Experimental study of THGEM detector with mini-rim
本文研究了具有小边缘（边缘小于10μm）的单、双THGEM探测器（5{ \times } 5cm ~ 2有效面积）的气体增益和能量分辨率。单、双THGEM探测器的最大增益分别可达5{ \times } 10 3和2{ \times } 10 5，而不同孔径和厚度的单、双THGEM探测器对5.9 keV X射线的能量分辨率变化范围为18%~ 28在大气压下，气体（氩气、氖气）和少量其它气体（异丁烷、甲烷）。
2011-05-20 hep-ex physics.ins-det
Ion detector for Accelerator Mass Spectrometry based on low-pressure TPC with THGEM readout
提出了一种利用低压TPC测量离子径迹距离的加速器质谱（AMS）离子鉴别新技术。作为原理的证明，开发了使用THGEM倍增器的具有电荷读出的低压TPC。TPC成功地记录了来自各种放射源的α粒子的轨迹。跟踪范围的测量具有很高的精度，达到2%的分辨率水平。利用这些结果和SRIM程序的模拟，结果表明，同量异位的硼和铍离子可以有效地分离在十西格玛水平。预计这一技术将在新西伯利亚AMS设施中应用于地质物体的定年，特别是新生代的地质年代学。
2019-09-30 nucl-ex physics.ins-det
Advances in Thick GEM-like gaseous electron multipliers. Part I: atmospheric pressure operation
厚宝石状（THGEM）气体电子倍增器是由标准的印刷电路板穿孔亚毫米直径的孔，蚀刻在他们的边缘。有效的气体倍增因子100000和10000000和快速脉冲在几纳秒上升时间尺度达到单和级联双THGEM元素，在大气压标准气体混合物与单光电子。高的单电子探测效率是在光子探测器结合THGEM和半透明的紫外线敏感的CsI光电阴极或反射的顶部THGEM面上沉积的，后者的好处是降低敏感性电离背景辐射。稳定的操作记录与光电子通量超过MHz/mm 2。讨论了这些简单而鲁棒的乘子的性质和一些潜在的应用。
2006-01-17 physics.ins-det
Investigations of a THGEM-based imaging detector
我们提出了我们最近的研究结果厚气体电子倍增器（THGEM）为基础的成像探测器原型。它由两个级联的100 x100 mm^2 THGEM电极组成，耦合到电阻阳极。事件位置用配备有离散延迟线和专用电子器件的2D双面读出电极记录。THGEM电极，由标准的印刷电路板和机械钻孔技术，0.4毫米厚的0.5毫米直径的孔间隔为1毫米。本地化分辨率约0.7毫米（半高宽）的测量与软X射线，在大气压Ar/CH 4操作的检测器，实现了良好的线性和均匀性。我们描述了成像探测器的布局，连续阳极2D读出系统和成像性能。THGEM具有许多潜在的应用，需要大面积成像探测器，具有高速率能力，单电子灵敏度和中等（亚毫米）的定位分辨率。
2007-12-26 physics.ins-det
First performance evaluation of a Multi-layer Thick Gaseous Electron Multiplier with in-built electrode meshes - MM-THGEM
我们描述了一种新的微图案气体检测器结构，包括一个多层孔型倍增器（M-THGEM）结合两个内置的电极网格：多网格THGEM型倍增器（MM-THGEM）。施加在各个电极之间的合适的电势差提供了MM-THGEM孔内的电离电子的有效收集和网格之间的大电荷雪崩倍增。不同于传统的空穴型倍增器（例如，气体电子倍增器-GEM、厚气体电子倍增器-THGEM等），其特征在于雪崩间隙内的可变（类偶极）场强，MM-THGEM中的电子很大程度上被在两个网格之间建立的强均匀场倍增，如在平行板雪崩几何结构中。孔内两个网格的存在允许捕获流回漂移区的大部分正离子。在Ar/（10%）CH_4和He/（10%）CO_2中，在标准的温度和压力条件下，用单个MM-THGEM进行单个光电子探测，气体增益超过10^5。当MM-THGEM与常规THGEM耦合并用作第一级联元件时，在He/（10%）CO2中最大可实现增益达到10^6以上，而在最佳探测器偏压配置的情况下，IBF接近1.5%。该IBF值比双GEM/THGEM检测器获得的IBF值低几倍（5-10%），并且与Micromegas检测器获得的性能相当。
2018-04-12 physics.ins-det
Gas Gains Over 10$^4$ and Optimisation using $^{55}$Fe X-rays in Low Pressure SF$_6$ with a Novel Multi-Mesh ThGEM for Directional Dark Matter Searches
本文提出一种新型两级多网ThGEM结构，在低压SF$_6$中实现高达约90000的稳定气体增益，较先前提高一个数量级，有利于方向性暗物质搜寻中NITPC对低能反冲核的探测灵敏度。
2023-11-17 physics.ins-det
A concise review on THGEM detectors
我们简要回顾了厚GEM（THGEM）的概念和属性，它是一个强大的，高增益的气体电子倍增器，经济地制造标准的印刷电路钻孔和蚀刻技术。其操作和结构类似于GEM，但具有5至20倍的扩展尺寸。毫米级的空穴尺寸导致良好的电子输运和大的雪崩倍增因子，例如在双THGEM级联的单光电子探测器中达到10^7。倍增器的材料、参数和形状可以根据应用定制;它可以在任何计数气体中工作，包括惰性气体，压力范围从1 mbar到几bar;最近证明了它在低温（LAr）条件下的工作。高增益，亚毫米空间分辨率，高计数率的能力，良好的定时性能和工业生产能力的大面积鲁棒探测器的可能性，铺平了道路，走向广泛的潜在应用，一些在这里简要讨论。
2008-07-13 physics.ins-det
Performance of prototype Dual Gain Multilayer Thick GEM with high-intensity heavy-ion beam injections in low-pressure hydrogen gas
本研究制备了用于大体积活性靶时间投影室的原型双增益多层厚GEM，在低压氢气中测试其高强度重离子束下的性能，实现两区增益独立调控，且高束流强度下增益偏移小于3%。
2023-05-12 nucl-ex physics.ins-det
Charge Amplification in Low Pressure CF4:SF6:He Mixtures with a Multi-Mesh ThGEM for Directional Dark Matter Searches
本文研究低气压 CF4:SF6:He 混合物中多网 ThGEM 的电荷放大，发现添加 He 后增益达 10^4，较 NID 混合物提升一个数量级，用于方向性暗物质探测。
2024-05-28 physics.ins-det
Imaging $^{55}$Fe Electron Tracks in a GEM-based TPC Using a CCD Readout
本文首次利用光学读出TPC和GEM/THGEM放大器件，在低压CF$_4$气体中实现了5.9 keV电子径迹的成像与能谱测量，为暗物质探测和X射线偏振测量提供了重要工具。
2020-04-24 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Recent advances with a hybrid micro-pattern gas detector operated in low pressure H2 and He, for AT-TPC applications
针对有源靶时间投影室（AT-TPC）中电荷粒子径迹读出的可能应用，研究了混合微图案气体探测器（MPGD）在纯低压氢气（H2）和氦气（He）中的工作特性和性能。该探测器由一个MICROMesh气体结构（MICROMEGAS）耦合到一个单或多级联厚气体电子倍增器（THGEM）作为前置放大级。本研究报告的有效增益依赖的混合MPGD在相关的压力（在200-760欧姆的范围内）为不同的检测器安排。本文的研究结果对低压低质量惰性气体雪崩机制的研究具有重要意义，特别是对核物理和核天体物理中主动靶时间投影室（TPC）MPGD端盖读出的应用具有重要意义。
2015-12-22 hep-ex physics.ins-det
Advanced technique for measuring relative length changes under control of temperature and helium-gas pressure
我们报告实现了一种先进的技术，用于测量相对长度的变化$ΔL/L$的毫米大小的样品下控制的温度（$T$）和氦气压力（$P$）。该系统是Manna等人描述的装置的扩展，Rev. Sci.仪器83，085111（2012），由两个$^4$氦浴低温恒温器组成，每个氦浴低温恒温器容纳压力单元和电容式温度计。温度可单独控制的压力传感器的互连开启了各种操作模式，以在温度和压力变化的情况下执行$ΔL/L$的测量。该装置的特殊特征包括以下可能性：（1）将压力增加到远超过外部压力储存器的值，（2）在温度扫描期间显著改善压力稳定性，（3）能够在压力降低和增加的情况下进行连续压力扫描，以及（4）同时测量压力传递介质氦$\varepsilon_{\mathrm{r}}^{\mathrm{He}}(T,P)$的介电常数，沿着与用于获取$ΔL(T,P)/L$数据相同的$T$ - $P$轨迹。的设置的性能被证明通过测量的相对长度变化$(ΔL/L)_T$在$T=180\,\mathrm{K}$单晶NaCl后，连续变化的压力范围内的$6\,\mathrm{MPa}\leq P \leq 40\,\mathrm{MPa}$。
2022-12-08 physics.ins-det
High pressure operation of the Photon-Assisted Cascaded Electron Multiplier
本文介绍了最近引进的光子辅助级联电子倍增器（PACEM）在高压氙气中的工作情况。PACEM是一种多步电子倍增器，其中在电子雪崩中产生的VUV闪烁用于信号传播：级联的第一元件中产生的VUV闪烁诱导从放置在第二元件的顶表面上的CsI光电阴极发射光电子。这些光电子通过电荷雪崩进一步倍增。放置在级联的第一和第二元件之间的金属网状电极完全阻挡它们之间的电荷转移。光学增益为103，实现了在氙在大气压下，下降到25，在3.3巴，施加电压为700和1100 V，分别。考虑到随后的电荷倍增，总增益高于用三重GEM和双THGEM获得的增益。
2008-07-31 physics.ins-det
High-resolution thermal expansion measurements under Helium-gas pressure
我们报告实现的电容式温度计，设计用于高分辨率测量的长度变化的材料的温度为1.4 K $\leq T \leq$ 300 K和静水压力$P \leq$ 250 MPa。氦气（$^4$ He）用作压力传递介质，确保流体静压条件。特别强调的是，在温度扫描期间，要保证良好的近似恒压条件。通过在压力$P \simeq$ 0.1 MPa（环境压力）和104 MPa下对蓝铜矿单晶Cu $_3$（CO $_3$）$_2$（OH）$_2$（准一维自旋S = 1/2海森堡反铁磁体）的热膨胀系数的测量来证明膨胀计的性能。结果表明，在这个系统中的磁相互作用的压力的强烈影响。
2012-11-05 cond-mat.str-el physics.ins-det
Pressure-Tunable Targets for Light Dark Matter Direct Detection: The Case of Solid Helium
本文提出利用静水压力调控固态氦的声子性质，通过第一性原理计算证明高压可显著提升其对轻暗物质的单声子探测能力，为进入更低暗物质质量区域提供了新的调控途径。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Experimental study of ultracold neutron production in pressurized superfluid helium
在饱和蒸汽压~ 20巴范围内，我们对超流氦中超冷中子（UCN）产生的压力依赖性进行了实验研究。中子速度选择器通过改变入射冷中子（CN）的波长，在3.5 ~ 10 μ m范围内分离出单声子和多声子过程。预测的压力依赖性UCN生产来自非弹性中子散射数据证实了单声子激发。对于基于多声子的UCN生产，我们发现对压力没有显著的依赖性，而根据非弹性中子散射数据的计算预测，在20巴相对于饱和蒸汽压增加43（6）%。从我们的数据中，我们得出结论，在典型的CN指南中，对超流氦施加压力不会增加整体UCN生产率。
2015-07-29 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of a gas detector prototype based on Thick-GEM for the MAGNEX focal plane detector
面向 NUMEN 项目升级 MAGNEX 焦平面探测器，开发并测试了基于 M-THGEM 电子倍增技术的新型低气压气体漂移室原型，通过 α 粒子源和重离子束测试表征了其电流、增益与离子反流特性。
2023-04-05 nucl-ex physics.ins-det
An ASME-Compliant Helium-4 Evaporation Refrigerator for the SpinQuest Experiment
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Colombo（科伦坡大学）
本文介绍了为费米实验室SpinQuest实验开发的符合ASME标准的高功率氦-4蒸发制冷机，记录了其合规设计方法，经调试证实满足热性能与安全目标。
2026-09-01 physics.ins-det
Helium-Xenon mixtures to improve topological signature in high pressure gas Xenon TPCs
在氙基双β衰变实验的框架内，我们提出了通过减少漂移电子的扩散来提高电致发光时间投影室（EL TPC）的背景抑制的可能性，同时保持几乎完整的纯氙EL TPC的能量分辨率。基于最先进的微观模拟，大量添加大约10%或15%的氦可以将横向扩散从纯氙的10.5 mm/$\sqrt{\mathrm{m}}$急剧降低到2.5 mm/$\sqrt{\mathrm{m}}$。纵向扩散保持在4 mm/ $\sqrt{\mathrm{m}}$左右。还进行了光产生研究。它们表明，这种变化引起的能量分辨率的相对变化不超过百分之几，这使得能量分辨率几乎没有变化。在氦气氛中使用光电倍增管的技术警告也详细讨论。
2018-12-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
New technique of ion identification in Accelerator Mass Spectrometry using low-pressure TPC with GEM readout
本文提出一种基于低压TPC与GEM读出的离子鉴别新技术，通过同时测量离子径迹长度和能量，可在AMS中有效分离10Be与10B等同量异位素，用于新生代地质定年。
2023-05-11 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
Electron Drift and Longitudinal Diffusion in High Pressure Xenon-Helium Gas Mixtures
本文报道了在1-9巴和电场强度为50-300 V/cm的条件下，纯氙气和氙气-氦气混合气体中电子的漂移速度和纵向扩散系数的新测量结果。在纯氙中，我们发现所有$E/P$的漂移速度和扩散系数都与世界数据非常吻合。然而，一个更大的值的纵向扩散系数比理论预测被发现在低$E/P$在纯氙，低于范围内的减少领域通常探测TPC实验。在$E/P$稍大的氙-氦混合气体中观察到类似的效应。氙氦混合气体中的漂移速度在理论上得到了很好的预测。虽然氙氦混合物中的纵向扩散被发现是大于预期的，外推的基础上测得的纵向扩散系数表明，使用氦添加剂，以减少氙气中的横向扩散仍然是一个很有前途的前景。
2019-06-26 nucl-ex physics.ins-det
MATLAB Simulations of the Helium Liquefier in the FREIA Laboratory
我们描述的模拟跟踪状态矢量的压力，温度和气体流量通过氦净化器在FREIA实验室。大多数组件，包括三路热交换器，都由矩阵表示，使我们能够跟踪整个系统的状态。唯一的非线性元件是焦耳-汤姆逊阀，其由状态变量的非线性映射表示。在CoolProp库的帮助下，考虑了焓和其他热力学量的实际属性。得到的方程组通过迭代快速求解，并显示出良好的协议与所观察到的LHe产率与液氮预冷。
2021-04-21 physics.ins-det
Methods to simplify cooling of liquid Helium cryostats
液氦被广泛使用，从医院到低温下的材料表征。许多低温实验需要液氦，特别是当振动隔离排除使用低温冷却器时，以及当需要冷却重型设备（如超导线圈）时。在这里，我们描述了通过消除高压瓶的使用、避免堵塞和提高加热和冷却速率来简化使用液氦所需的操作的方法。首先，我们展示了一种简单且成本非常低的方法，该方法将液氦从运输容器转移到低温恒温器中，该低温恒温器使用具有泵送和加压端口的手动泵，给出了大约每小时100升的液氦转移速率。第二，我们描述了一个封闭的循环回路的氦气冷却在外部的液氮浴，允许预冷的低温实验，而不插入液氮到低温恒温器，消除相关的问题，超导磁体周围的氮的存在。第三，我们展示了一个滑动密封组件和一个内部真空室设计，允许将大型实验插入液氦。
2019-01-19 physics.ins-det
Charge Amplification in Sub-atmospheric CF4:He Mixtures for Directional Dark Matter Searches
本文实验研究在低压 CF4 中添加 He 对单个 ThGEM 气体增益和能量分辨率的影响，以验证该混合气体用于方向性暗物质搜寻的可行性。
2024-02-23 physics.ins-det
An apparatus for studying electrical breakdown in liquid helium at 0.4 K and testing electrode materials for the SNS nEDM experiment
我们已经建立了一个装置，以研究直流电击穿在液氦中的温度低至0.4 K，在饱和蒸汽压和$\sim$ 600欧姆之间的压力。该装置可以容纳一组直径为12 cm的电极，在它们之间具有$1-2$ cm的间隙，并且可以向每个电极施加高达$\pm 50$ kV的电势。初步结果表明，在0.4K的宽压力范围内，在两个直径为12 cm的电抛光不锈钢电极之间的1cm间隙中施加超过100 kV/cm的电场是可能的。我们还测量了两个电极之间的电流。我们的初步结果，$I<1$ pA在45千伏，对应于一个下限的有效体积电阻率LHe的$ρ_V > 5\times10^{18}$ $Ω\cdot$厘米。这个下限比先前测量的界限大5倍。我们报告的设计，施工和操作经验的装置，以及初步结果。
2016-04-02 nucl-ex physics.ins-det
