Energy reconstruction of electromagnetic showers from $π^0$ decays with the ICARUS T600 Liquid Argon TPC
我们讨论了ICARUS T600探测器在电磁簇射重建中的能力，通过对2001年帕维亚表面测试运行的212个事件的样本进行分析，这些事件是强子相互作用导致$π^{0}$介子产生的。发展了簇射能量和簇射方向的测量方法，并重建了光子对的不变质量。发现（$γ$，$γ$）不变质量与$π^0$质量值一致。发现重建的$π^0$质量的分辨率等于27.3%。为了从拥挤环境中测量的事件中清除完整事件样本而进行的改进分析（主要是由于触发条件）给出了16.1%的$π^0$质量分辨率，显著优于针对完整事件样本评估的质量分辨率。至少四个光电倍增管信号重合的触发要求有利于选择具有强烈堆积的宇宙射线轨道和相互作用的事件。因此，许多候选$π^0$事件被其他轨道严重污染，不得不被拒绝。对强子和中微子相互作用中产生$π^0$的事件进行了蒙特卡罗模拟，证实了簇射能量和簇射方向重建方法应用于实际数据的有效性。
2008-12-12 hep-ex physics.ins-det
Experimental study of quasi-elastic neutrino interactions on Ar with a liquid Ar TPC exposed to the WANF neutrino beam
我们目前的结果，从第一次曝光的液体氩时间投影室的中微子束。这些数据是在1997年收集的，在CERN西区中微子设施的CHORUS和NOMAD实验之间有一个50升的ICARUS样室。我们专注于准弹性相互作用的分析，尽管探测器的尺寸有限，核效应超出费米运动和泡利阻塞已被观察到作为扰动的纯准弹性运动学。
2006-03-04 hep-ex
Study of space charge in the ICARUS T600 detector
电离粒子穿过液氩时间投影室（LAr-TPC）产生的正离子的积累可能产生电漂移场的畸变，影响电离事件的径迹重建。这些效应可能与在地表或浅深度工作的大型LAr-TPC有关，在这些地方，探测器暴露在大量的宇宙射线通量中。通过分析2001年在地面运行的T600模块记录的宇宙μ子径迹样本，详细研究了ICARUS T600 LAr-TPC中这种可能的场畸变。最大径迹畸变为几mm，与数值计算的预测结果吻合较好。作为一项交叉检查，对LNGS地下实验室ICARUS T600运行期间记录的宇宙μ介子样本进行了同样的分析，其中宇宙射线通量被3 400米水当量屏蔽层抑制了$\sim 10^6$。没有明显的失真已被观察到，确认在表面上测量的效果实际上是由于离子空间电荷。
2020-05-28 hep-ex physics.ins-det
Precise 3D track reconstruction algorithm for the ICARUS T600 liquid argon time projection chamber detector
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器提供带电粒子成像能力和卓越的空间分辨率。为了充分利用这项技术的潜力，精确的事件重建程序至关重要。在本文中，我们提出了一种新的，一般的方法，三维重建的LAr TPC与实际应用的跟踪重建。该方法的效率进行评估的样本上的模拟轨道。我们还提出了应用该方法的分析过程中收集的真实数据跟踪ICARUS T600探测器操作与CNGS中微子束。
2013-01-11 hep-ex physics.ins-det
The trigger system of the ICARUS experiment for the CNGS beam
ICARUS T600探测器的有效质量为470吨，是有史以来最大的液态氩TPC。它在LNGS地下实验室运行了三年，收集了数千个CNGS中微子束相互作用和宇宙射线事件，能量从几十MeV到几十GeV不等，触发系统基于闪烁光，TPC线上的电荷信号和时间信息（仅适用于与束相关的事件）。给出了CNGS数据采集触发系统在效率、背景和生存时间等方面的性能与事件能量的函数关系。
2014-08-08 hep-ex physics.ins-det
A hardware implementation of Region-of-Interest selection in LAr-TPC for data reduction and triggering
用于中微子和天体粒子物理学的多千吨质量范围内的大型液态氩TPC探测器需要从大约105根导线中提取和处理信号。为了提高数据采集系统的吞吐量，实现了在线无损数据压缩，使数据流量减少了近四分之一。此外，还研究了一种基于一种新的有效的在线识别线碰撞算法的触发系统，并在实际的ICARUS数字读出板上实现，并在LNL INFN实验室的ICARINO LAr-TPC设备上用宇宙射线进行了全面测试。还展示了触发低至1 MeV可见能量的孤立低能事件的能力。
2010-09-12 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam
CERN-SPS加速器已经在一种新的、较低强度的中微子模式下进行了短暂的运行，其强度为~10^12 p. o.t./脉冲，束结构由四个类似LHC的提取组成，每个提取的宽度为3 ns，间隔为524 ns。这种非常紧密聚束的束结构代表了相对于CNGS束的普通操作的实质性进展，因为它允许在事件到事件的基础上非常精确地测量从CERN到LNGS的中微子的飞行时间。ICARUS T600探测器已经收集到7个束相关事件，与CNGS提供的中微子通量2.2 × 10^16 p. o.t.一致，并且与LAr-TPC中众所周知的中微子事件特征一致。本文分析了光速和到达的中微子LAr-TPC事件之间的飞行时间差。结果是兼容的同时到达的所有事件以相等的速度，光之一。这与OPERA报告的结果有很大的不同，OPERA报告称来自CERN的高能中微子到达LNGS的时间比预期的光速要早60 ns。
2012-03-29 hep-ex physics.ins-det
Design and Implementation of the Cosmic Ray Tagger System for the ICARUS detector at FNAL
针对ICARUS-T600在浅埋环境面临的宇宙线本底问题，本文介绍约1100平方米双层闪烁体CRT系统的设计、安装调试及纳秒级粒子区分性能。
2025-01-06 hep-ex physics.ins-det
A Novel Cosmic Ray Tagger System for Liquid Argon TPC Neutrino Detectors
费米实验室的短基线中微子（SBN）计划旨在利用其三个探测器（SBND，MicroBooNE和ICARUS-T600）观察和重建数千个中微子-氩相互作用，使用数百吨液态氩时间投影室执行丰富的物理分析计划，特别是专注于寻找无菌中微子。由于探测器的深度相对较浅，穿过其体积的宇宙射线粒子的连续通量引入了一个恒定的背景，该背景可能被错误地识别为感兴趣事件的一部分。在这里，我们提出了宇宙射线标签（CRT）系统，一种新的技术来标记和识别这些交叉粒子使用闪烁模块，测量它们的时间和坐标相对于事件内部的中微子探测器，因此减轻其影响的事件跟踪重建。
2016-12-14 hep-ex physics.ins-det
Status of ICARUS
ICARUS探测器是一个液态氩时间投影室。它提供了三维成像和量热的电离粒子在一个大的体积，高粒度。它的物理学计划包括研究大气，太阳，超新星和束中微子以及质子衰变搜索。ICARUS技术已经成熟，建造和测试（2001年夏季）了一个600吨重的探测器，证明了建造与非加速器物理学有关的大质量装置的可行性。在这次测试运行中，已经获得了超过27000个宇宙射线事件。这些数据允许评估检测器性能，即空间重建、量热和粒子识别。
2002-05-13 hep-ex
Performance Of A Liquid Argon Time Projection Chamber Exposed To The WANF Neutrino Beam
我们提出的结果的第一次曝光的液体氩TPC的多GeV中微子束。这些数据是在CERN西区中微子设施（WANF）的CHORUS和NOMAD实验之间的50升ICARUS样室中收集的。我们讨论了仪器性能的检测器和它的能力，以确定和重建低多重中微子相互作用。
2006-09-25 hep-ex physics.ins-det
First search for sterile neutrino oscillation leading to $ν_μ$ disappearance in the Booster Neutrino Beam at ICARUS
University of Houston（休斯顿大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；Centro de Investigacion y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav)（墨西哥国立自治大学高级研究中心）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；INFN Sezione di Padova and University（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部及帕多瓦大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；INFN Sezione di Catania and University（意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部及卡塔尼亚大学）；INFN Sezione di Milano Bicocca and University（意大利国家核物理研究所米兰比科卡分部及米兰比科卡大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；INFN Sezione di Bologna and University（意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部及博洛尼亚大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
ICARUS探测器利用Booster中微子束流研究μ中微子消失，通过分析数据和模拟结果，未发现显著消失现象，首次提出中微子振荡分析。
2026-03-23 hep-ex
The deployment of the ICARUS LAr detector on the short baseline (SBN) neutrino beam at FNAL
Icarus T600探测器代表了第一个完全工作的大质量LAr探测器。在LNGS INFN实验室运行后，它于2015-2017年在CERN进行了翻新，然后安装在FNAL的BNB中微子束线上作为远探测器。本文详细介绍了T600大修的主要操作。
2020-10-06 hep-ex physics.ins-det
The ICARUS Experiment, A Second-Generation Proton Decay Experiment and Neutrino Observatory at the Gran Sasso Laboratory
ICARUS物理计划的最后阶段需要5000吨或更多的液态氩的敏感质量。T600探测器今天是第一个活生生的证据，证明可以建造如此大型的探测器，并且可以在如此大的规模上实施液态氩成像技术。在帕维亚装配大厅成功完成一系列技术测试后，T600探测器将准备好被运送到LNGS隧道。LNGS T600的运行将使我们能够（1）开发运行大型探测器所需的本地基础设施（2）开始处理地下液氩技术（3）研究本地背景（4）开始采集初始液氩质量的数据，该质量将在5-6年的计划中达到数千吨的目标。T600被认为是通往总灵敏质量5000吨的道路上的第一个里程碑：它是探测器的第一个部件，将由适当大小和尺寸的其他模块补充，以便以最有效和最快速的方式达到最终设计质量。在本文档中，我们描述了将在程序的第一阶段完成的物理程序。
2001-03-07 hep-ex
Light detection and Cosmic Rejection in the ICARUS LArTPC at Fermilab
本文介绍费米实验室ICARUS-T600 LArTPC的PMT光探测与CRT系统，提出利用精确时间信息降低宇宙线本底并完成两系统时间标定。
2023-12-09 hep-ex physics.ins-det
Neutrino detection in the ArgoNeuT LAr TPC
ArgoNeuT是一个液态氩时间投影室（LAr-TPC），它在费米实验室（FNAL）的NuMI光束线中收集了数千个0.1到10 GeV之间的中微子和反中微子事件。除其他问题外，该实验将测量中微子和反中微子带电电流准弹性（CC QE）相互作用在Ar靶上的截面，并分析与此类事件相关的顶点活动。ArgoNeuT数据分析和FSI研究进展中的描述和第一次测量的包容μ子中微子带电电流微分截面氩的报告。
2011-10-13 hep-ex
Adversarial methods to reduce simulation bias in neutrino interaction event filtering at Liquid Argon Time Projection Chambers
对于当前和未来的中微子振荡实验，使用大型液体氩时间投影室（LAr-TPC），一个关键的挑战是确定中微子相互作用的宇宙射线背景。使用传统的基于切割的选择，这种背景的拒绝通常是可能的，但是这通常需要预先使用计算上昂贵的重建算法。这项工作展示了一种替代方法，使用3D子流形稀疏卷积网络，对LAr-TPC内部相互作用的闪烁光信号的低级别信息进行训练。这种技术被应用到例子模拟ICARUS，远探测器的短基线中微子（SBN）计划在费米实验室。网络的结果表明，宇宙背景降低了76.3%，而中微子相互作用选择效率保持在98.9%以上。我们进一步提出了一种通过应用域对抗神经网络（DANN）来减轻不完美输入模拟的潜在偏差的方法，其中引入了修改后的模拟样本来模仿真实数据，并将其中一小部分用于adverserial训练。进行了一系列模拟数据研究，并证明了使用DANN来减轻偏差的有效性，表明中微子相互作用选择效率的表现明显优于没有对抗训练的情况。
2022-01-26 hep-ex physics.ins-det
The NuMI Neutrino Flux Prediction at ICARUS
本论文针对 ICARUS 探测器在 NuMI 束流中的中微子通量进行精确建模与预测，分析了束流线和探测器响应对通量及重建观测量的影响，为 DUNE 实验提供关键的中微子-氩散射截面输入。
2025-04-11 hep-ex
Review of Liquid Argon Detector Technologies in the Neutrino Sector
液氩（LAr）具有成本低、利用率高、闪烁性能好等优点，是粒子探测中应用最广泛的闪烁体之一。中微子领域的大量实验都是基于在一个或多个时间投影室（TPC）中使用LAr，从而实现高分辨率的三维粒子重建。在本文中，我们回顾和总结了一些这些液体氩时间投影室（LArTPC）的实验，并简要介绍了具体的技术，他们目前采用。这包括单相LAr实验（ICARUS T600、MicroBooNE、SBND、LArIAT、DUNE-SP、ProtoDUNE-SP、ArgonCube和垂直漂移）和双相LAr实验（DUNE-DP、WA 105、ProtoDUNE-DP和ARIADNE）。我们还讨论了LArTPC读出领域的一些新的研究途径，这些途径显示出在不久的将来大规模使用的潜力。
2021-03-11 hep-ex physics.ins-det
Operation of the Trigger System for the ICARUS Detector at Fermilab
University of Houston（休斯顿大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；INFN Sezione di Padova and University, Padova（帕多瓦大学及意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；INFN Sezione di Bologna and University, Bologna（博洛尼亚大学及意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）；INFN Sezione di Catania and University, Catania（卡塔尼亚大学及意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部）；INFN Sezione di Milano Bicocca and University, Milano（米兰比可卡大学及意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；INFN Sezione di Pavia and University, Pavia（帕维亚大学及意大利国家核物理研究所帕维亚分部）；INFN Sezione di Genova and University, Genova（热那亚大学及意大利国家核物理研究所热那亚分部）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Southern Methodist University（南方卫理公会大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；York University（约克大学）；Harvey Mudd College（哈维穆德学院）；University of Chicago（芝加哥大学）
费米实验室ICARUS探测器通过基于荧光光子的触发系统收集中微子数据，分析触发效率与能量沉积和宇宙μ子位置的关系。
2025-08-05 hep-ex physics.ins-det
The Yale Lar TPC
本文简要介绍了耶鲁大学研制的液氩时间投影室（LAr TPC），并给出了它首次用宇宙射线校准的结果。
2007-08-07 hep-ex physics.ins-det
Performance of cryogenic charge readout electronics with the ARGONTUBE LAr TPC
Argontube是一种液态氩时间投影室（TPC），电子漂移长度可达5米，配备有低温电荷敏感前置放大器。在这项工作中，我们提出了其性能的结果，包括新的低温电荷敏感前置放大器与以前使用的室温操作的电荷前置放大器的比较。
2014-10-30 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the drift field in the ARGONTUBE LAr TPC with 266~nm pulsed laser beams
ARGONTUBE是一种液氩时间投影室（LAr TPC），具有由Greinacher电压倍增器电路原位产生的漂移场。我们目前的结果上的漂移场分布的测量ARGONTUBE使用直电离轨道产生的强紫外激光束。我们的分析是基于一个简化的模型的充电的多级Greinacher电路来描述的电压场笼环。
2014-10-30 hep-ex physics.ins-det
Search for "anomalies" from neutrino and anti-neutrino oscillations at Delta_m^2 ~ 1eV^2 with muon spectrometers and large LAr-TPC imaging detectors
这个建议描述了一个实验搜索的不育中微子的标准模型以外的一个新的CERN-SPS中微子束。该实验是基于两个相同的LAr-TPC的磁化光谱仪，观察电子和μ子中微子事件在1600和300米的质子目标。该项目将利用ICARUS T600，从LNGS移动到CERN的“远”位置。另外1/4的T600探测器将被构造并位于“近”位置。两个光谱仪将被放置在两个LAr-TPC探测器的下游，以极大地补充物理能力。光谱仪将利用带有铁板的经典偶极磁场和新概念的空气磁体，在大的横向区域上的宽能量范围内进行电荷识别和μ子动量测量。在这两个位置上，nu_e束的径向谱和能谱几乎是相同的。比较这两个探测器，在没有振荡的情况下，所有的截面和实验偏差抵消，并且两个实验观察到的事件分布必须是相同的。两个探测器位置上事件分布的任何差异都可能归因于可能存在的ν振荡，这可能是由于具有混合角sin ^2（2 θ_new）和较大质量差Δ m^2_new的额外中微子。LAr成像TPC的优异质量，特别是其独特的电子-π_零鉴别允许完全抑制背景并提供无损nu_e检测能力。用谱仪测定μ子的电荷可以使nu_mu与anti-nu_mu完全分离，从而在很大程度上控制系统学中μ子在高动量时的错误识别。
2012-03-29 hep-ex physics.ins-det
Operation and performance of the ICARUS-T600 cryogenic plant at Gran Sasso underground Laboratory
ICARUS T600液氩时间投影室是新一代的第一个大质量电子探测器，它能够将旧泡室的成像能力与出色的量热能量测量相结合。2001年在帕维亚进行了三个月的地面示范运行后，T600低温工厂在可靠性和安全性方面进行了重大修改，考虑到其在地下环境中的长期运行。T600探测器于2010年春季在INFN Gran Sasso实验室的B厅启动，在那里不间断地运行了大约三年，将暴露于欧洲核子研究中心的数据带到Gran Sasso长基线中微子束和宇宙射线。本文详细介绍了T600低温装置以及在液态氩填充结束后不久成功运行探测器的调试程序。讨论了长期地下运行期间的总体电厂性能和稳定性。最后，退役程序，进行了约6个月后，CNGS中微子束操作结束，报告。
2015-04-22 hep-ex physics.ins-det
The DarkSide-20k TPC and Underground Argon Cryogenic System
黑暗面-20 k（DS-20 k）将利用液态氩的物理和化学特性，直接寻找暗物质。TPC将采用具有许多新颖特性的紧凑集成设计，以实现地下氩气的\SI{20}{t}基准体积。地下氩（UAr）来自地下CO $_2$井，并耗尽放射性同位素$^{39}$ Ar，大大提高了实验对暗物质相互作用的灵敏度。DS-20 k的UAr的$\mathcal{O}$（\SI{100}{t}）的采购和运输成本很高，已经设计、建造和测试了专用的单闭环低温系统来处理有价值的UAr。我们提出了DS-20 k TPC设计和UAr低温系统的第一个结果的概述。
2022-11-21 hep-ex physics.ins-det
Reconstruction for Liquid Argon TPC Neutrino Detectors Using Parallel Architectures
中微子是很少相互作用的粒子，因此识别它们需要产生大量数据的大型探测器。随着探测器尺寸的增加，以现有的计算能力处理这些数据变得越来越困难。在液氩时间投影室（TPC）中，来自中微子相互作用的带电粒子产生电离电子，这些电离电子在电场中向一系列收集线漂移，收集线上的信号用于重建相互作用。目前在费米实验室收集数据的MicroBooNE探测器有8000根电线，而计划中的未来实验（如DUNE）将有100倍以上的电线，这意味着重建事件所需的时间将相应增加。液氩TPC重构代码的现代化，包括矢量化、并行化和GPU代码可移植性，将有助于缓解这些挑战。跨多个实验使用的\texttt{LArSoft} \xspace框架内的液氩TPC命中查找算法已经被矢量化和并行化。这在Intel架构上的独立版本中将算法的速度提高了十倍。此新版本已重新并入\texttt{LArSoft} \xspace，因此可普遍使用。这些方法也可应用于其他低层的线信号重建算法，如反卷积。本文将介绍这种现代化的液态氩TPC线改造的应用和性能。
2020-07-09 hep-ex physics.ins-det
Muon-induced background to proton decay in the $p \rightarrow K^{+}ν$ decay channel with large underground liquid argon TPC detectors
LBNE和LAGUNA-LBNO等大型液氩TPC探测器计划将能够测量质子寿命，其性能将优于质子衰变通道$p \rightarrow K^{+}ν$中的切伦科夫探测器。在为这种实验所建议的大深度处，宇宙成因μ子簇中可能产生一个不可忽略的孤立带电K介子源。我们提出了一个宇宙成因μ介子背景质子衰变的$p \rightarrow K^{+}ν$通道的估计。在MUSIC框架下模拟了μ子向4km深度的输运，并利用Geant 4软件模拟了μ子和次级粒子向20 kt LAr圆柱靶的输运。考虑100年的暴露时间，根据我们的模拟预测，在90 $\%$ CL下，$< 0.0012$事件率/kt/年。
2015-04-24 hep-ex physics.ins-det
A Large Ungated TPC with GEM Amplification
时间投影室（TPC）是一种理想的设备，用于检测几乎覆盖$4π$立体角的大体积带电粒子径迹。给定粒子轨迹上的高密度命中促进了高占用环境中的模式识别任务，并且另外通过测量每个轨迹的比能量损失来提供粒子识别。基于这些原因，具有多丝正比室（MWPC）放大的TPC已经并被广泛用于记录重离子碰撞的实验中。然而，一个显著的缺点是通过使用门控网格产生的每个事件大约1 ms的大死区时间，这是强制性的，以防止在放大区域中产生的离子漂移回到漂移体积中，在漂移体积中，它们将严重扭曲后续轨道的漂移路径。因此，对于具有较高事件率的实验，在没有显著数据丢失的情况下，不能应用利用触发的门控网格操作的传统TPC的概念。连续读出信号是更合适的操作方式。然而，这构成了范式的改变，在放大区域、读出电子器件的设计和带宽以及数据处理方面存在相当大的挑战。这种操作的强制性先决条件是足够好地抑制来自雪崩区域的离子回流，否则这限制了这种检测器的跟踪和粒子识别能力。气体电子倍增器（GEM）是一个很有前途的候选人，结合良好的空间分辨率与离子的内在抑制。本文介绍了一种带GEM放大和无栅控栅极的大型TPC（GEM-TPC）的设计、建造和调试。
2017-02-16 hep-ex physics.ins-det
Neutrino Properties Studied with a Triton Source Using Large TPC Detectors
本文研究了最大能量为18.6KeV的低能中微子在triton衰变过程中的中微子性质。为此，技术挑战可以概括为建立一个非常大的TPC，能够在所需的低背景限制内检测低能量反冲，低至几个100 eV。更具体地说，我们提出了一个球形的气态TPC的半径约10米和200毫居里triton源的曲率中心的发展。人们可以列出一些令人兴奋的研究，涉及基础物理问题，可以使用大体积TPC和低能量反中微子：1）在电子中微子消失实验中涉及小混合角的振荡长度与探测器的长度相当。测量中微子-电子弹性散射的计数率，可以精确地测量振荡参数而不产生系统误差。第一次估计表明，对于上述角度的测量，灵敏度为百分之几。2)低能量的探测阈值提供了一个独特的灵敏度为中微子磁矩，这是约两个数量级超出目前的实验极限。3)在如此低的中微子能量下的散射从未被研究过，任何偏离预期行为的行为都可能是标准模型之外的新物理学的迹象。我们目前的理论计算和可能的测量研究的结果。
2003-03-29 hep-ex hep-ph
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
A Lightweight Field Cage for a Large TPC Prototype for the ILC
我们已经开发和建造了一个原型时间投影室的研究和开发研究的检测器在国际直线对撞机的字段笼。该原型内径为72厘米，长度为61厘米。场笼壁的设计是针对辐射长度的1.21%的低材料预算和Delta（E）/（E）小于或等于10^-4的漂移场均匀性进行优化的。自2008年11月以来，该原型已成为DESY综合测试光束设置的一部分，并用作基于微图案气体探测器的读出设备开发的测试室。
2010-06-16 hep-ex physics.ins-det
Recent Performance Studies of the GEM-based TPC Readout (DESY Module)
对于计划中的国际直线对撞机（ILC）上的国际大型探测器（ILD），预计将时间投影室（TPC）作为主要的跟踪探测器。为了达到所需的点分辨率，微模式气体检测器（MPGD）将用于放大阶段。一个读出模块使用的堆栈的三个气体电子倍增器（GEM）的气体放大在DESY开发和测试在DESY II测试束设施。在介绍了读出模块和基础设施的测试束设施，性能相关的单点和双击中的分辨率，这些模块的。其次是系统的粒子识别能力的结果，使用特定的能量损失dE/dx，和模拟研究，旨在调查和量化高粒度对dE/dx分辨率的影响。此外，还介绍了一种新的和改进的TPC场笼和用于测试束的LYCORIS大面积硅带望远镜。LYCORIS光束望远镜预计将提供粒子轨迹的精确参考，以验证大型TPC原型测量的动量分辨率。为此，它正在所谓的PCMAG（持续电流磁铁）内的测试束设施中进行安装和测试。
2020-06-24 hep-ex physics.ins-det
Exclusive Topologies reconstruction in LAr-TPC experiments: a Novel Approach for precise Neutrino-Nucleus Cross-Sections Measurements
对当前和未来中微子振荡实验的分析和解释强烈依赖于对中微子和反中微子在“几个GeV”能量范围内与原子核相互作用的定量理解。随着液氩时间投影室（LArTPC）中微子探测实验技术的出现，中微子数据分析的新途径和新方法正在发展。本白皮书的目的是简要说明这种方法，基于将真实事件分类为实验专用拓扑，而不是根据交互通道对事件率进行MC驱动分类。ArgoNeuT实验在“几个GeV”能量范围内收集的数据对于直接探测未来长基线中微子振荡实验感兴趣范围内的中微子相互作用和相关核效应的特征非常有帮助。
2013-10-02 hep-ex physics.ins-det
GEM Module Design for the ILD TPC
计划在下一个直线对撞机上建立一个使用微型气体探测器的时间投影室，作为探测器的主要跟踪装置。一种新型的气体电子倍增器（GEMs）的支撑结构，它最大限度地减少了材料，提高了箔的平整度，已经开发和测试了多个GEM模块在一个大型TPC原型在DESY。减少GEM模块边界处的死材料改善了场均匀性。此外，模拟结果表明，在模块边界处的场成形环可以改善非均匀场区域的电荷收集。该成形线被集成到模块设计中，并且已经进行了具有三个模块的成功的测试束活动。首先将讨论有关分辨率和场失真的结果。
2013-10-02 hep-ex physics.ins-det
Scintillation light detection in the long-drift ProtoDUNE-DP liquid argon TPC
ProtoDUNE-DP是一个6x6 x6 m3的液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN的中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。这些探测器中的光信号对于提供精确的计时能力至关重要。在ProtoDUNE-DP中，宇宙μ子在LArTPC中产生的闪烁光由放置在距离相互作用点7 m处的光电倍增管（PMT）收集。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对一些液态氩特性的理解。
2021-06-29 hep-ex physics.ins-det
Novel resistive charge-multipliers for dual-phase LAr-TPCs: towards stable operation at higher gains
开发了RWELL和RPWELL探测器的低温版本，通过在THGEM中嵌入电阻材料减轻放电，实现双相TPC中电离电子的稳定雪崩倍增，使其能在比标准THGEM更高的电荷增益下运行。
2023-05-21 hep-ex physics.ins-det
The ALICE TPC: Optimization of the Performance in Run 2 and Developments for the Future
时间投影室是ALICE实验的主要跟踪和粒子识别探测器。CERN LHC在运行2（2015-2018）中提供的高亮度在探测器性能和效率方面提出了新的挑战。对硬件组件和校准软件进行了优化和进一步开发，以应对这些挑战并最大限度地提高数据质量。此外，在特定读出室的边缘处已经观察到电离电子的漂移路径的意外大的局部失真。这些失真是由源自读出室的离子引起的，导致TPC的漂移体积中的局部空间电荷累积。一个新的校准程序已被开发，以纠正空间电荷失真。已经进行了广泛的研究，以了解空间电荷的起源，以及找到一种方法来有效地减轻影响。对于2021年开始的运行3，升级后的TPC的新读出室将基于气体电子倍增器。这意味着一个内在的离子回流，导致大部分的TPC漂移量在最高亮度的大空间电荷失真。空间电荷效应的模拟和校准是新探测器软件框架的重要组成部分。
2019-09-09 hep-ex physics.ins-det
Study of the response of a large volume TPC prototype for the CYGNO experiment at LNGS
本研究针对CYGNO实验的50升大体积TPC原型LIME开展校准与稳定性研究，提出环境效应控制方法与新型数据均衡技术，初步验证了定向暗物质探测的技术路线。
2025-10-01 hep-ex physics.ins-det
Performance of 20:1 multiplexer for large area charge readouts in directional dark matter TPC detectors
在当前基于TPC的定向暗物质探测器中需要更多的目标质量以提高探测器灵敏度。这可以通过放大检测器体积来实现，但这导致需要更多的模拟信号通道。降低电荷读出电子器件的总成本的可能解决方案是多路复用信号读出通道。在这里，我们提出了一个多路复用器系统在扩展模式的基础上，LMH6574芯片由德州仪器，最初设计用于视频处理。该设置具有将这种TPC检测器中的读出数量减少20倍的能力。结果表明，重要的电荷分布沿电离轨道的不对称性保留后，多路信号解复用。
2018-03-12 astro-ph.IM hep-ex physics.app-ph
Performance of a large aperture GEM-like gating device for the International Linear Collider
基于微图案气体探测器（MPGD）的时间投影室（TPC）的潜在问题之一是离子回流（IBF）：雪崩放大过程中产生的离子回流到TPC的漂移体积中，扰乱TPC内部的电场，从而导致方位空间分辨率的不可忽视的下降。同时，需要收集初级电离电子以保持MPGD的固有性能。基于MPGD的TPC目前计划用作国际大型探测器（ILD）的中央跟踪探测器，ILD是未来国际直线对撞机（ILC）项目的探测器概念之一，并且其需要在TPC的漂移长度上小于100 ${\rm μm}$的精细方位角空间分辨率以获得高动量分辨率。由于ILC独特的波束结构，IBF是实现ILD-TPC的关键问题。为了抑制离子向漂移区的回流，同时又能使初级电子通过，研制了一种大孔径的类GEM选通器件。为了验证选通装置的性能，进行了几次台架试验，并对装有选通装置的全探测器模块进行了束流测试，以验证全模块所能提供的分辨率。结果表明，所开发的门控器件满足维持基于MPGD的TPC的性能的要求，并且对于ILC处的ILD的中央跟踪器具有足够的性能。
2017-12-28 hep-ex physics.ins-det
Electroluminescence collection cell as a readout for a high energy resolution Xenon gas TPC
AXEL是一种高压氙气TPC探测器，用于无中微子双β衰变研究。我们使用比例闪烁模式与一个新的电致发光光探测系统，以实现高能量分辨率的大型探测器。该检测器还具有跟踪能力，这使得显着的背景抑制。为了展示我们的检测技术，我们构建了一个10 L的原型检测器，充满了高达10 bar的氙气。在122 keV处，原型探测器获得的能量分辨率为4.0 $\pm$ 0.30 $\%$，外推到$^{136}$的$0νββ$衰变Q值时，对应于0.9 ~ 2.0%.
2017-11-24 hep-ex physics.ins-det
Design and operation of ARGONTUBE: a 5 m long drift liquid argon TPC
液态氩时间投影室（LArTPC）是未来大质量中微子观测站和质子衰变研究的主要探测器。在本文中，我们提出的设计和操作，以及实验结果ARGontube，LArTPC正在运行的AEC-LHEP，伯尔尼大学。该探测器的主要目标是证明在液氩中长距离电荷漂移的可行性。LArTPC技术的许多其他方面也进行了研究，如电压倍增器，以产生高电压的液氩（格雷纳赫电路），低温净化系统和应用的多光子电离液氩的紫外激光。第一次观测和研究了由宇宙μ子和紫外激光束脉冲引起的轨迹，漂移距离可达5米，这是迄今为止达到的最长距离。
2013-05-31 hep-ex physics.ins-det
The GEM QA Protocol of the ALICE TPC Upgrade Project
欧洲核子研究中心大型强子对撞机的ALICE实验正在升级其中央跟踪探测器--时间投影室（TPC）。该装置预计将在大型强子对撞机第二次长时间关闭期间安装。升级包括将现有的MWPC读出室（ROC）与基于气体电子倍增器探测器的新读出室进行完全交换。这是必要的，因为LHC的光度更高，因此相互作用速率更高。与500 Hz的门控MWPC读出相比，新的ROC允许在50 kHz下连续读出，同时保持本系统的颗粒识别能力。制定了全面的质量保证计划，以建立严格的QA协议。QA包括两个阶段。第一阶段是在CERN的GEM生产车间附近进行基本的QA，之后在框架和组装中心进行。第二阶段，高级QA在专门的QA中心完成。在整个过程中将保持探测器组件的完全可追溯性。将给出协议的详细描述，重点是高清晰度的光学扫描和增益测量的个别GEM箔。新ALICE TPC ROC的生产终于开始了。首先将介绍在生产条件和工作量下的QA经验。
2018-11-16 hep-ex physics.ins-det
First operation and performance of a 200 lt double phase LAr LEM-TPC with a 40x76 cm^2 readout
本文介绍了第一台大面积双相液氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC）的设计、结构和运行情况。探测器的最大漂移长度为60 cm，读出器由$40\times 76$ cm $^2$ LEM和2D投影阳极组成，用于倍增和收集漂移电荷。闪烁光是由位于阴极下方的低温光电倍增管检测。为了记录电荷和光信号，我们开发了一种紧凑的采集系统，该系统可扩展到具有数千个电荷读出通道的吨级探测器。采集系统，以及定制的电荷敏感前置放大器的设计和性能，进行了说明。完整的实验装置已在欧洲核子研究中心的ArDM实验，这是配备了液体和气体氩净化系统的低温恒温器在为期四周的第一次操作。该探测器暴露在宇宙射线中，记录了单通道信噪比超过30的最小电离粒子事件。利用宇宙μ子径迹及其$δ$ -射线对探测器的性能进行了评估，并估算了不同放大场下的液氩纯度和增益。
2013-01-21 hep-ex physics.ins-det
The ArgoNeuT experiment
ArgoNeuT实验有一个175升的液态氩（LAr）时间投影室（TPC），位于费米实验室NuMI中微子束中MINOS近探测器的上游。该项目是美国LAr TPC开发计划的一部分，并帮助启动了LAr TPC模拟和重建工具的开发。除了其发展目标外，ArgoNeuT还将在几个GeV能量范围内对Ar进行几次截面测量。累积了总计1.35 E20靶质子，数据分析正在进行中。我将回顾实验及其状态，以及数据分析的初步结果。
2011-10-03 hep-ex physics.ins-det
Performances of a GEM-based Time Projection Chamber prototype for the AMADEUS experiment
大量的高能重离子实验成功地使用了时间投影室作为中心跟踪器和粒子识别探测器。然而，新的高速粒子实验对TPC的性能要求大大超过了传统的多丝正比室（MWPC）的TPC读出能力。气体电子倍增器（GEM）探测器作为放大器件，在提高TPC性能方面具有很大的潜力。在本文中，我们提出了一种新的基于GEM的TPC探测器的研发活动，作为AMADEUS内部的原型，AMADEUS是一个新的实验方案，在DAFNE对撞机在Atenatori Nazionali di Frascati（INFN），旨在进行测量的低能量负K介子相互作用的核。为了评估GEM-TPC的性能，已经实现了漂移间隙高达15 cm的10 × 10 cm 2原型。该探测器在Paul Scherrer Institut（PSI）的pM 1束流设备上进行了测试，使用的是低动量的π介子和质子，没有磁场。测量了氩-异丁烷混合气体的漂移特性，并与Magboltz预测进行了比较.检测效率和空间分辨率作为大量参数的函数，如气体增益，漂移场，前端电子阈值和粒子动量，进行了说明和讨论。粒子识别能力和测量的能量分辨率在异丁烷为基础的气体混合物也报告。
2013-02-13 hep-ex physics.ins-det
Liquid-Argon Time Projection Chambers in the U.S
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器非常适合研究中微子相互作用和探测表征中微子振荡的参数。电离粒子在纯化氩气中长距离漂移的能力以及在大量闪烁光下触发的能力允许优异的粒子识别和触发能力。本次演讲将讨论最近美国在大规模千吨级探测器的LAr TPC技术开发方面的工作，包括ArgoNeuT（氩中微子测试）测试束项目的细节，该项目是一个175升的LAr TPC暴露于费米实验室的NuMI中微子束线。
2009-10-19 hep-ex physics.ins-det
ROPPERI - A TPC readout with GEMs, pads and Timepix
提出了时间投影室混合读出的概念。它结合了基于GEM的放大和基于焊盘的阳极平面与像素芯片作为读出电子器件。通过这种方式，实现了能够从初级电离中识别电子团簇的高粒度以及灵活性和大阳极覆盖范围。这种高粒度的好处，特别是dE/dx测量，概述和基于模拟的性能研究的结果。第一个原型板的结构进行了讨论，包括适应的基础上，一个非常初步的第一次测量的第二次生产的原理证明。
2018-01-19 hep-ex physics.ins-det
Future Upgrade and Physics Perspectives of the ALICE TPC
大型强子对撞机（LHC）的ALICE实验提出了主要的探测器升级，以充分利用RUN~3中LHC亮度的增加，并扩展低横动量稀有探测器的物理范围。时间投影室（TPC）是ALICE中心筒的主要跟踪和PID装置之一。TPC的最大触发速率目前被选通栅极系统的操作限制在约3.5kHz。为了充分利用运行3中的亮度，TPC预计将以连续读出的非门控模式操作。现有的MWPC读数将被基于微模式气体检测器（MPGD）的读数所取代，该读数提供了内在的离子捕获能力，而无需门控。自2012年以来，已经进行了采用气体电子倍增器（GEM）和微网气体探测器（Micromegas）技术的广泛探测器研发，以及推进空间电荷畸变校正技术的模拟研究。在本文中，预期的探测器性能和状态的R\&D计划，以实现这一雄心勃勃的目标。
2014-08-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Dedicated Supernova Detection by a Network of Neutral Current Spherical TPC's
超新星中微子可以很容易地通过测量极低能量核反冲的球形气态TPC探测器检测到。由于中微子核中性流相互作用产生了所有中子的相干贡献，因此对于富中子靶，预期的速率相当大。事实上，对于一颗10千秒差距的典型超新星，使用半径为4米的球形探测器，在10个大气压下使用氦气，预计大约有1000个事件。一个由几个这样简单、稳定和低成本的超新星探测器组成的世界范围的网络，运行时间为几个世纪，是非常可行的。
2005-11-16 astro-ph hep-ex hep-ph
ALICE TPC upgrade for High-Rate operations
为了满足大型强子对撞机（LHC）未来高亮度环境的需要，提出了一种新型的时间投影室（TPC），用于对ALICE（A Large Ion Collider Experiment at CERN）进行升级改造。该装置将依赖于基于微图案气体检测器（MPGD）的技术（特别是气体电子倍增器（GEM））的固有离子回流（IBF）抑制。GEM旨在最大限度地减少主漂移体积中的空间电荷效应，因此不需要标准选通栅极和由此产生的固有死区时间。这样，就有可能读出大型强子对撞机（LHC）在运行3中高亮度重离子时代以预期的50 kHz峰值相互作用速率提供的所有最小偏差Pb-Pb事件。新的读出电子设备将以高达1~ TB/s的速率将连续数据流发送到新的在线农场。新的读出室将由4个GEM箔堆叠而成，这些箔结合了不同的孔间距。除了低离子回流（$<$ 1）之外，其他重要要求是良好的能量分辨率（对于$^{55}$ Fe X射线，优于12（sigma））和操作稳定性。
2015-11-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Design and performance of a high-pressure xenon gas TPC as a prototype for a large-scale neutrinoless double-beta decay search
本文介绍了一种用于大规模无中微子双β衰变研究的具有电致发光细胞读出结构的高压氙气时间投影室。为了评估探测器的性能并验证其设计，正在建造一个180 L的原型，并已进行了部分探测器的调试。在511 keV下，4.0 bar下获得的能量分辨率为1.73 $\pm$ 0.07%（FWHM）。用外推法估计$^{136}$无中微子双β衰变β衰变Q值的能量分辨率在0.79 ~ 1.52%（FWHM）之间。重建的事件拓扑显示了跟踪终点所特有的模式，该模式可用于区分$0νββ$信号和伽马射线背景。
2020-02-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the attenuation length of argon scintillation light in the ArDM LAr TPC
本文报道了ArDM暗物质实验中吨级液氩靶中闪烁光衰减长度的测量结果。数据记录在实验的第一次地下操作中，以单相操作模式进行。通过比较来自39-Ar和83 m-Kr的光产额光谱与具有全光线追踪模型的ArDM设置的描述来实现结果。一个相对较低的值接近0.5米被发现的衰减长度的液氩散装到自己的闪烁光。我们将此结果解释为液态氩中存在光学活性杂质，这些杂质未被安装的纯化系统过滤。我们还提出了用于填充的氩气的分析，并讨论了各种分子在真空紫外线中的截面，以满足大型液氩装置的纯度要求。
2016-11-08 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
