Searches for baryon number violation in the HIBEAM-NNBAR experiment at the European Spallation Source
本文介绍 ESS 的 HIBEAM-NNBAR 两阶段实验，利用高亮度中子源高灵敏度搜寻中子转化为反中子或惰性中微子，以检验重子数破坏并探索宇宙重子不对称性起源。
2023-09-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
A simulational study of the indirect geometry neutron spectrometer, BIFROST at the European Spallation Source, from neutron source position to detector position
欧洲散中子源（ESS）旨在成为世界上最强大的散中子源，并在未来几十年内成为中子科学的旗舰。异常高的中子通量将为科学实验提供独特的机会，但也对探测器提出了很高的要求。最具挑战性的方面之一是速率能力，特别是峰值瞬时速率能力，即在中子脉冲的峰值处每个通道或cm $^2$撞击探测器的中子数。本文的主要目的是估计事件率，预计为ESS计划的BIFROST仪器，并演示使用强大的模拟工具，正确解释晶体材料中的中子输运。一个完整的仿真模型的仪器从源到检测器的位置，实现了使用多个仿真软件包。对于一个单一的检测管的瞬时入射率与最大的1.7 GHz的布拉格峰从单晶，和0.3 MHz的钒samples.This还包括一个新的热解石墨模型的首次应用，并比较不同的模拟工具，以突出其优点和缺点。
2020-11-09 physics.ins-det
Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering at the European Spallation Source
欧洲中子源（ESS），目前正在顺利完成，不久将提供最强的中子束多学科科学。幸运的是，它还将产生最大的脉冲中微子通量，适用于探测相干弹性中子-核散射（CE $ν$ NS），这是最近在ORNL的Spanish中子源首次测量的过程。我们描述了创新的探测器技术，最大限度地能够从ESS提供的中微子通量的数量级增加中获益，以及它们对丰富的粒子物理现象的敏感性，通过高统计，精确的CE $ν$ NS测量。
2020-02-03 hep-ex hep-ph nucl-ex
Generic guide concepts for the European Spallation Source
从中子束输运的角度来看，欧洲中子源（ESS）的建设面临着许多挑战：中子源被指定为由5 MW的质子束驱动，每个质子束具有2 GeV的能量，但相对于测量信号的仪器背景抑制的要求在10 $^{-6}$和10 $^{-8}$之间变化。高能粒子，特别是高于20 MeV的高能粒子，预计将在目标中大量产生，必须被过滤，以使光束线安全，可操作，并提供低背景的高质量测量。我们提出了通用中子导管的短和中等长度的仪器，以最小的成本优化良好的性能。两次避免直接瞄准源，第一个点在瞄准线之外，或者两个点都在掩体内（20米），以尽量减少屏蔽费用。这些导轨几何形状被视为定义ESS制造的仪器标准的基准。它们用于找到共性，并为常见问题制定原则和解决方案。最后，我们报告的影响，采用过度照明的概念，以减轻损失随机失准被动，过度照明应谨慎地使用在关键位置是有效的。对于更广泛的对齐问题，可能需要更直接、更积极的方法。
2015-10-01 physics.ins-det
CE$ν$NS at the European Spallation Source
本文探讨了利用欧洲散裂中子源（ESS）探测CE$ν$NS，介绍了GanESS、C$^{\circ}\\!$sI和HPGe等下一代探测器项目，以实现低阈值、高分辨的全面唯象研究。
2024-01-09 hep-ex physics.ins-det
Software-based data acquisition and processing for neutron detectors at European Spallation Source - early experience from four detector designs
欧洲中子源（ESS）将以高通量提供中子，用于各种中子散射技术。中子源设施和科学仪器将设在隆德，数据管理和软件中心将设在哥本哈根。ESS正在与其欧洲实物合作伙伴一起开发一些探测器原型，例如：SoNDe，Multi-Grid，Multi-Blade和Gd-GEM。这些都是位置敏感探测器，但使用不同的技术来探测中子。除电子读数数字化外，预计所有中子数据都将在软件中处理。这提供了最大的灵活性和适应性，并允许对原始数据进行深入检查，以降低启动新探测器技术的风险。但它也需要开发高性能的软件处理管道和优化的可扩展的处理算法。本文介绍了中子数据通道的ESS系统结构，重点介绍了探测器与DMSC之间基于UDP的以太网接口。该报告还描述了探测器数据处理的软件架构和我们开发的工具，这些工具已被证明对有效的早期实验非常有用，并且可以在一台笔记本电脑上运行。处理要求的SoNDe，多网格，多叶片和锗GEM探测器，并比较事件处理率存档至今。
2018-10-22 physics.ins-det
Development of High Intensity Neutron Source at the European Spallation Source
正在瑞典隆德建造的欧洲中子源将为用户提供前所未有亮度的中子源。到2025年，一套15台仪器将由一个高亮度的减速器系统提供服务，该系统位于太阳能目标上方。ESS的基础设施，包括质子直线加速器，目标站，和仪器大厅，允许实施的第二个源低于spectrum目标。我们建议开发具有高强度慢化剂的第二中子源，其能够（1）提供更大的总冷中子通量，（2）在冷（4 - 10 μ m），极冷（10 - 40 μ m）和超冷（几个100 μ m）中子的光谱区域中提供更长波长的高强度，而不是由顶部慢化剂提供的热和冷中子。在一个设施中提供前所未有的亮度，通量和光谱范围，这一升级将使ESS成为世界上最通用的中子源，并将进一步加强欧洲在中子科学方面的领导地位。新的来源将促进凝聚态研究的几个领域，如成像和自旋回波，并将提供杰出的机会，在基础物理研究的自然规律在精度无法达到其他任何地方。在拟议的系统的核心是一个体积液体氘减速剂。基于成熟的技术，其性能将在详细的工程研究中得到优化。该减速器将由次级源补充，以提供极冷和超冷中子的强束。
2020-02-10 physics.ins-det
The new Cold Neutron Chopper Spectrometer at the Spallation Neutron Source - Design and Performance
本文介绍了美国橡树岭Sputron中子源上新的冷中子斩波器谱仪（CNCS）的设计和性能。CNCS是一种直接几何非弹性飞行时间谱仪，设计用于以类似的能量分辨率覆盖与ILL的IN5、ISIS的LET、NIST的DCS、FRM2的TOFTOF、J-PARC的AMATERAS、LANSCE的PHAROS和HZB的NEAT基本相同的能量和动量传递范围。将测量值与射线追迹蒙特卡罗模拟的结果进行了比较，得到了较好的一致性（绝对值优于20%）。该仪器在冷中子和热中子能量范围内表现良好，有望成为中子散射社区准弹性和非弹性散射实验的主力。
2011-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Architecture of the data aggregation and streaming system for the European Spallation Source neutron instrument suite
欧洲中子源（ESS）将为一套不同仪器上的实验提供长中子脉冲。其中大多数将在事件模式下执行中子数据采集，即每个探测到的中子将由一个绝对时间戳和像素标识符对表征。来自EPICS的慢速控制元数据（例如样本环境测量和电机位置）也将在其源处被打上时间戳，以便所有数据和元数据作为事件列表而不是直方图进行流传输。正在开发一个灵活的数据汇总和流系统，将开放源码第三方软件与内部开发相结合。这将用于ESS和其他中子散射设施，如ISIS和SINQ，通过跨设施工作维护的共享软件集合取代传统解决方案。基于Apache Kafka的系统的架构，其元数据转发和NeXus文件编写组件，以及测试结果，证明其集成和性能方面的可扩展性。
2018-08-30 physics.ins-det
The HIBEAM Instrument at the European Spallation Source
HIBEAM项目旨在利用欧洲散裂源的高亮度中子束，通过专用仪器开展中子-反中子转化、惰性中子及暗物质等前沿粒子物理搜索，并概述了其设计、基础设施与长期科学潜力。
2025-04-07 physics.ins-det
Investigation of neutron scattering in the Multi-Blade detector with Geant4 simulations
欧洲散裂源（ESS）是世界上新一代的散裂中子源。在ESS进行的研究将在新材料的发现和开发中产生收益，包括制造，制药，航空航天，发动机，塑料，能源，电信，运输，信息技术和生物技术领域。中子源将提供前所未有的中子通量。特别是，选择用于施工的反射计ESTIA和FREIA必须满足具有挑战性的要求。局部入射峰率可达10 $^5$ ~Hz/mm $^2$。对于要解决的新科学，空间分辨率的目标是小于1毫米，所需的散射为10 $^{-4}$（峰尾比）。后一个要求比当前最先进的检测器好大约两个数量级。这项工作的主要目的是量化的累积贡献的各种探测器组件的中子散射，并证明各自的效果是在多叶片探测器的ESS反射计的要求。为此，不同的几何形状和光束参数进行了研究，主要集中在阴极涂层和检测器窗口厚度。
2018-11-27 physics.ins-det
The European Spallation Source neutrino Super Beam
在2012年测量了一个相对较大的中微子混合角$θ_{13}$之后，现在第一次观察到轻子扇区中可能的CP破坏的大门已经打开。$θ_{13}$的测量值还允许第二振荡最大值而不是通常使用的第一最大值用于发现CP破坏。第二个振荡最大值处的灵敏度比第一个最大值高约三倍，系统误差的影响较低。要达到第二个振荡最大值，需要一个具有适当能量的非常强的中微子束。世界上最强的脉冲中子源--欧洲中子源将有一个5兆瓦功率和2千兆电子伏能量的质子直线加速器。这个直线加速器，正在建设中，也有可能成为世界上最强的中微子束的质子驱动器，以高概率发现中微子CP破坏。对该中微子超级束与安装在距ESS约500 km处的百万吨级地下水切伦科夫中微子探测器的物理性能进行了评价。此外，这种探测器的选择将使物理学计划扩展到质子衰变和天体物理学研究。介绍了ESS质子直线加速器的升级、质子脉冲压缩所需的储能环、靶站、远探测器和物理势。除了中微子外，该设施还将同时产生大量的μ子，这些μ子可用于低能中微子设施，用于无菌中微子搜索，未来的中微子工厂或μ子对撞机。ESS中子设施将在2023年完全准备就绪，届时中微子设施的升级可以开始。
2018-03-29 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Development of a High Intensity Neutron Source at the European Spallation Source: The HighNESS project
目前正在瑞典隆德建造的欧洲脉冲中子源（ESS）是一个多学科的国际实验室，将运行世界上最强大的脉冲中子源。在欧盟地平线2020计划内的3 M欧洲研究和创新行动的支持下，一项设计研究（HighNESS）正在进行中，以开发低于Sparkle目标的第二个中子源。与第一个位于溅射靶上方并设计用于高冷和热亮度的源相比，新的源将提供更高的强度，并在冷（2 /- 20 μ m），非常冷（VCN，10 /- 120 μ m）和超冷（UCN，> 500 μ m）中子的光谱区域中向更长的波长偏移。第二个源的核心将包括一个大型液体氘减速剂，以提供高通量的冷中子，并为二级VCN和UCN源服务，目前正在研究不同的选择。这些新来源的特征将促进凝聚态研究的几个领域，并将为基础物理学提供独特的机会。HighNESS项目的一部分还致力于开发未来的仪器，这些仪器将利用新的资源，并将补充ESS正在建设的初始仪器套件。在本文中，正在进行的发展和第一年取得的成果进行了说明。
2022-04-08 cond-mat.other hep-ex physics.ins-det
Radiation transport calculations for the European Spallation Source accelerator environment
欧洲质子源的一个核心组成部分是高功率质子加速器。加速器的目标是在未来提供2 GeV的质子旋转钨靶生产中子在5兆瓦的平均束功率的中子散射研究。加速器周围有广泛的屏蔽层，以便为公众和工作人员提供足够的安全，防止沿其长度产生的辐射。这主要包括几米的土壤，称为护堤，和位于加速器隧道周围的混凝土结构。然而，由于需要接近加速器，在维护和连接其他公用设施期间，屏蔽包含许多穿透，这导致局部区域的弱点。由于这些原因，这种设施的屏蔽设计必须注意解决与辐射通过厚屏蔽的深度穿透有关的问题，同时考虑到辐射通过管道和弯道的流动性质。此外，加速器的激活组件产生的辐射也对工作人员和公众构成风险。例如，激活的磁铁需要维护，工人可能需要进入激活水循环的区域。因此，活化分析也需要结合放射性剂量率估计进行完整的分析。在这个总结中，我们提出了一系列这样的研究结果进行了各种组件周围的ESS加速器。
2022-05-23 physics.ins-det
Neutronics Calculations for the Common Shielding Project at ESS
目前正在瑞典隆德建造的欧洲散斑源ESS是世界上最亮的冷脉冲散斑中子源。该设施使用2GeV的质子束撞击目标产生中子。然后中子在慢化剂中热化。围绕着慢化剂的是几个连接到中子导管的束流端口，这些中子导管输送冷中子。由于ESS的长脉冲源性质，中子散射仪器明显长于大多数现有设施，大约一半的仪器需要150米长的中子导管，只有少数短于50米。因此，屏蔽成本主要取决于导向屏蔽。为了满足屏蔽要求，一个“通用屏蔽项目”已经启动，为几个仪器提供具有成本效益的标准化解决方案。这包括屏蔽块的一致设计，以及中子学模拟的通用方法。
2022-09-23 physics.comp-ph physics.ins-det
Cavity Simulator for European Spallation Source
欧洲中子源将成为世界上最亮的中子源。它正在瑞典隆德建造。该设施将安装120多个超导腔，每个腔都由一个单独的LLRF控制系统进行调节。为了降低与在真实腔体上测试系统相关的风险，设计了腔体模拟器。它再现了ESS直线加速器中高β部分所用超导腔的行为。对高功率射频放大器和压电陶瓷驱动器的参数进行了仿真。基于RF驱动和压电控制信号，腔体模拟器生成由LLRF控制系统的输入获取的RF信号。这用于实时关闭LLRF反馈环路。腔体模拟器的射频前端由矢量调制器、下变频电路和一组快速数据转换器组成。腔响应模拟是在高速FPGA逻辑中通过专用固件执行的，该固件被优化以最小化处理时间。该器件还能产生时钟、LO和704.42 MHz参考信号，以便在加速器环境之外进行系统测试。本文介绍了腔体模拟器的设计、固件中所用算法的描述以及器件的测量结果。
2018-06-25 eess.SP physics.acc-ph physics.ins-det
Combining Forces for a Novel European Facility for Neutrino-Antineutrino Symmetry-Violation Discovery (EuroNuNet)
大爆炸应该创造了等量的物质和反物质;然而今天物质仍然存在于宇宙中。欧洲空间源中微子超级束（ESSnuSB）的主要目标是证明使用欧洲空间源（ESS）质子直线加速器产生世界上最强的中微子束的可行性，同时产生5兆瓦的质子产生中子，并测量中微子振荡的参数，从而确定$δCP$的值。ESSnuSB项目的目标是解释宇宙中物质/反物质的不对称性。成本行动EuroNuNet（联合力量，建立一个新的欧洲中微子-反中微子中微子破坏发现设施）的主要目标是汇集欧洲中微子物理学家，以包容的精神研究这一概念，并影响高能物理政策制定者和资助机构的优先名单，以这种新的方法来实验发现轻子CP破坏。
2018-04-02 hep-ex physics.ins-det
Tests of Modulated Intensity Small Angle Scattering in time of flight mode
本文报道了在橡树岭国家实验室（ORNL）高通量同位素堆（HFIR）CG-1D束线上进行的MISANS技术的测试结果。在束线处用40 Hz的斩波器模拟脉冲中子源。安装了一个紧凑的交钥匙MISANS模块与脉冲束操作，并进行了测试，以及表征MnSi样品。探讨了在样品位置施加强磁场的可行性。这些测试证明了这种技术的巨大潜力，特别是在脉冲源（如Spanitus中子源（SNS）或计划中的欧洲Spanitus源（ESS））的极端样品环境下，用于检查磁性和去极化样品。
2011-12-13 physics.ins-det
The opportunity offered by the ESSnuSB project to exploit the larger leptonic CP violation signal at the second oscillation maximum and the requirements of this project on the ESS accelerator complex
为了发现轻子区的CP破坏，需要非常强的中微子束和大型中微子探测器。目前正在瑞典隆德建造的欧洲中子源（ESS）是一个研究中心，到2023年将提供世界上最强大的中子源。平均功率为5 MW。在相同的瞬时功率下，以更高的频率脉冲该直线加速器，将使得有可能将平均束功率提高到10 MW，以产生与散逸中子产生并行的约0.4 GeV平均中微子能量的高性能中微子超级束。ESS中微子超级束，ESSnuSB，与2.0 GeV直线加速器质子束一起运行，以及位于隆德540公里处的大型地下水切伦科夫探测器，接近第二个振荡最大值，将有可能发现轻子CP破坏在56%的5 σ显著性水平（65%的升级到2.5 GeV的光束能量）的轻子狄拉克CP违反相位范围后，10年的数据。本文概述了拟议的设施，并提出了杰出的物理达到可能的CP破坏与ESSnuSB。
2016-10-11 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Design of a horizontal neutron reflectometer for the European Spallation Source
本文介绍了一种适用于欧洲长脉冲源（ESS）总基线的水平中子反射计的设计研究。仪器布局包括中子导管、高分辨率脉冲整形和射束弯曲到样品表面的解决方案，这在反射测量领域是独一无二的。该仪器的长度约为55 m，可实现0.5%至10%的$δλ/ λ$分辨率。入射光束聚焦在水平面上，以提高1 * 1 cm {^2}及更小样品尺寸的测量，并具有向下和向上方向的潜在光束偏转。仪器利用的中子波长范围为2~7.1（12.2，…）如果每（秒，.）使用中子源ULSE。入射角可以设置在0 °和9 °之间，总可达q范围从4 * 10 ^{-3} Ω ^{-1}到1 Ω ^{-1}。该仪器在θ/θ（自由液体表面）和θ/2 θ（固体/液体、空气/固体界面）两种几何形状下工作。该实验装置将特别使直接研究的薄膜（d~10微米）和掩埋单层的多层结构的总厚度高达3000微米。水平反射计将进一步促进从纳米到微米长度尺度的分层系统的研究，以及它们的动力学和动力学特性，特别是在负载（剪切，压力，外部场）下。偏振和偏振分析以及GISANS选项被设计为在通用仪器布局中单独实施的潜在模块。该仪器非常灵活，提供多种不同的测量模式。就其机械部件而言，该仪器完全基于当前技术。所选设置的失败风险最小。
2013-10-01 physics.ins-det
Montel optics: Tailoring phase-space in neutron beam extraction
考虑到在极端条件下进行更小样品和实验的趋势，重要的是将小而均匀的中子束输送到样品区域。为此目的，椭圆镜和/或Montel镜是理想的适合，因为中子的相空间可以被定义为远离样品。因此，只有有用的中子将到达样品位置，导致非常低的背景。我们证明了使用简单的数值工具，这是验证使用蒙特卡罗模拟，允许考虑到重力和有限的光束尺寸的影响，设计中子输运系统的容易性。结果表明，一个显着的一部分的亮度可以从慢化剂转移到样品。我们的研究结果可能会产生严重的影响，仪器的设计在spectrum源，如欧洲spectrum源（ESS）在瑞典隆德。
2015-03-03 physics.ins-det
A Polyethylene-B4C based concrete for enhanced neutron shielding at neutron research facilities
我们提出了一个专门的中子屏蔽在中子研究设施的混凝土的发展，基于氢原子的聚乙烯的形式，也B $_{4}$ C的基础上，以提高中子捕获性能的混凝土。我们显示的混凝土和中子学的机械性能的信息，特别是它的相关性，如欧洲Spectrometry源（ESS），目前正在建设中的瑞典隆德现代Spectrometry中子源。新的混凝土表现出15%的质量密度降低，压缩强度为50%，相对于标准混凝土和屏蔽性能的显着增加，对MeV中子和较低的能量。混凝土可以在ESS中应用于例如普通屏蔽部件、单独的束线屏蔽和仪器腔。最初的中子试验的混凝土，在隆德大学进行，也验证了性能的MeV中子能量范围内，结果。
2017-07-04 physics.ins-det
Characterization of the Multi-Blade 10B-based detector at the CRISP reflectometer at ISIS for neutron reflectometry at ESS
Multi-Blade是一种基于硼-10的气态热中子探测器，旨在应对中子源中子反射测量中出现的挑战。中子反射计在瞬时计数率和空间分辨率方面是具有挑战性的仪器。该探测器是根据瑞典欧洲光谱源（ESS）反射计的要求设计的。多叶片已安装在英国ISIS中子和μ子源的CRISP反射计上并进行了测试。详细的检测器表征的结果进行了讨论，在这份手稿。
2018-03-26 physics.ins-det
The Multi-Blade Boron-10-based Neutron Detector for high intensity Neutron Reflectometry at ESS
Multi-Blade是一种基于硼-10的气体探测器，旨在应对脉冲中子源中子反射测量中出现的挑战。中子反射计在瞬时计数率和空间分辨率方面是最具挑战性的仪器。该探测器的设计是为了满足即将在瑞典举行的欧洲光谱源（ESS）对反射计的要求。根据法国劳厄-朗之万研究所（ILL）以前获得的结果，在ESS建造了一个改进的演示器，并在匈牙利布达佩斯中子中心（BNC）和瑞典隆德大学的源测试设施（STF）进行了测试。在这篇手稿中讨论了探测器的详细描述和测试结果。
2017-01-26 physics.ins-det
Particle Physics at the European Spallation Source
本文介绍了在建的世界最亮中子源欧洲散裂源（ESS）的粒子物理研究规划，提出利用其产生的中子与中微子开展高精度测量与搜寻，以形成独特且互补的粒子物理研究能力。
2024-01-30 hep-ex hep-ph nucl-ex
A new high sensitivity search for neutron-antineutron oscillations at the ESS
对中子-反中子振荡的敏感研究可以为粒子物理学和宇宙学中的一些核心问题提供独特的探索：重子数破坏的能量尺度和机制，宇宙的重子-反重子不对称性的起源，以及中微子质量产生的机制。一个显着的机会已经出现了寻找这样的振荡与欧洲SpectrossSource（ESS）的建设。已经形成了一个合作，提出了一个搜索在ESS，这将提供一个灵敏度的振荡概率是三个数量级以上的ILL实验，在该实验中获得了目前最好的限制自由中子反中子振荡。
2015-10-06 hep-ex hep-ph physics.ins-det
New high-sensitivity searches for neutrons converting into antineutrons and/or sterile neutrons at the European Spallation Source
重子数（$\mathcal{B}$）的违反是优先创造物质而不是反物质的一个基本因素，这是解释宇宙中观察到的重子不对称性所必需的。然而，这样的过程还有待实验观察。HIBEAM/NNBAR %实验计划是欧洲空间源（ESS）提出的一个两阶段实验，旨在寻找重子数破坏。该计划将包括高灵敏度的搜索过程，违反重子数的一个或两个单位：自由中子反中子振荡（$n\rightarrow \bar{n}$）通过混合，中子反中子振荡通过再生从无菌中子状态（$n\rightarrow [n',\bar{n}'] \rightarrow \bar{n}$），和中子消失（$n\rightarrow n'$）;有效的$Δ\mathcal{B}=0$过程的中子再生（$n\rightarrow [n',\bar{n}'] \rightarrow n$）也是可能的。该程序可用于发现和测量中子、反中子和无中子区的混合。该实验解决了诸如重子生成的起源、暗物质的性质等热门的开放性问题，并且对新物理学的尺度非常敏感，这些尺度大大超过了对撞机的可用尺度。该计划的一个目标是打开一个发现窗口，中子转换概率（灵敏度）与以前的搜索相比，高达三个数量级。不应浪费在敏感性测试方面取得如此飞跃的机会。该实验汇集了来自粒子（对撞机和低能）和核物理社区的不同国际物理学家团队，同时还包括中子学和磁学专家。
2020-06-08 hep-ex physics.ins-det
A Computing and Detector Simulation Framework for the HIBEAM/NNBAR Experimental Program at the ESS
HIBEAM/NNBAR计划是欧洲空间源提出的一个两阶段实验，重点是通过中子转化为反中子的过程寻找重子数破坏。本文概述了计算和检测器模拟框架的HIBEAM/NNBAR计划。该模拟是基于中子通量和中子学的预测与信号和背景的产生。一系列不同的模拟包，包括蒙特卡罗运输代码，中子射线跟踪模拟包，探测器模拟软件。共同的模拟包中，这些元素连接在一起进行了讨论。还描述了数据管理计划和触发器。
2021-06-30 physics.ins-det
ANNI - A pulsed cold neutron beam facility for particle physics at the ESS
脉冲束在冷中子精密实验中具有巨大的优势。为了最大限度地减少和测量系统效应，尽管强度有相关的大幅下降，但仍在连续源中使用。在欧洲空间源ESS，这些实验将受益于源的脉冲结构及其比最强反应堆设施高50倍的峰值亮度，使新概念成为可能。因此，提议将用于粒子物理学的冷中子束设施ANNI作为ESS仪器套件的一部分。建议的设计已重新优化，以考虑到目前的ESS冷慢化剂布局。我们目前的设计考虑，优化的仪器参数和性能，以及预期的增益因子为几个参考实验。
2018-11-28 nucl-ex physics.ins-det
FINESSE: A Versatile Beamline for Fundamental Interactions with Neutrons at the European Spallation SourcE
Rio de Janeiro State University（里约热内卢州立大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源）；The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰格工程学院）；Lund University（隆德大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；National Research Council of Italy (CNR)（意大利国家研究委员会）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Universidad Europea de Valencia（瓦莱西亚欧洲大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；Universidad Autónoma de Zacatecas（萨卡特卡斯自治大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Surrey（萨里大学）；University of Tennessee（田纳西大学）；Montclair State University（蒙特克莱尔州立大学）；Chinese Academy of Science（中国科学院）；China Spallation Neutron Source（中国散裂中子源）；Indiana University Bloomington（印第安纳大学伯明顿分校）
FINESSE是欧洲散裂源拟议的多功能双导管中子束线，可切换高通量/低本底配置，支持稀有过程搜索与精密测量，将为ESS提供长期粒子物理研究基础设施。
2026-10-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A design study of VOR: a versatile optimal resolution chopper spectrometer for the ESS
VOR是一种多功能的最佳分辨率斩波谱仪，用于探测由于通量限制而无法进行非弹性中子散射的动力学现象。VOR是一种按照欧洲空间辐射源（ESS）标准的短仪器，30.2米慢化剂采样，并提供瞬时访问宽动态范围，每个ESS周期内为1 - 120 meV。短的仪器长度与长的ESS脉冲宽度相结合，即使在较长的波长下，通过将能量分辨率从$Δ$ E/E = 1%放宽到$Δ$ E/E = 7%，也能够实现二次通量增加。这在ESS的长斩波光谱仪和短脉冲源的仪器上都是不可能的。与目前的斩波器光谱仪相比，VOR可以提供一个数量级的改善通量等效的能量分辨率，$Δ$ E/E = 1- 3%。进一步放宽能量分辨率使VOR能够获得额外数量级的通量。此外，VOR已针对重复率倍增（RRM）进行了优化，因此能够在单个ESS周期内测量6 - 14个入射波长，跨越9 μ m的波长带，采用新型斩波器配置，以等效的计数统计传输所有入射波长。VOR的特性使其成为一种独特的仪器，能够获得小的、有限寿命的样品和非弹性中子散射的瞬态现象。
2014-07-02 physics.ins-det
A Ramsey Neutron-Beam Experiment to Search for Ultralight Axion Dark Matter at the ESS
本研究提出在欧洲散裂源HIBEAM束线开展新型Ramsey中子束实验，利用轴子与中子自旋的耦合搜寻超轻轴子暗物质，预计可将相关耦合的探测灵敏度较现有水平提升2-3个数量级。
2024-05-04 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Towards high-pressure noble gaseous detectors for coherent elastic neutrino-nucleus scattering
Euskal Herriko Unibertsitatea/Universidad del Paı́s Vasco（巴斯克大学）
本文探讨了高压力惰性气体探测器在相干弹性中微子-核散射中的应用，提出了紧凑型中子散射相机和GanESS探测器的设计，通过模拟和实验验证了其在低能量中微子探测中的潜力。
2026-03-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Proposal for a new spectrometer at ESS: Njord and Remora
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源）；Heinz Maier-Leibnitz Zentrum（海因茨·迈尔-莱布尼茨中心）；Danmarks Tekniske Universitet（丹麦技术大学）
针对中子束流和样品几何限制及束时间需求，Njord和Remora通过高亮度聚焦束和互补光谱仪提升研究能力。
2026-04-13 physics.ins-det
Neutron reflectometry with the Multi-Blade 10B-based detector
Multi-Blade是一种基于硼-10的气体探测器，用于瑞典欧洲中子源（ESS）的中子反射仪。中子反射计探测器的主要挑战是瞬时计数率和空间分辨率。在英国ISIS中子和μ子源的CRISP反射计上对多叶片进行了测试。已经进行了一系列科学测量，以研究多叶片在实际仪器条件下的响应。这些测试的结果在本手稿中进行了讨论。
2018-04-18 physics.ins-det
First neutron data recorded at the V20 Test Instrument utilizing prototype chopper systems and beam monitors planned for ESS
欧洲中子源（ESS）的主要目标是使用同类设施中最高的中子通量进行持续的高撞击中子散射科学。这一雄心壮志自然伴随着来自13个欧洲国家的合作者之间共享的仪器硬件和软件的垂直整合相关的运营挑战。目前的工作将详细介绍在V20测试仪器在德国柏林亥姆霍兹Zentrum的集成测试。通过ESS斩波器集成控制器（CHIC）和实验物理与工业控制系统（EPICS）成功地控制了ESS斩波器样机。使用中子束监测器、ESS原型探测器读出电子设备和数据管理软件中心（DMSC）数据采集（DAQ）软件成功地收集了中子数据并打上了时间戳。斩波器旋转事件的时间戳和斩波器盘表现出优异的稳定性和中子吸收特性。该测试产生（i）预期的飞行时间（TOF）响应，（ii）与仪器参考数据比较良好的收集数据，以及（iii）揭示所执行的集成测试的诊断能力。该集成测试的结果验证了ESS斩波器和检波器DAQ架构的选择。
2019-08-21 nucl-ex physics.ins-det
Experimental study of concrete activation compared to MCNP simulations for safety of neutron sources
屏蔽材料的中子活化和产生的衰变伽马辐射是众所周知的职业照射问题。虽然在这种情况下，屏蔽混凝土中的微量元素可能是产生的放射性的主要来源，但它们的浓度往往在与屏蔽有关的蒙特卡罗模拟的输入数据中缺失。为此，研究了欧洲空间源（ESS）ERIC中考虑的三种具体类型。它们的成分-包括微量元素-通过XRF，PGAA和NAA技术确定。为这些材料开发了现实的输入数据，包含所有主要放射性同位素的母元素，并对中子辐照实验的测量数据进行了验证。
2020-09-14 physics.ins-det
Expanding Neutron Capacity at the ESS through Symbiotic Instruments: SLEIPNIR & Remora
Department of Physics, Technical University of Denmark（丹麦技术大学物理系）；Data Management & Scientific Computing, European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源ERIC数据管理与科学计算部）；Spectroscopy Division, European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源ERIC光谱学部）；Jülich Centre for Neutron Science（朱利希中子科学中心）；Heinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of Munich（慕尼黑大学海因茨·迈尔-莱布尼茨中心）
本文提出两种共生仪器概念（SLEIPNIR与Remora），利用ESS长脉冲束流中未开发的中子，通过双单色器垂直平移和布拉格反射提取多余谱带宽，在不干扰现有束线的情况下，以模块化、低成本方式扩展中子科学容量，性能媲美ILL参考仪器。
2026-10-06 physics.ins-det
The ESS neutrino super-beam near detector
ESS中微子超级束（ESS Neutrino Super-Beam，ESSnuSB）是一个拟议中的长基线中微子振荡实验，使用高强度中微子束进行，将作为目前正在瑞典隆德建造的欧洲中微子源质子直线加速器的扩展。中微子将被实验的近距离和远距离探测器探测到，前者在中微子产生点的几百米范围内，后者在几百公里范围内。远探测器将由一个兆吨级水切伦科夫探测器组成，近探测器将由一个千吨级水切伦科夫探测器与一个细粒度跟踪探测器和一个乳胶探测器组成。近探测器的目的是限制中微子束的通量以及提取水中的电子-中微子相互作用截面，这需要高性能的能量重建和粒子味识别技术。这些测量对于将使用远探测器进行的中微子振荡测量至关重要。2021年，在对许多不同设计方案的性能进行彻底评估以及对中微子重建和味道识别性能进行表征之后，将最终确定近探测器的概念设计。在这次演讲中，我们报告了这些研究。
2021-11-10 hep-ex physics.ins-det
Scattered neutron background in thermal neutron detectors
非弹性中子散射仪器需要非常低的本底;因此，抑制散射中子本底的适当屏蔽，无论是从弹性和非弹性散射是必不可少的。为了有效地抑制背景散射，需要对背景散射源有详细的了解。多栅极热中子探测器是一种Ar/CO $_{2}$充气探测器，在铝基板上涂有一个$^{10}$ B $_{4}$ C中子转换器。这是一个大面积探测器设计，将装备在欧洲中子源（ESS）的非弹性中子谱仪。为此，为多网格探测器构建了参数化的Geant 4模型。这是第一次在探测器响应的详细模拟中对热中子散射背景源进行建模。通过与ILL的IN 6仪器和SNS的CNCS仪器上安装的原型的测量数据进行比较，验证了该模型。源自检测器组件的散射的影响小于源自其他地方的影响。
2018-05-25 physics.ins-det
Novel Boron-10-based detectors for Neutron Scattering Science
目前中子散射科学的仪器能力正在不断提高。世界上大多数中子源都在推动其技术的发展，以提高性能。位于瑞典的欧洲中子源（ESS）也推动了中子散射的发展，这是一个刚刚开始建设的中子设施。关于小面积探测器（1平方米），3 He技术，这是今天的尖端，正在达到其发展的根本限制。计数率能力、空间分辨率和成本效益只是必须改进以满足新要求的特征的几个例子。另一方面，3 He技术仍然可以满足大面积应用（50 m^2）的探测器要求，但是，由于目前世界正在经历的3 He短缺，这不再实用。本手稿介绍了劳厄-朗之万研究所（ILL）和ESS合作框架内开发的最新探测器进展（多网格和多刀片原型）。特别是两个新的10 B为基础的探测器进行了描述，一个大面积的应用程序（多网格原型）和一个应用于中子反射（小面积的应用程序，多叶片原型）。
2015-01-21 physics.ins-det
Neutron detectors for the ESS diffractometers
最近在瑞典隆德开始建设的未来欧洲空间源的雄心勃勃的仪器套件对中子探测器提出了一系列多样化和具有挑战性的要求。例如，在中子衍射或反射测量实验中要研究的样品上所期望的前所未有的高通量需要能够处理高计数率的探测器，而亚毫米蛋白质晶体的研究将只有能够实现低至200 μm的位置分辨率的大面积探测器才有可能。这促使开展了广泛的研究和开发活动，以推进最先进的探测器，并寻找在ESS充分发挥潜力时能够达到成熟的新技术。本文介绍了三个飞行时间衍射仪器的概念，由科学咨询委员会选择推进到初步工程设计阶段的关键检测器的要求。我们讨论了适用于这一特定仪器类别的现有检测器技术及其面临的主要挑战。简要地讨论了仪器组选择的用于收集衍射图样的探测器技术。利用解析计算、蒙特卡罗模拟和实际实验数据，提出了一种估算衍射探测器中事件率的通用方法。建议的方法是基于保守的假设，使用的信息和输入参数，反映了我们目前的知识水平和理解的ESS项目。我们应用这种方法来预测未来的衍射仪器，从而提供额外的信息，可以帮助仪器团队优化检测器设计。
2016-11-29 physics.ins-det
Performance study of the Jalousie detector baseline design for the ESS thermal powder diffractometer HEIMDAL through GEANT4 simulations
HEIMDAL是一种热粉末衍射仪，设计用于欧洲Spectron Source，世界上最强的中子源。该仪器的详细设计预计将于2024/2025年进入用户操作，假设将使用数百个采用$^{10}$ B $_4$ C固体转换器的大面积多线正比计数器收集被研究粉末散射的中子。气体计数器将由大的有效体积和锥形梯形形状组成，这些形状允许紧密填充到具有高立体角覆盖的圆柱形壳体中。整个探测器将在屏蔽洞内的空气环境中工作，并提供具有灵敏度的三维定位探测信号。本文介绍了HEIMDAL粉末衍射探测器基线设计的GEANT 4研究结果。检测器模型被用来研究关键的性能参数，如检测效率和空间分辨率。还研究了检测器对仪器分辨能力的贡献，这是粉末衍射仪的关键指标之一。在这项工作中报告的大多数模拟结果不能验证一个足够相似的物理参考，直到第一段或模块的构建和中子束测试。然而，这些结果可以帮助确定优化探测器设计的可能方法，并首次看到这种技术方法的预期性能。
2019-08-26 physics.ins-det
Multi-Blade detector with VMM3a-ASIC-based readout: installation and commissioning at the reflectometer Amor at PSI
本文介绍第四台基于硼-10的 Multi-Blade 中子探测器在 PSI 的 Amor 反射仪上的安装与调试，其采用与 ESS 等效的 VMM3a ASIC 读出链路，为 ESS 未来部署积累经验。
2024-03-18 physics.ins-det
Neutron Position Sensitive Detectors for the ESS
位于瑞典隆德的欧洲中子源（ESS）将成为世界领先的材料研究中子源。这些文书是从欧洲各地团体提交的概念提案中挑选出来的。在没有氦-3的情况下，这些仪器对探测器技术提出了许多挑战，氦-3是迄今为止建造的仪器的探测器的默认选择，并且由于ESS仪器套件中预期的极端速率。此外，新一代放射源需要新一代探测器技术，以充分利用该放射源提供的机会。探测器将通过许多实物安排从欧洲的合作伙伴那里采购;这一过程对中子散射界来说有些新颖。本文简要介绍了ESS探测器的现状，并概述了完成的时间轴。对于基于建议建造的仪器的固定仪器套件，给出了当前预期探测器要求的最近更新的快照。一个战略大纲，以如何解决这些要求可能是由新的探测器的发展。就中子界的未来发展而言，应在探测器基本上具有多学科性质的背景下，寻求与其他门徒的协同作用，这一点已被欧洲最近的各种举措所认识。这一战略的基础是能够生产出性能最佳的探测器，使ESS仪器成为世界领先的实物和合作伙伴关系。这预见并鼓励其核心的高度合作和相互依赖，而不是每个小组都是每项技术的全能者，而是在整个欧洲进一步发展特定技术和利基的卓越中心。
2014-11-23 physics.ins-det
A Neutron Spin-Echo Concept for Elastic Scattering Spectroscopy (ESS) for Dynamics of Complex (Bio-) Systems
最近，一种新的中子能谱的动力学在复杂的（生物）系统已被提出[A。Benedetto和G. J. Kearley，Sci. Rep. 6，34266，（2016）]。这种光谱学是理想的，其中仅需要以无参数方式的总弛豫时间，例如在复杂系统中，因为仅需要作为能量分辨率的函数的弹性散射强度。这被称为“弹性散射光谱”（ESS）。它是基于在对应于整个系统的弛豫时间的能量分辨率值的弹性散射强度的拐点。一个恒定波长（CW）的选项，更适合于反应堆源，和飞行时间（TOF）的选项，更适合于spiritual源，已经提出，在这里，我们研究的概念的第三个选项的基础上，中子自旋回波（NSE），称为ESS-NSE。原则上，这包括简单地测量相对强烈的弹性回波条件下的去极化，作为分辨率的函数，基本设置与标准自旋回波相似。在其基本设置中，ESS自旋回波可以访问从纳秒到几十皮秒的5个数量级的时间，达到比最近提出的CW和TOF选项更慢的弛豫过程。然而，空间聚焦对于生物系统的小样本尺寸是重要的，因此我们还探索了如何使小中子束能够聚焦在样本上的场。
2017-02-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Suppression of intrinsic neutron background in the Multi-Grid detector
中子散射仪器的关键要求之一是信号背景比（SBR）。这也是欧洲中子源（ESS）许多仪器的设计驱动要求，ESS渴望成为世界上最亮的中子源。通过背景去除可以有效地改善SBR。Multi-Grid是一种带有固体碳化硼转换器的大面积热中子探测器，是斩波谱仪的一种新解决方案。由于多重网格探测器是一个大面积的探测器，结构复杂，其固有的背景和通过先进的屏蔽设计的抑制，应在其复杂性进行研究，因为它不能简单地计算。通过详细的蒙特卡罗模拟的多网格探测器模块，设计的CSPEC仪器在ESS的固有散射中子背景和其对SBR的影响确定。的影响的探测器容器和中子入射窗口上的散射确定，揭示了优化的内部探测器屏蔽的重要性。通过使用理想吸收体作为屏蔽材料来确定常见屏蔽几何形状（如侧屏蔽和端屏蔽）的本底降低能力，并且还测试了常见屏蔽材料（如B $_{4}$ C和Cd）。在比较不同屏蔽拓扑结构和材料的有效性的基础上，给出了多栅极探测器模块的组合屏蔽的建议，针对增加的SBR进行了优化。
2018-12-02 physics.ins-det
Characterization of the BIFROST spectrometer through virtual experiments
Nanoscience Center, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所纳米科学中心）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文通过虚拟实验方法评估BIFROST谱仪的性能，展示了其在中子谱仪规划中的应用价值。
2025-12-23 physics.ins-det
Large Scales - Long Times: Adding High Energy Resolution to SANS
中子自旋回波（NSE）变体MIEZE（零作用力强度调制）在样品定位之前进行所有束流操作，可在强磁场和去极化样品中进行低背景SANS测量。然而，MIEZE对通过仪器和样品的中子飞行路径长度的差异\DeltaL敏感。在这篇文章中，我们讨论了\DeltaL对MIEZE测量对比度降低的主要影响及其最小化。最后，我们提出了一个设计案例，以提高小角中子散射（SANS）仪器在计划中的欧洲SparkleSource（ESS）在瑞典隆德，使用组合的MIEZE和其他TOF选项，如TISANE提供的时间窗口从纳秒到分钟。所提出的仪器允许研究波动的去极化样品，样品暴露于强磁场，自旋非相干散射样品在一个简单的方式高达\mus的时间尺度在动量转移高达0.01-1，同时保持仪器的努力和成本低。
2011-07-08 physics.ins-det
The HIBEAM/NNBAR Calorimeter Prototype
HIBEAM/NNBAR实验是对$n \rightarrow$无菌$n$和$n \rightarrow \bar{n}$振荡进行的自由中子搜索，计划安装在瑞典隆德正在建设的欧洲空间源上。实验中的一个关键组成部分是识别$n-\bar{n}$湮灭事件的探测器，该事件平均将产生四个最终状态不变质量为两个核子的π介子，大约为$1.9\,$ GeV。光束线和实验被屏蔽，不受磁场的影响，磁场会抑制$n \rightarrow \bar{n}$跃迁，因此不可能进行动量测量。此外，动能低于$600\,$ MeV的粒子的量热法是具有挑战性的，因为在HEP中使用的传统采样量热计将遭受差的簇射统计。一项设计研究正在进行中，使用一种新的方法，强子范围测量在多个塑料闪烁体层，其次是EM热量计与铅玻璃。正在建造一个原型量热计系统，并将最终安装在ESS试验束线上，用于\textit{in situ}中子本底研究。
2021-07-05 physics.ins-det
Demonstration of Gd-GEM detector design for neutron macromolecular crystallography applications
本研究针对欧洲散裂源NMX衍射仪的探测器需求，研发了带天然钆转换体的三层GEM探测器原型，经两处中子装置测试验证其点扩展函数、效率等指标符合要求，可用于中子大分子晶体学研究。
2023-03-16 physics.ins-det
Particle Physics Readout Electronics and Novel Detector Technologies for Neutron Science
传统的热中子探测器是基于氦-3作为转换和探测材料，由于其大的中子截面。鉴于欧洲中子源（ESS）等几个中子散射设施的升级和建设，以及同时出现的氦-3短缺，已经引入了新的探测技术。最突出的一个是使用具有大的热中子截面的固体转换器，例如钆和硼。这些材料在受到中子撞击时会释放出带电粒子。然后，该技术依赖于带电粒子的检测和/或跟踪，如在粒子物理学的检测器中。同时，这需要将读出通道增加一个数量级，其优点是与传统的中子探测器相比还将位置分辨率增加相同的量。一个典型的例子是由欧洲核子研究中心气体探测器组和欧洲核子研究中心探测器组联合开发的用于欧洲核子研究中心NMX仪器的钆气体电子倍增器（GdGEM）探测器。在这方面的贡献，我们的一些努力转移粒子物理探测器和读出电子学中子科学将被提交。我们采用了VMM 3a芯片，最初设计的ATLAS新的小轮升级，读出基于GEM的中子探测器。Timepix 3芯片用于中子时间投影室以及读出中子敏感微通道板探测器。这些读出芯片集成到RD 51合作的可扩展读出系统中。
2022-07-13 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Gaseous Prototype (GaP): a GanESS demonstrator
本文介绍了为GanESS实验（利用高压惰性气体时间投影室探测CEνNS）建造的气态原型装置（GaP），描述其设计、功能及用氩气在中等压力下的初步结果，观测到低于2.9 keV的探测阈值。
2025-04-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Time- and energy-resolved effects in the boron-10 based Multi-Grid and helium-3 based thermal neutron detectors
正在开发基于硼-10的多重网格探测器，作为氦-3中子探测器的替代品。在欧洲中子源，探测器将用于冷中子到热中子能量的飞行时间中子光谱学。这项工作的目的是研究精细的时间和能量分辨的多栅极检测器的影响，下降到几个$μ$电子伏特，同时比较它的性能的一个典型的氦-3管。此外，它是在内部散射，以及~ $μ$ s的短中子脉冲的时间重建方面来表征探测器技术之间的差异。这些数据是在柏林亥姆霍兹中心（Helmholtz Zentrum Berlin）拍摄的，在那里，多栅极探测器和氦-3管安装在ESS测试光束线V20上。使用费米斩波器，反应堆的中子束在到达位于下游几十厘米处的探测器之前被斩波成几十个$μ$ s宽的脉冲。测量数据表明，导出的中子探测效率曲线和计算的中子探测效率曲线之间的协议。这些数据还提供了有关内部散射影响的详细信息，以及如何减少这种影响。斩波器的分辨率首次达到了与多栅极探测器的时序分辨率相当的水平。这允许详细研究时间和能量分辨效应，以及与典型的氦-3管进行比较。
2021-01-14 physics.ins-det
