行的DECam及其对实验进展的影响。
2011-11-21 astro-ph.IM
DAMIC: a novel dark matter experiment
DAMIC（暗物质in CCD）是一种新型的暗物质实验，对质量低于10 GeV的暗物质粒子具有独特的灵敏度。由于其低电子读出噪声（R.M.S.）~3 e-）这台仪器能够达到0. 5 keV核反冲能以下的探测阈值，使寻找低质量的暗物质粒子成为可能。我们报告从2012年12月开始在SNOLAB运行的探测器获得的早期结果和经验。我们还讨论了测量和预期的背景，并提出了未来的探测器将在2014年安装的计划。
2013-10-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Measurement of the ionization produced by sub-keV silicon nuclear recoils in a CCD dark matter detector
本文报道了用电荷耦合器件（CCD）测量硅原子核在体硅中以亚keV动能反冲的电离效率。核反冲是由来自$^{124}$ Sb-$^{9}$ Be光中子源的低能中子（$<$ 24 keV）产生的，并且它们的电离信号被测量为低至60 eV电子当量。这个能量范围，以前未被探索过，与低质量暗物质粒子的探测有关。测量的效率被发现偏离外推到低能量的Lindhard模型。这一测量也证明了位于SNOLAB地下实验室的暗物质直接探测实验DAMIC所采用的CCD对核反冲的敏感性。
2016-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
DarkNESS: A skipper-CCD NanoSatellite for Dark Matter Searches
DarkNESS是首颗搭载skipper-CCD的纳米卫星，在低地球轨道探测暗物质电子反冲与衰变X射线，并验证该探测器在太空中的单光子探测能力。
2025-05-22 astro-ph.IM
Experimental Search for Dark Matter in China
暗物质的本质是现代物理学和天文学中最大的谜团之一。为了寻找粒子暗物质存在的证据，世界范围内进行了各种各样的实验。中国物理学家大约在十年前开始了对暗物质的实验研究，并取得了具有很高科学影响力的结果。在本文中，我们介绍了暗物质计划在中国的概述，并讨论了最近的结果和未来的发展方向。
2020-04-09 astro-ph.IM hep-ex
Exploring low-energy neutrino physics with the Coherent Neutrino Nucleus Interaction Experiment (CONNIE)
相干中微子-核相互作用实验（英语：Coherent Neutrino-Nucleus Interaction Experiment，缩写：NEIE）使用低噪声全耗尽电荷耦合器件（英语：Full-depleted Charge-coupled Devices，缩写：CCD），目的是测量反应堆反中微子与硅核的相干弹性散射（CE $ν$ NS）的低能反冲，并测试非标准中微子相互作用（英语：Nonstandard Neutrino Interaction，缩写：NSI）。我们在这里报告了2016年部署的探测器阵列的第一批结果，考虑到47.6 g（8个CCD）的有效质量，该探测器阵列在距离Angra 2核反应堆堆芯30 m处运行，热功率为3.8 GW。通过比较反应堆开启（2.1公斤-天）和反应堆关闭（1.6公斤-天）时收集的数据来搜索中微子事件。结果表明，没有多余的反应堆上的数据，达到世界纪录的灵敏度下降到反冲能量约1千电子伏（0.1千电子伏电子当量）。新物理学的95%置信限是在事件发生率为该能量标度下标准模型预期事件发生率的40倍时建立的。这里呈现的结果为低能中微子物理提供了一个新的窗口，允许人们首次探索通过CCD的低阈值可获得的能量。它们将导致对来自核反应堆的反中微子的CE $ν$ NS的NSI的新约束。
2019-10-11 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Search for 70 μeV Dark Photon Dark Matter with a Dielectrically-Loaded Multi-Wavelength Microwave Cavity
微波腔已经被用来寻找质量只有几个$μ$ eV的玻色子暗物质候选者。然而，这些腔检测器的灵敏度受到其体积的限制，并且传统采用的半波长腔在较高质量下遭受显著的体积减小。ADMX-Orpheus通过在高阶模式下操作可调谐介质加载腔来缓解这一问题，这使得检测体积保持较大。ADMX-Orpheus的首次运行排除了暗光子暗物质，其动力学混合角$χ> 10^{-13}$在65.5 $μ$ eV（15.8 GHz）和69.3 $μ$ eV（16.8 GHz）之间，标志着迄今为止最高频率的可调谐微波腔暗物质搜索。
2022-11-09 astro-ph.IM hep-ex
The EUCLID VIS read-out shutter unit: a low disturbance mechanism at cryogenic temperature
Euclid是欧空局宇宙视觉计划的第二个中型任务（M2），目前计划于2020年发射。Euclid上的两台仪器，VIS（可见光成像仪）和NISP（近红外光谱仪和光度计），将提供关键的测量来研究暗能量的性质，推进我们对宇宙学的认识。我们目前在这方面的贡献的VIS读出快门单元，其主要功能是防止直接光落在VIS CCD在科学曝光的读出，并允许暗电流/偏置校准的仪器的发展和制造状态。
2018-01-23 astro-ph.IM
Dual-sided Charge-Coupled Devices
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Centro Atómico Bariloche, CNEA/CONICET/IB（巴里洛彻原子中心）；New High Energy Theory Center, Rutgers University（罗格斯大学新高能理论中心）；C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（石溪大学陈省身理论物理研究所）
提出一种新型双面CCD，通过双埋沟道架构在器件两侧同时收集和测量电子和空穴，实现优异的暗计数抑制和增强的时间分辨能力，应用于暗物质搜索、近红外/光学光谱和时域X射线天体物理。
2024-06-05 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A Search for Wavelike Dark Matter with Dielectrically-loaded Multimode Cavities
暗物质占宇宙物质的85%，占能量密度的27%，但我们不知道暗物质是由什么组成的。有几个引人注目的候选者暗物质具有波动性质，包括轴子和暗光子。波状暗物质可以用超灵敏的微波腔来探测。ADMX实验使用一个工作在基模的圆柱形腔来搜索几个微电子伏特质量范围内的轴子。然而，随着轴子质量的增加，ADMX搜索技术变得越来越具有挑战性。这是因为质量越大，需要的空腔直径越小，而空腔体积越小，信号强度就会降低。因此，有兴趣开发更复杂的谐振器来克服这个问题。ADMX-Orpheus实验使用介质加载的法布里-珀罗腔来搜索质量接近100微电子伏特的轴子和暗光子。俄耳甫斯通过在高阶模式下工作来保持大体积，并且该模式使电场成形，使得该模式更强地耦合到轴子和暗光子。本论文描述了ADMX-Orpheus的开发和调试，以寻找质量在65.5微电子伏特和69.3微电子伏特之间的暗光子。
2021-12-08 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Astronomical Spectroscopy with Skipper CCDs: First Results from a Skipper CCD Focal Plane Prototype at SIFS
本研究展示了SIFS的超低读出噪声Skipper CCD焦平面原型的首批在轨结果，优化读出时序实现亚电子级噪声，通过多类天体观测验证了其在低背景下的信噪比提升，为相关天文研究与探测器架构优化提供了支撑。
2024-06-15 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
The Oscura Experiment
Oscura实验将使用一个非常大的新型硅电荷耦合器件（CCD）阵列来寻找低质量暗物质粒子，其阈值为两个电子，总暴露量为30千克-年。研发工作于2020财年开始，目前正进入设计阶段，目标是准备在2024年底开工建设。Oscura将对与电子相互作用的亚GeV暗物质粒子具有前所未有的灵敏度，探测质量低至500 keV的暗物质-电子散射和质量低至1 eV的暗物质被电子吸收。Oscura的研发工作在实验的主要技术挑战方面取得了一些重大进展，其中最重要的是聘请新的铸造厂制造CCD传感器，开发冷读出解决方案，并了解实验背景。
2022-02-23 astro-ph.IM
Dark photon search with a gyrotron and a transition edge sensor
利用回旋管在0.1 meV附近探测光暗物质的候选者之一暗光子。过渡边缘传感器的使用是本实验的关键，预期的结果是有希望的。这项研究将为未来使用类似仪器进行轴子研究铺平道路。
2020-08-20 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Dark Matter Searches
我将回顾暗物质研究的现状。实验方案目前非常活跃和有争议，因为一些实验确实发现了积极的信号，而另一些则设定了强烈的限制。需要更多的数据，发现可能非常接近。
2013-01-03 astro-ph.IM physics.ins-det
The IceCube Neutrino Observatory IV: Searches for Dark Matter and Exotic Particles
奇异粒子搜索：WIMP湮灭在太阳，在银河系中心，在附近的矮星系;磁单极子;提交的论文，第32届国际宇宙射线会议，北京2011年。
2011-11-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searches for ultralight vector and axion dark matter with KAGRA
本研究提出用激光干涉引力波探测器搜寻超轻矢量与轴子暗物质，综述了日本KAGRA探测器的相关进展，含2020年首次矢量暗物质搜寻及2025年观测运行的轴子搜寻偏振光学装置安装计划。
2025-01-16 astro-ph.IM hep-ph physics.optics
The Performance of the Thin NaI(Tl) Detector Pico-Lon for Dark Matter Search
研制了用于探测WIMP暗物质的薄型大面积NaI（Tl）闪烁体。薄而宽区域的NaI（Tl）的性能足以用来寻找暗物质。在60keV处，半高宽（FWHM）的能量分辨率为24%。
2014-06-05 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
A Brief Status of the Direct Search for WIMP Dark Matter
最近，在2014年2月，我们在加州大学洛杉矶分校举行了一次关于寻找暗物质的综合会议。190名科学家参加了会议，其中许多是WIMP暗物质搜索领域的领导者。我们首先回顾了LUX的数据，排除了低质量WIMP区域，并稍微降低了XENON100的限制。我们提供了一个简短的审查与声称的低质量信号的问题。我们讨论了目前的期望超对称弱相互作用暗物质，并显示为什么非常大的探测器，如达尔文可能需要。我们讨论了会议上的一些理论预测。
2014-06-19 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
