Liquid Argon Dielectric Breakdown Studies with the MicroBooNE Purification System
液态氩时间投影室探测器的激增使得液态氩的介电特性的表征成为一项关键任务。为了提高对这些性质的理解，使用连接到费米实验室MicroBooNE低温系统的专用低温恒温器对液氩中的击穿电场进行了系统的研究。使用直径为1.3 mm、5.0 mm和76 mm的球体实现电极球板几何形状。MicroBooNE低温系统允许在从百万分之几到万亿分之几十的各种负电性污染水平下进行测量。阴极-阳极距离从0.1 mm变化到2.5 cm。结果表明，击穿时的电场强度的几何依赖性。这项研究是第一次，击穿场的依赖性上的应力阴极面积已被证明为液态氩。
2014-08-01 physics.ins-det
Evidence of electric breakdown induced by bubbles in liquid argon
我们报告的结果，在液体氩气中的高电压测试，以测量其介电刚度。在稳定的条件下和低于沸点，发现液态氩维持100 kV/cm的均匀电场，施加在20 cm $^2$面积的区域中，跨越1 cm厚的间隙。当液体沸腾时，击穿可能在低至40 kV/cm的电场下发生。该测试是对巨型液体氩电荷成像实验（GLACIER）的研发工作之一，作为LBNO天文台的中微子物理学，天体物理学和核子衰变搜索的液体氩时间投影室（LAr TPC）。
2014-01-13 physics.ins-det
Cryogenic CMOS Cameras for High Voltage Monitoring in Liquid Argon
大体积液氩探测器的普遍使用强烈地推动了在低温下工作的新型读出和监测技术的发展。本文介绍了一种适用于大体积液氩探测器内部在线监测的低温CMOS摄像系统的开发。该系统的特点进行了详细描述。这种相机系统的可靠性已经证明了几个月，最近的数据从操作内的液氩区域的DUNE 35t低温恒温器。照相机用于监测低温恒温器内的高压击穿，具有原位观察液氩时间投影室击穿的能力。它们还用于监测探测器，尤其是冷却期间的组件。
2016-12-19 hep-ex physics.ins-det
Comparative measurements of DC electrical breakdown distributions in liquid nitrogen, liquid helium, and liquid argon
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Valparaiso University（瓦波莱索大学）
该研究通过通用实验装置对比液氮、液氦、液氩的直流击穿分布，揭示了三者击穿特性的差异及影响机制，为低温液体击穿强度的对比研究提供了框架。
2026-08-27 hep-ex nucl-ex physics.chem-ph
Upgrade of the ATLAS Liquid Argon Calorimeters for the High-Luminosity LHC
大型强子对撞机（HL-LHC）在高亮度阶段的粒子通量增加，瞬时亮度高达原始设计值的7.5倍，将对ATLAS探测器的许多子系统产生影响。这一贡献突出了ATLAS液氩量热计系统的特殊影响，连同导致HL-LHC的各种升级计划的概述。更高的亮度对于前向量热计（FCal）特别重要，其中电离负载的预期增加会引起许多问题，这些问题会降低FCal性能，例如液氩间隙中的束加热和空间电荷效应以及由于限流电阻器上的电流增加而引起的高电压降。作为解决其中一些问题的一种方法，拟议的FCal替代品与替代品相关的风险进行了权衡。为了进一步减轻堆积增加的影响，目前还在考虑在每个端盖低温恒温器的正面安装一个高粒度定时探测器。正在研究几种不同的传感器技术和布局。
2016-12-20 hep-ex physics.ins-det
Dielectric Strength of Noble and Quenched Gases for High Pressure Time Projection Chambers
介电击穿强度是用于大型高压气体时间投影室的气体和混合物的关键性能指标之一。本文实验研究了几种重要的时间投影室工作气体和气相绝缘体在100 mbar ~ 10 bar压力范围内的介质击穿强度，气隙尺寸为0.1mm ~ 10 mm，所表征的气体包括氩气、氙气、CO2、CF 4以及90-10氩-CH 4、90-10氩-CO2和99-1氩-CF 4的混合气体。我们开发了一个理论模型，高压击穿的微物理模拟的基础上，使用PyBoltz电子群Monte Carlo结果作为输入汤森和米克放电标准。该模型在高压下具有高度的预测性，显著优于传统的Paschen-Townsend和Meek-Raether模型。在较低的压力-时间-距离，汤森类模型是一个很好的描述惰性气体，而米克类模型提供了一个高度准确的预测绝缘气体。
2021-07-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Cryogenic digital data links for the liquid argon time projection chamber
在本文中，我们介绍了低温功能的组件的数据链的液体氩时间投影室（LArTPC），一个潜在的远地点探测器技术的长基线中微子实验（LBNE）。我们已经证实，LVDS驱动器可以在液氮温度（77 K）下以高达每秒1千兆比特的速度驱动20米CAT5E双绞线。我们已经验证了商用现成（COTS）串行器、激光二极管驱动器、激光二极管、光纤和连接器以及现场编程门阵列（FPGA）在77 K下继续运行。各种COTS电阻器和电容器已经在77K下进行了测试。我们所进行的所有测试表明，用于液氩时间投影室的低温数字数据链是有前途的。
2022-02-10 physics.ins-det
Characterization of two SiPM arrays from Hamamatsu and Onsemi for liquid argon detector
针对液氩探测器中紧凑型SiPM阵列及低温电子学设计不足的问题，本文开发了可在87 K下驱动1英寸4×4 SiPM阵列的低功耗读出系统，并系统测量了滨松与安森美两款阵列的关键性能，验证了设计可行性。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
Performance of VUV-sensitive MPPC for Liquid Argon Scintillation Light
日本滨松光子学公司（Hamamatsu Photonics K.K.）研制了一种新型的多像素光子计数器（MPPC），它对真空紫外光（波长λ < 150 nm）具有灵敏度。在早稻田大学低温实验室用液氮对新型MPPC的基本性能进行了测试。MPPC的击穿电压，电容和暗计数率的温度依赖性也进行了评估。此外，用241 Am α射线源对液氩（LAr）闪烁光（λ = 128 nm）的绝对光子探测效率（PDE）约为7%，不确定度为2%。基于这些基本的测量，新的MPPC的LAr探测器的暗物质搜索的可能应用进行了讨论。
2015-10-17 physics.ins-det
First Operation of a Resistive Shell Liquid Argon Time Projection Chamber -- A new Approach to Electric-Field Shaping
我们提出了一种新的技术，用于在时间投影室（TPC）中使用载碳聚酰亚胺箔的电场的成形。该技术允许TPC的有源体积附近的无源材料的最小化，并且因此能够减少源自放射性衰变或材料本身上的散射的背景事件。此外，箔的高且连续的电阻率限制了每单位面积的功率耗散，并最小化了在电场击穿的情况下损坏的风险。用称为“外壳”的电阻塑料薄膜结构代替传统的场笼，减少了TPC内的组件数量，因此减少了操作检测器时的潜在故障点。成功地测试了具有这种电阻性外壳和由相同材料制成的阴极的原型液氩（LAr）TPC，用于在高达约1.5 kV/cm的电场值下的长期操作。实验表明，利用这种新技术成功地在液化贵气探测器中产生和整形电场是可行的。
2019-03-29 hep-ex physics.ins-det
Radio Frequency and DC High Voltage Breakdown of High Pressure Helium, Argon, and Xenon
由于有可能将子离子从双β衰变事件引导到用于钡标记的单离子传感器，NEXT合作正在开发一项研发计划，以测试射频（RF）地毯在高压氙气中的离子传输。这将需要在比先前报道的更高压力下的状态下的毯式功能，这意味着相应地比现有系统中更大的电极电压。由于高压氙相对于低压氦（大多数现有RF毯装置中的工作介质）的更高的预测击穿强度，这种操作模式对于当代RF毯几何形状似乎是合理的。在本文中，我们提出了第一次测量的高压介质强度的氙气在高压下，并在相关的RF频率的离子传输（在10 MHz的范围内），以及新的DC和RF测量的高压氩气和氦气的介电强度在小间隙尺寸。我们发现击穿电压是与稳定的RF地毯操作给定的气体，压力，电压，材料和几何形状的利益。
2020-04-23 nucl-ex physics.ins-det
Suppression of electrical breakdown phenomena in liquid TriMethyl Bismuth based ionization detectors
有机液体为电离检测器提供了良好的性能。三甲基铋（TMBi）已被提议作为用于正电子发射断层成像的具有电荷和切伦科夫光子读出的探测器介质。在这项工作中，我们目前的研究，在不同的电场和不同的环境条件下的TMBi的处理，以找到适用的配置，在室温下抑制TMBi的电击穿。构建了具有两个填充有TMBi的电极的简单玻璃电池，并在不同的操作条件下进行了测试。在室温下约40毫巴的TMBi蒸气压和高达20 kV/cm的电场下在存在少量氧污染的情况下工作，我们发现在液体中形成放电通道和电流稳定增加。通过泵送进一步降低压力导致TMBi沸腾和自燃。消除氧污染导致TMBi在相同条件下仅分解。当在1巴的氩气气氛下操作该装置时，我们没有观察到高达20 kV/cm的场强的电势击穿。尽管如此，在存在少量氧污染的情况下，观察到nA范围内的波动电流，但没有分解或燃烧。我们从实验中得出结论，TMBi在室温下在1巴的纯氩气气氛中至少在高达20 kV/cm的电场强度下保持稳定以抵抗电击穿，这大概是因为防止了气态TMBi的形成。
2022-06-27 physics.ins-det physics.med-ph
SiPM behaviour under continuous light
本文报道了硅光电倍增器（SiPM）探测器在连续光下的性能。通常，SiPM的偏置电路有一个串联的电阻器，它可以保护传感器免受过高电流的影响。当SiPM在恒定光照下产生恒定电流时，该电阻会引入电压降。这降低了实际的SiPM偏置，然后降低了其对光的灵敏度。事实上，这种效应改变了所有相关的SiPM特征，包括电学（即击穿电压、增益、脉冲幅度、暗计数率和光学串扰）和光学（即光子检测效率）。为了正确地操作这样的设备，那么在各种照明水平下校准它们是基本的。在这项工作中，我们专注于大面积（$\sim$ 1~cm $^{2}$）六角SiPM S10943-2832（X）的滨松HPK生产的γ射线望远镜的相机与4米直径的镜子，称为SST-1 M。在室温下（T = 25 $^{\circ}$ C），每个传感器的光子数从3~MHz到5~GHz，我们对这种器件进行了表征。从这些研究中，一个模型的开发，以获得所需的参数，以纠正电压降的影响。该模型可以应用于例如分析由相机获取的数据以校正效果。实验结果还比较了玩具蒙特卡罗模拟，最后，提出了一种解决方案，以补偿电压降。
2019-11-25 hep-ex physics.ins-det
