Argon Purification Studies and a Novel Liquid Argon Re-circulation System
未来的巨型液态氩（LAr）时间投影室（TPC）需要纯度高于十亿分之0.1（ppb），以允许电离电子漂移，而不会被任何电负性杂质显著捕获。我们提出了一个全面的研究电负性杂质对气体和液体氩闪烁光的影响，各种净化化学品的功效分析，以及利物浦LAR设置，它利用了一种新的再循环净化系统。在空气、O_2、H_2O、N_2和CO_2中，0.01 ~ 1000 ppm的H_2O对氩闪烁光的影响最大，N_2的影响最小。此外，还建立了液氩中0.01 - 100 ppm O_2污染水平下慢组分衰变时间与总能量沉积之间的关联式。用BET等温线分析了分子筛对Ar气、N_2气和H_2O蒸气的吸附性能优于无水配合物。研究了Cu和P_2O_5在室温和-130 ° C下从1巴N_6氩气中去除O_2和H_2O杂质的效率。开发了一种新型的、高度可扩展的LAr再循环系统。完整的系统由一个在液体中运行的电动波纹管泵和一个净化筒组成，是在内部设计和制造的。该系统成功运行了许多天，实现了27升/小时的再循环率和高纯度。
2011-06-26 physics.ins-det
A Model for the Global Quantum Efficiency for a TPB-based Wavelength-Shifting System used with Photomultiplier Tubes in Liquid Argon in MicroBooNE
我们提出了一个模型的整体量子效率（GQE）的MicroBooNE光学单元。光学单元由一个平的圆形丙烯酸板组成，涂有四苯基丁二烯（TPB），位于直径为20.2 cm的光电倍增管的光电阴极附近。该板将液态氩中的紫外线闪烁光子转换成低温光电管敏感的可见光谱光子。GQE是将128 nm闪烁光从液氩转换为可见光的板的效率、到达光电阴极的移位光的效率和低温光电倍增管的效率的卷积。我们开发了一个基于GEANT 4的模型的光学单元，基于第一原理，并获得的范围内的可能值的预期数量的检测到的光电子（$N_{\rm PE}$）给定已知的系统误差的模拟参数。我们比较了从四个测量的$N_{\rm PE}$确定使用α粒子源放置在两个距离TPB涂层板在液氩低温试验stand.We还直接测量了量子效率的径向依赖性，并发现这与我们的模型预测的形状相同。我们的模型导致MicroBooNE光学单元的GQE为$0.0055\pm0.0009$。虽然这里显示的信息是MicroBooNE特定的，但模型的方法和模拟参数的收集将广泛适用于许多基于液氩的光收集系统。
2018-03-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of Reconstructed Charged Particle Multiplicities of Neutrino Interactions in MicroBooNE
我们观察到的带电粒子多重性分布在MicroBooNE液氩时间投影室从中微子相互作用在一个有限的最终状态相空间预测这种分布从几个GENIE模型。测量使用的数据样本由中微子与完全包含在MicroBooNE探测器内的最终状态μ子候选者的相互作用组成。这些数据是在2015-2016年使用费米实验室助推器中微子束（BNB）收集的，BNB的平均中微子能量为800 MeV，使用对应于5e 19质子靶的曝光。该分析采用全自动事件选择和带电粒子轨道重建，并使用数据驱动的技术来确定中微子相互作用和宇宙诱导背景对每个多重性箱的贡献。所采用的受限相空间使得测量对预期从初级中微子-氩碰撞产生的较高能量带电粒子最敏感，而对预期在碰撞产物与目标氩核的终态相互作用中产生的较低能量质子不太敏感。
2017-09-01 hep-ex physics.ins-det
Electron attenuation measurement using cosmic ray muons at the MicroBooNE LArTPC
费米实验室的MicroBooNE实验使用液态氩时间投影室（LArTPC）技术来研究氩中的中微子相互作用。LArTPC的基本要求是在液体中实现并保持低水平的电负性污染物，以使漂移电离电子的捕获最小化。与最大漂移时间相比，漂移电子的衰减时间应该长，使得可以有效地检测来自产生具有长漂移路径的电离电子的粒子径迹的信号。在这次演讲中，我们提出了使用宇宙射线μ子的电子衰减的MicroBooNE测量。结果在典型的操作条件下产生18 ms的最小电子1/e寿命，这与2.3 ms的最大漂移时间相比是长的。
2017-10-01 hep-ex physics.ins-det
Testing of Cryogenic Photomultiplier Tubes for the MicroBooNE Experiment
MicroBooNE探测器将位于费米国家加速器实验室（Fermilab）助推中微子束线（BNB）的轴上，由两个主要部件组成：一个大型液氩时间投影室（LArTPC）和一个光收集系统。30个直径为8英寸的Hamamatsu R5912- 02 mod低温光电倍增管（PMT）将检测液氩（LAr）中产生的闪烁光。本文首先介绍了MicroBooNE光电倍增管的性能测试程序，包括光电倍增管探测器中的光收集系统如何工作，以及光电倍增管底座的设计。然后讨论了低温试验台的设计，最后报告了低温试验的结果。
2013-06-17 hep-ex physics.ins-det
The Status of the MicroBooNE Experiment
MicroBooNE实验是即将进行的液态氩TPC实验，将于2014年初开始在费米实验室助推器中微子束中进行短基线中微子物理学计划。我给出了实验的描述，并回顾了MicroBooNE探测器的各个方面的现状。
2011-10-07 hep-ex physics.ins-det
Neutrino Interactions in MicroBooNE
MicroBooNE是一个基于液氩的中微子实验，于2015年10月开始收集费米实验室助推器中微子束的数据。该实验的物理目标包括探测MiniBooNE中异常过量电子事件的来源。除此之外，MicroBooNE正在执行一项广泛的截面物理方案，这将有助于探索中微子-核子相互作用和核效应的现行理论。这些会议记录总结了MicroBooNE的中微子截面分析的现状。
2017-05-13 hep-ex physics.ins-det
MicroBooNE
MicroBooNE实验是一个170吨重的液态氩时间投影室（LArTPC），将于2013年在费米实验室开始运行。它的主要物理目标是探索MiniBooNE实验所看到的事件的低能量过剩，这是研发的下一步，使LAr成为未来大型中微子探测器的可行选择。本次演讲概述了MicroBooNE实验，重点介绍了光收集系统和最新技术进展。
2011-10-07 hep-ex physics.ins-det
Liquid Argon TPC Signal Formation, Signal Processing and Hit Reconstruction
本文描述了费米实验室为ArgoNeuT和MicroBooNE实验开发的重建链的早期阶段。这些实验研究发生在液氩时间投影室中的加速器中微子相互作用。重建在这些相互作用中产生的粒子的性质需要微物理过程的知识，影响电离电子的产生和传输到读出系统。开发了导线信号去卷积技术，以将导线信号转换为用于命中重建的标准形式，以去除电子线路中的伪影并去除相干噪声。
2017-03-11 physics.ins-det
Procurement and Purification of Liquid Argon for the LEGEND-200 Experiment
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）
LEGEND-200实验需要高纯度液态氩以实现有效的背景鉴别。本文介绍了专用液态氩纯化系统的设计、建造和性能，以及为填充LEGEND-200低温恒温器至91吨总容量所需的液态氩采购和纯化过程。纯化系统基于铜催化剂和分子筛去除氧气和水。从质量为5.5的液态氩开始，有效闪烁光三重态寿命τ_t约为0.9μs，最终纯度对应τ_t=1.3μs。在完全填充LEGEND-200低温恒温器后，测得的有效三重态寿命为1.16μs。显著的减少是由于意外受损的液态氩运输引入的残留氮杂质。通过LEGEND液态氩监测装置（LLAMA）防止了过量的氮气流入，该装置在填充过程中作为三个独立纯度监测器之一发挥作用。
2026-05-19 physics.ins-det
A 20-Liter Test Stand with Gas Purification for Liquid Argon Research
我们描述了一个20升的试验台的设计，建造研究的基本性质的液氩（LAr）。该系统利用一个简单的，具有成本效益的气体氩（GAr）的纯化，以达到高纯度，这是必要的研究LAr的电子输运性能。一个长达25厘米的电子漂移堆栈构建研究电子漂移，扩散和附着在各种电场。采用金光电阴极和脉冲激光作为亮电子源。报告了该系统的运行性能。
2016-06-07 hep-ex physics.ins-det
A liquid-phase loop-mode argon purification system
针对惰性流体探测器的高纯度需求，研发基于铜催化剂与4Å分子筛的中型液相循环液氩纯化系统，可实现商用液氩的高效纯化及受污染液氩的寿命恢复。
2024-01-23 astro-ph.IM physics.ins-det
A Regenerable Filter for Liquid Argon Purification
本文介绍了一种从液氩中除去负电性杂质的过滤系统。该过滤器的活性组分为吸附分子筛和活性铜包覆氧化铝颗粒。该系统能够将液态氩纯化至氧当量杂质浓度优于万亿分之30，对应于至少10 ms的电子漂移寿命。在约250摄氏度下发生的还原反应允许过滤材料通过简单的程序原位再生。在下面的工作中，我们描述了过滤器的设计，性能和再生过程。
2009-03-11 hep-ex physics.ins-det
Current and Future Liquid Argon Neutrino Experiments
液氩时间投影室（LArTPC）探测器技术为精确的中微子振荡测量、中微子截面测量和寻找稀有过程（如超新星中微子探测）提供了机会。这些会议回顾了当前和未来的LArTPC中微子实验。特别关注的是ICARUS，MicroBooNE，LAr 1，2-LArTPC在CERN SPS，LBNE，和100千吨在冲绳实验。
2013-04-08 hep-ex physics.ins-det
Observation of Radon Mitigation in MicroBooNE by a Liquid Argon Filtration System
MicroBooNE液氩时间投影室（LArTPC）通过使用过滤系统来保持高水平的液氩纯度，该过滤系统可去除连续循环液体、再冷凝蒸发和外部供应氩气中的负电性污染物。我们使用MicroBooNE LArTPC重建兆电子伏级的放射性衰变。利用该技术，我们测量了液氩过滤系统的除氡效率。这是通过放置一个500 kBq的$^{222}$ Rn源上游的过滤器和寻找一个随时间变化的增加在LArTPC的放射性衰变的数量进行研究。在两个模型的背景下，氡缓解通过液氩过滤系统，减缓机制和捕获机制，MicroBooNE的数据支持氡减少因子分别大于99.999%或97%。此外，过滤器的放射性调查发现，铜基过滤材料是去除$^{222}$ Rn的主要介质。这是第一次观察到氡缓解液氩与大型铜基过滤器，并可能提供一个氡缓解解决方案，为未来的大型LArTPC。
2022-10-26 hep-ex physics.ins-det
Liquid argon purification and purity monitoring: apparatus and first results
Wellesley College（韦尔斯利学院）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文介绍了一个13升纯化液态氩测试台，展示了0.25 ppb的氧气等杂质浓度，用于未来大型液态氩时间投影室的电荷和光读出技术研发。
2026-08-25 hep-ex physics.ins-det
Noise Characterization and Filtering in the MicroBooNE Liquid Argon TPC
在液态氩时间投影室（LArTPC）中读出电子器件的低噪声操作对于正确地提取沉积在TPC的线平面上的电离电荷的分布，特别是对于感应平面，是至关重要的。本文介绍了MicroBooNE探测器中观测噪声的特性和抑制方法。MicroBooNE的单相LArTPC包括两个感应平面和一个收集感应线平面，共8256条线。每根TPC导线上的感应电流都由浸入液氩中的定制低功耗、低噪声ASIC放大和整形。信号波形的数字化发生在低温恒温器外部。利用MicroBooNE运行第一年的数据，确定并减轻了TPC中的几个过量噪声源。噪声滤波后的剩余等效噪声电荷（ENC）随导线长度而变化，最长的导线（4.7米）低于400个电子。该响应与冷电子设计预期一致，并且被发现随时间稳定，并且在功能通道上均匀。该噪声水平显著低于先前利用热前端电子器件的实验。
2017-05-20 hep-ex physics.ins-det
First demonstration of $\mathcal{O}(1\,\text{ns})$ timing resolution in the MicroBooNE liquid argon time projection chamber
MicroBooNE实验结合光信号与重建轨迹，首次实现纳秒级中微子相互作用时间分辨率，增强宇宙背景抑制，并为搜索长寿命粒子开辟新途径。
2023-08-29 hep-ex physics.ins-det
A Method to Determine the Electric Field of Liquid Argon Time Projection Chambers Using a UV Laser System and its Application in MicroBooNE
液态氩时间投影室（LArTPC）由于其高材料密度、精确跟踪和量热能力，现在是进行加速器中微子测量的标准探测器技术。在这样的检测器中需要电场（E场）以使电离的电子漂移到阳极以被收集。TPC的E场通常近似为在阳极平面和阴极平面之间是均匀的。然而，由于诸如机械变形、电极故障或由宇宙射线产生的空间电荷的积累等效应，可能出现显著的失真。后者与放置在地球表面附近、漂移距离大、漂移时间长的探测器特别相关。为了确定电场原位，紫外（UV）激光系统安装在费米国家加速器实验室的MicroBooNE实验。该系统的目的是提供E场的精确测量，并且使得能够校正由于E场不均匀性而引起的3D空间失真。在这里，我们描述的方法，推导出的空间失真，漂移速度和电场从紫外激光测量。
2019-10-15 physics.ins-det
Free electron lifetime achievements in Liquid Argon Imaging TPC
液氩成像TPC（LAr-TPC）技术成功的一个关键特征是对电负性杂质的工业净化，特别是氧和氮残留物，这些杂质必须通过过滤和再循环液氩连续保持在非常低的水平。改进的纯化技术已应用于INFN-LNL实验室的120升LAr-TPC测试设施。利用μ介子径迹测量了液态氩中的自由电子寿命。在这里观察到的短路径长度（30厘米）是由在海平面上的宇宙射线μ子的特定电离作为漂移距离的函数的观测的高精度补偿。自由电子寿命为（21.4+7.3-4.3）ms，即在90% C. L.已经在稳定条件下观察了数周，对应于约15 ppt（万亿分之一）的残余氧当量。在500 V/cm下，自由电子速度为1.5 m/ms。在LAr-TPC中，超过15 ms的自由电子寿命对应于例如在5 m的漂移路径之后小于15%的衰减，从而为具有特别长的漂移距离的LAr-TPC的操作开辟了道路。
2010-02-02 physics.ins-det
The MicroBooNE Experiment and the Impact of Space Charge Effects
MicroBooNE是一项旨在探测中微子物理现象和开发LArTPC（液体氩时间投影室）探测器技术的实验。MicroBooNE实验于今年开始采集数据，是美国第一个大型LArTPC探测器。该实验是美国SBL（短基线）和LBL（长基线）计划设想的探测器（地面和地下）路径的开始。为了解释来自表面实验的数据，必须模拟和校准空间电荷效应的影响。空间电荷效应是由于例如来自宇宙射线的电离而在检测器中缓慢移动的正离子的积累，导致检测器内的电场的失真。这种效应导致LArTPC探测器中信号电离电子的重建位置发生位移。在MicroBooNE实验中使用的LArTPC预计会受到空间电荷效应的适度影响，TPC内某些位置的电场幅度变化约为5%（漂移场为500 V/cm）。我们讨论了模拟的空间电荷效应MicroBooNE以及校准技术，利用紫外激光系统和宇宙μ子事件。空间电荷效应的成功校准对于MicroBooNE物理计划的成功以及未来实验的LArTPC技术的发展都至关重要。
2015-11-05 hep-ex physics.ins-det
The Continuous Readout Stream of the MicroBooNE Liquid Argon Time Projection Chamber for Detection of Supernova Burst Neutrinos
MicroBooNE连续读出流是MicroBooNE液氩时间投影室（LArTPC）的并行读出，能够检测非束事件，例如超新星中微子爆发。超新星中微子的低能量和强烈的宇宙射线背景通量，由于近地表探测器的位置，使触发这些事件非常具有挑战性。相反，MicroBooNE依靠SNEWS（超新星早期预警系统）产生的延迟触发来检测超新星中微子。LArTPC的连续读出产生大量数据，并且需要使用在读出电子器件中的FPGA（现场可编程门阵列）中实现的实时压缩算法（零抑制和霍夫曼压缩）。我们提出的数据减少算法的优化结果，和他们的业务性能。为了证明连续流检测低能电子的能力，从停止宇宙射线μ子的Michel电子的样本被重建，并与来自无损触发读出流的类似样本进行比较。
2021-02-03 hep-ex physics.ins-det
Measurement of three-dimensional inclusive muon-neutrino charged-current cross sections on argon with the MicroBooNE detector
MicroBooNE探测器测量氩中μ子中微子电荷电流总截面，通过三维展开提供丰富的中微子振荡实验信息。
2025-11-26 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Atmospheric Muon Rate with the MicroBooNE Liquid Argon TPC
MicroBooNE是位于费米实验室的近表面液态氩（LAr）时间投影室（TPC）。我们测量的μ介子的特性来自宇宙在大气中的相互作用使用的电荷收集和光读出探测器。的数据进行了比较CORSIKA宇宙线模拟。观察，模拟和以前的结果之间有很好的一致性。此外，还对TPC中μ子的角分辨率进行了模拟研究。
2021-04-13 hep-ex physics.ins-det
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
First measurement of $η$ production in neutrino interactions on argon with MicroBooNE
本研究利用MicroBooNE首次测量了氩上中微子相互作用中η产生的通量积分截面，证明η产生可作为研究高阶共振的新探针，并为GeV加速器中微子实验的电磁簇射校准提供了新方法。
2024-05-04 hep-ex 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
Calorimetric classification of track-like signatures in liquid argon TPCs using MicroBooNE data
位于费米实验室的MicroBooNE液氩时间投影室是一个中微子实验，致力于研究短基线振荡，测量液氩中的中微子截面，并研究和开发这种新的探测器技术。准确和精确的量热测量对于事件重建至关重要，并且通过利用TPC以mm分辨率测量沿粒子轨迹的每单位长度的沉积能量来实现。我们描述了非均匀的量热重建性能的检测器，显示依赖于粒子轨迹的角度。这种非均匀重建直接影响从量热测量推断颗粒类型的颗粒识别算法的性能。这项工作提出了一种新的颗粒识别方法，占，并有效地解决这种不均匀性。与以前的算法相比，新开发的方法显示出更好的性能，例如94%的质子选择效率和10%的μ子错误识别率，以及对束流数据进行的相当宽松的轨道选择。通过识别$ν_μ CC$交互中的排他性最终状态，进一步证明了性能。虽然使用MicroBooNE数据和模拟开发，这种方法很容易适用于未来的LArTPC实验，如SBND，ICARUS和DUNE。
2022-01-04 hep-ex physics.ins-det
First Measurement of Inclusive Electron-Neutrino and Antineutrino Charged Current Differential Cross Sections in Charged Lepton Energy on Argon in MicroBooNE
我们提出了第一次测量的单差分$ν_e + \barν_e$带电电流包括截面氩在电子或正电子能量和电子或正电子散射余弦在整个角度范围内。使用MicroBooNE液氩时间投影室收集数据，该时间投影室位于主注入器射束处的费米实验室中微子的离轴位置，在靶上暴露$2.0\times10^{20}$质子。信号定义包括$ν_e$或$\barν_e$能量的60 MeV阈值和电子或正电子能量的120 MeV阈值。测量的总截面和微分截面与GENIE、NuWro和GiBUU中微子发生器的结果一致。
2022-02-03 hep-ex physics.ins-det
Measurement of ambient radon progeny decay rates and energy spectra in liquid argon using the MicroBooNE detector
本研究利用 MicroBooNE LArTPC 和低能重建工具检测液氩中的 $^{214}$Bi-$^{214}$Po 衰变，未发现显著放射性，设定了首个含液相纯化液氩探测器的 $<0.35$ mBq/kg 体相 $^{214}$Bi 活度上限，并关联 DUNE 目标限值。
2024-03-22 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
Neutrino Event Selection in the MicroBooNE Liquid Argon Time Projection Chamber using Wire-Cell 3-D Imaging, Clustering, and Charge-Light Matching
为了实现液氩时间投影室（LArTPC）的全部科学性能，需要精确而有效的事例重建。当前和未来的中微子实验依赖于大规模LArTPC，需要新的想法和重建方法。Wire-Cell是近年来提出的一种新的LArTPC层析事件重建方法。线元3D成像方法利用电荷、稀疏性、时间和几何信息来在模式识别之前重建电离电子的拓扑不可知的3D图像。第二种新方法，多对多电荷光匹配，然后将TPC电荷活动与检测到的闪烁光信号配对，从而能够在MicroBooNE检测器中有效抑制宇宙射线μ子。闪烁光信号的鲁棒处理和重建的3D图像的适当聚类是该技术的基础。在本文中，我们描述了这些技术的原理和算法，以及它们在MicroBooNE实验中的成功应用。这些技术的性能的定量评价。利用这些技术，中微子带电电流事件的预选效率达到95%，非束重合宇宙线μ子减少30倍，约80%的中微子带电电流事件被重建，完整性和纯度至少为70%和80%。
2021-12-26 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the differential cross section for neutral pion production in charged-current muon neutrino interactions on argon with the MicroBooNE detector
本文利用MicroBooNE探测器数据测量氩核上带电电流μ中微子反应中中性π介子产生的单微分截面，并与发生器模型比较，发现角度和动量分布总体符合良好，但在μ子前向角和中等动量区间存在模型偏差。
2024-05-06 hep-ex physics.ins-det
Rejecting cosmic background for exclusive neutrino interaction studies with Liquid Argon TPCs; a case study with the MicroBooNE detector
宇宙线（CR）相互作用是表面探测器中中微子振荡和截面测量的一个具有挑战性的背景源。我们提出的方法CR拒绝在测量带电电流准弹性（CCQE样）中微子相互作用，μ子和质子在最终状态，测量使用液氩时间投影室（LArTPC）。使用MicroBooNE探测器收集的宇宙数据样本，混合模拟中微子散射事件，一组事件选择标准的开发，产生一个事件样本，从CR背景的贡献最小。根据所使用的选择标准，可以实现50%至80%的纯度，信号选择效率在50%至25%之间，较高的纯度以较低的效率为代价。虽然使用来自MicroBooNE检测器的特定数据集和针对CCQE样事件优化的选择标准值，但这里提出的概念是通用的，并且可以适用于LArTPC中排他性νμ相互作用的各种研究。
2019-01-02 hep-ex nucl-ex physics.data-an
A Deep Neural Network for Pixel-Level Electromagnetic Particle Identification in the MicroBooNE Liquid Argon Time Projection Chamber
Yale University（耶鲁大学）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Texas, Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Universität Bern（伯尔尼大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Michigan（密歇根大学）；University of Oxford（牛津大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；TUBITAK Space Technologies Research Institute（土耳其科学技术研究理事会空间技术研究所）；Syracuse University（雪城大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Lancaster University（兰卡斯特大学）
我们已经开发了一个卷积神经网络（CNN），可以在图像数据中记录的液体氩时间投影室（LArTPC）的第一次像素级的预测对象。我们描述了网络设计，培训技术，和软件工具开发的训练这个网络。这项工作的目标是为MicroBooNE探测器开发一个完整的基于深度神经网络的数据重建链。我们展示了第一个演示网络的有效性，使用MicroBooNE收集平面图像的真实LArTPC数据。演示了μ子停止和$ν_μ$带电电流中性π数据样本。
2018-08-22 cs.CV hep-ex physics.data-an
Calibration of the charge and energy loss per unit length of the MicroBooNE liquid argon time projection chamber using muons and protons
我们描述了一种方法，用于校准的位置和时间依赖的响应的MicroBooNE液氩时间投影室阳极线电离粒子的能量损失。该方法利用交叉的宇宙射线μ子来部分地校正阳极线信号以用于作为时间和位置的函数的多种效应，包括交叉连接的TPC线、空间电荷效应、电子附着到杂质、扩散和复合。然后，使用在探测器的活动区域中起源和停止的完全包含的束诱导的μ子来确定总体能量尺度。用这种方法，我们得到了绝对能量标度不确定度为2%.我们使用停止质子，以进一步完善高度电离粒子的测量电荷和能量损失之间的关系。这种数据驱动的检测器校准改进了总沉积能量的测量和基于每单位长度的能量损失作为残余范围的函数的粒子识别。作为例子，探测器标定后质子选择效率提高了2%.
2020-02-25 hep-ex physics.ins-det
ArgoNeuT, a liquid argon time projection chamber in a low energy neutrino beam
ArgoNeuT（氩中微子测试）是费米实验室的一个NSF/DOE项目，是第一个进入低能中微子束的LArTPC，也是第二个进入中微子束的LArTPC。ArgoNeuT位于NuMI光束线中轴上MINOS近探测器的上游，距离目标站约1公里，地下100米。该检测器具有47 X40 X90 cm（169 L）的有效体积TPC，并带有完全封闭的再循环和净化系统。在其他物理学中，ArgoNeuT将测量能量为~3 GeV的氩上的带电准弹性（反）中微子截面。
2009-10-14 hep-ex physics.ins-det
MicroBooNE Public Data Sets: a Collaborative Tool for LArTPC Software Development
MicroBooNE 发布两个含模拟中微子相互作用及宇宙线、噪声本底的公开数据集，提供 art/ROOT 与 HDF5 格式，以推动 LArTPC 软件和 AI 协作开发。
2023-12-12 hep-ex physics.ins-det
A 260-Liter Test Stand for Liquid Argon R&D
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本文介绍了一个260升液氩测试台的设计与性能，用于布鲁克海文国家实验室液氩探测器研发。该系统采用气体相氩气净化技术，结合升级的冷凝器，实现快速循环和高纯度检测，支持快速迭代探测器组件。
2026-04-22 physics.ins-det
Continuous data acquisition for liquid argon time projection chamber neutrino detectors using FPGA-based real-time compression algorithms
液氩时间投影室（LArTPC）已被提议作为中微子探测器，它结合了大尺寸以最大化中微子相互作用的数量和详细记录的相互作用。以MHz采样率读出数千个通道产生具有毫米级分辨率的中微子-核相互作用的图像，从而能够识别产生的粒子，并提供多个手柄来测量它们的能量，但以牺牲大数据速率为代价。需要连续采集LArTPC数据，以便能够使用高延迟触发器来捕获非加速器射束事件。我们描述的情况下，连续读出的MicroBooNE LArTPC，授予的可能性，从超新星使用SNEWS（超新星预警系统）警报作为延迟触发获取中微子爆发。连续的数据采集是通过使用实时压缩算法（零抑制和霍夫曼压缩）实现在一个FPGA中的读出电子。
2019-09-06 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
Signal Processing in the MicroBooNE LArTPC
MicroBooNE实验旨在观察费米国家加速器实验室的中微子与液体氩时间投影室（LArTPC）探测器的相互作用，该探测器来自轴上助推器中微子束（BNB）和主注入器（NuMI）束的离轴中微子。探测器由一个$2.5~m\times 2.3~m\times 10.4~m$ TPC组成，TPC包括一个用于触发和定时的32个PMT阵列。TPC被容纳在可抽空的泡沫绝缘低温恒温器容器中。它在高达500 V/cm的均匀场中具有2.5 m的漂移长度。有3个读出线平面（U、V和Y坐标），线间距为3 mm，共8，256个信号通道。探测器的基准质量是60公吨LAr。在LArTPC中，来自带电粒子轨道的电离电子沿着电场线漂移到检测线平面，在U和V（感应）平面上感应双极信号，并且在（收集）Y平面上收集单极信号。原始线信号由浸没在LAr中的专用低噪声前端读出电子设备处理，其对信号进行整形和放大。进一步的信号处理和数字化由热电子设备执行。我们提出的技术，通过该技术，观察到的最终数字化波形，其中包括原始电离信号卷积与检测器的场响应和电子响应以及噪声，被处理，以恢复原始电离信号的电荷和时间。这些成分的正确建模对于LArTPC中的进一步事件重建至关重要。
2015-11-01 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
Operation of a double-phase pure argon Large Electron Multiplier Time Projection Chamber: comparison of single and double phase operation
我们建造并运行了一个双相（液-汽）纯氩大电子倍增器时间投影室（LAr LEM-TPC），灵敏面积为10 × 10 cm $^2$，漂移长度可达30 cm。LEM是一种宏观空穴电子倍增器，采用标准PCB技术构建：漂移电子从液相提取到气相，并被驱动到LEM的空穴中，在那里发生倍增。移动的电荷在阳极和LEM电极上感应出信号。上LEM和阳极的正交分割的上表面允许电离事件的X-Y空间坐标的重建。该探测器配备了浸没在液体中的光电倍增管，用于触发电离事件和氩气净化电路，以确保长漂移路径。宇宙μ介子轨迹已被记录，探测器的进一步表征正在进行中。我们相信，这一原则的证明是一个重要的里程碑，在实现非常大，长漂移（成本效益）LAR探测器的下一代中微子物理和质子衰变实验，以及直接搜索暗物质与成像设备。
2009-07-16 physics.ins-det
A steerable UV laser system for the calibration of liquid argon time projection chambers
一些液态氩时间投影室（LAr TPC's）正在建造或建议用于长基线和短基线束的中微子实验。对于这些探测器，由于几何或物理原因导致的漂移场的失真可能会影响事件的重建。根据TPC的几何形状和电漂移场强度，这种失真可能与漂移场本身具有相同的幅度。最近，我们提出了一种方法来校准漂移场和纠正这些可能的失真。虽然直线宇宙射线μ子轨道可以用于校准，但多重库仑散射和动量不确定性只允许有限的分辨率。相反，UV激光器可以在液态氩中产生直的电离轨道，并允许人们沿着TPC内体积中的不同路径映射漂移场。在这里，我们提出了一个紫外激光馈通设计与可操纵的紫外镜浸没在液体氩气中，可以指向激光束在许多位置通过TPC。直线电离路径对漂移场失真敏感，这些失真与线性光学路径的拟合允许提取漂移场，通过使用沿着整个TPC体积的这些激光轨迹，可以获得3D漂移场图。紫外激光馈通组件是该系统的原型，将用于费米国家加速器实验室（FNAL）的MicroBooNE实验。
2014-10-04 hep-ex physics.ins-det
Semantic Segmentation with a Sparse Convolutional Neural Network for Event Reconstruction in MicroBooNE
我们提出了一个语义分割网络，SparseSSNet，提供像素级分类的MicroBooNE数据的性能。MicroBooNE实验采用液态氩时间投影室来研究中微子的性质和相互作用。SparseSSNet是一个子流形稀疏卷积神经网络，它提供了MicroBooNE的$ν_e$ -外观振荡分析中使用的基于初始机器学习的算法。该网络经过训练，将像素分为五类，然后重新分为与当前分析更相关的两类。SparseSSNet的输出是进一步分析步骤的关键输入。该技术首次用于液态氩时间投影室数据，与以前使用的卷积神经网络相比，在精度和计算资源利用率方面都有所改进。供试品达到的准确度为$\geq 99\%$。对于完整的中微子相互作用模拟，处理一幅图像的时间为$\approx$ 0.5秒，内存使用量为1 GB，这允许利用大多数典型的CPU工作机。
2021-04-05 hep-ex physics.ins-det
Preliminary test results of LAr prototype detector
WIMP是一个动机良好的星系暗物质候选者。液态氩（LAr）是直接探测WIMP的理想靶。为了研究激光喇曼探测器的技术和性能，设计了激光喇曼探测器原型。原型探测器的有效体积包含0.65千克液态氩。液氮（LN）冷却系统允许液氩的温度保持在沸点（87.8 K），波动小于0.1 K。原型用Na $^{22}$源校准，光输出1.591 $\pm$ 0.019 p.e./采用国产氩气净化系统，对511 keV γ射线进行了氩离子的净化。
2016-01-06 hep-ex physics.ins-det
Calibration of liquid argon detector with $^{83m}Kr$ and $^{22}Na$ in different drift field
$^{83m}Kr$和$^{22}Na$已用于校准液氩（LAr）探测器。$^{83m}Kr$原子是通过$^{83}Rb$的衰变产生的，通过循环净化系统引入LAr探测器。作为比较，对于41.5keV的$^{83m}Kr$，光产额达到7.26 $\pm$ 0.02光子电子/keV，对于511 keV的$^{22}Na$，光产额达到7.66 $\pm$ 0.01光子电子/keV。在50 ~ 200 V/cm的漂移电场范围内，光产额随漂移电场的变化也有报道。停止灌装后，$^{83m}Kr$的衰减率拟合半衰期为1.83 $\pm$ 0.11 h，与报告值1.83 $\pm$ 0.02 h一致。
2019-09-05 hep-ex physics.ins-det
Design and Construction of the MicroBooNE Detector
本文介绍了MicroBooNE液氩时间投影室及相关系统的设计和结构。MicroBooNE是位于费米实验室的短基线中微子计划的第一阶段，将利用液氩探测器的能力来研究各种各样的物理学主题。本文件报告了设计规范、组装程序和验收测试的详细信息。
2017-01-17 hep-ex physics.ins-det
Moveable Thermometer System in ProtoDUNE
可移动的温度剖面仪是一个由24个传感器组成的7米垂直阵列，可测量低温温度，精度为几mK。这种精度是必要的，以监测效率的再循环和净化液氩内的大型液氩为基础的中微子探测器。液氩温度影响电子（信号）漂移速度、流量、纯度分布，从而影响整体能量校准。温度剖面仪是电动的，在探测器中垂直移动，并交叉校准相邻的传感器。每个传感器之间的温度偏移抵消了电磁噪声的影响。这张海报报道了在欧洲核子研究中心的Protodune（单相）进行的温度测量和现场交叉校准。
2020-12-19 hep-ex physics.ins-det
Search for heavy neutral leptons decaying into muon-pion pairs in the MicroBooNE detector
我们目前的上限生产的重中性轻子（HNL）衰减$μπ$对使用的MicroBooNE液氩时间投影室（TPC）在费米实验室工作收集的数据。这种搜索是第一次在液氩TPC中进行。我们使用了2017年和2018年收集的数据，这些数据对应于费米实验室助推器中微子束中靶上$2.0 \times 10^{20}$质子的暴露，该中微子束主要产生平均能量为$\approx 800$ MeV的μ子中微子。具有更高质量的HNL预计比标准模型中微子具有更长的飞行时间到液氩TPC。因此，这些数据是用一个专用的触发器记录的，该触发器被配置为检测中微子溢出到达检测器后发生的HNL衰变。假设HNL质量介于$260$和$385$ MeV以及$\lvert U_{e 4}\rvert^2 = \lvert U_{τ4}\rvert^2 = 0$之间，我们在扩展PMNS混合矩阵的元素$\lvert U_{\mu4}\rvert^2$的$90\%$置信水平上设置上限，范围为Dirac HNL的$\lvert U_{\mu4}\rvert^2<(6.6$-$0.9)\times 10^{-7}$和Majorana HNL的$\lvert U_{\mu4}\rvert^2<(4.7$ - $0.7)\times 10^{-7}$。
2020-02-12 hep-ex physics.ins-det
Experimental observation of an extremely high electron lifetime with the ICARUS-T600 LAr-TPC
ICARUS T600探测器是经过多年研发活动实现的最大液态氩时间投影室（LAr-TPC），已在INFN Gran Sasso地下实验室安装并成功运行3年。最重要的问题之一是需要在液态氩中具有极低的残余电负性杂质含量，以便以非常小的衰减沿漂移路径传输由电离粒子产生的自由电子。氩再循环和纯化系统所采用的解决方案在氩纯度和超过15 ms的自由电子寿命方面实现了令人印象深刻的结果，相当于约万亿分之20的当量O2污染，这是涉及LAr-TPC的任何未来项目和更高探测器质量尺度的开发的里程碑。
2015-01-12 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
LArIAT: Liquid Argon In A Testbeam
液氩时间投影室（LArTPC）是精密中微子物理学的理想探测器。当这些探测器位于地下深处时，也可以用于测量质子衰变和天体物理中微子。这项技术必须完全发展，达到非常大的质量尺度，并完全掌握，以建造和操作这些探测器的物理程序。作为开发这些探测器的综合计划的一部分，现在认为有必要在LArTPC中对相关能量范围内的已知粒子种类进行精确测量。LArIAT计划旨在通过在费米实验室的专用校准测试束线中部署LArTPC探测器来直接实现这些目标。这里设想的一组测量对美国的短基线（SBN）和长基线（LBN）中微子振荡计划都很重要，从近期的MicroBooNE开始，中期设想在费米实验室的助推器束线上使用伴随的近、远液氩探测器，并从长远来看转向深层地下物理学，例如长基线中微子设施（LBNF）。
2014-06-28 hep-ex physics.ins-det
