Scintillation Balloon for Neutrinoless Double-Beta Decay Search with Liquid Scintillator Detectors
环境放射性是稀有衰变搜寻实验的主要背景，很难从探测器容器中完全去除这种杂质。我们提出了一个闪烁球作为液体闪烁体的活性容器，以确定这种不希望的放射性。根据我们的可行性研究，闪烁球使铋-钋序列衰变标记的效率为99.7%，假设Kamioka液体闪烁体反中微子探测器（KamLAND）型液体闪烁体探测器。这种利用来自钋的α射线的连续衰变的标记提高了对无中微子双β衰变的灵敏度，同时拒绝了来自铋的β射线背景。
2019-06-03 hep-ex physics.ins-det
The BiPo detector for ultralow radioactivity measurements
BiPo探测器的开发致力于测量SuperNEMO双β衰变源箔的208 Tl和214 Bi的极高放射性纯度。自2008年2月以来，一个名为BiPo-1的模块化原型，敏感表面积为0.8平方米，一直在Modane地下实验室运行。BiPo-1的目标是测量背景的不同成分，特别是组成探测器的塑料反射器的表面放射性纯度。数据收集的第一阶段致力于测量208 Tl的放射性纯度。经过一年多的本底测量，本文报道了该晶体的表面活度为A（~（208）Tl）= 1.5 \muBq /m ~ 2。考虑到该背景水平，具有3.25 m2活性表面积的较大BiPO 3检测器将能够以A（208 Tl）< 3-4 μBq/kg（90% C.L.）的所需灵敏度来鉴定SuperNEMO硒双β衰变箔的放射性纯度。六个月的测量。该探测器实际上正在建造中，将于2011年中期安装在Canfranc地下实验室。
2011-05-12 physics.ins-det
Detection limit of a lutetium based non-paralizable PET detector
研究了用于强子治疗质量控制的基于LYSO的在束PET原型的本征镥放射性对探测性能的影响。该放射性导致背景降低$β$ +信号的测量。特别是，它可以防止测量源自低活性$β$ +源的微弱信号。本文提出了一种方法来估计的最小$β$ +活动，可以测量任何采集时间考虑到不可扩展的死区时间的检测器。这种方法说明了与在束PET原型收集的实验数据。因此，本文中提出的结果是特定于该检测器。然而，该方法可以应用于其他环境中，或者应用于其他基于镥的PET探测器，或者甚至应用于受镥放射性影响的非PET探测器。死时间校正形式主义也可以用于一般缩放信号和背景产量在任何不可电离的检测器，甚至那些在其中的背景是不是由于固有的放射性的存在。
2020-01-27 physics.ins-det physics.med-ph
Evaluation of Compton scattering sequence reconstruction algorithms for a portable position sensitive radioactivity detector based on pixelated Cd(Zn)Te crystals
我们提出了广泛的模拟研究用于便携式光谱仪（COCAE）的发展，定位和识别放射源的能力，通过利用康普顿散射成像的康普顿序列重建的算法的性能。各种康普顿序列重建算法已经使用大量的模拟事件进行了比较。这些算法是基于康普顿运动学，以及统计测试标准，利用冗余信息的事件有两个或更多的光子相互作用的主动探测器的体积。最好的执行技术的效率估计为广泛的入射伽马射线光子从点状伽马源发射。
2010-11-11 nucl-ex physics.ins-det
Assay of low-background stainless steel by smelting for the neutrino experiment at Jinping
为保证超低本底的实验要求，本研究对冶炼不锈钢的放射性进行了全面的研究。在地面和/或中国锦屏地下实验室，通过辉光放电质谱（GDMS）和/或高纯锗探测器（HPGe）对原材料、阶段样品和商业样品进行了研究。定制的不锈钢样品的放射性水平与其他低本底实验中的水平相当。本文报告了锦屏中微子实验中所用材料的放射性水平的综合结果。
2017-11-06 hep-ex physics.ins-det
Production of ultra-low radioactivity NaI(Tl) crystals for Dark Matter detectors
闪烁NaI（Tl）晶体广泛用于各种实验应用。然而，为了用作暗物质（DM）探测器，这种晶体需要高水平的放射性纯度，这是通过标准工业技术无法实现的。其中一个主要的困难来自钾的存在，钾总是伴随着碱金属卤化物中的钠。另一方面，通过使用NaI（Tl）结晶的DAMA实验进行的可验证DM检测需要能够确认DM的存在或排除DAMA声明的可靠验证。因此，超低放射性NaI（Tl）晶体，特别是钾含量非常低的晶体，对于克服目前暗物质搜索的僵局是必不可少的。尽管如此，除了DAMA-LIBRA实验之外，迄今为止，还没有其他实验成功地用钾含量为ppb级的NaI（Tl）晶体建造探测器。本文介绍了用改进的Bridgman法制备超放射纯NaI（Tl）晶体的最新结果。设计了一种双壁铂坩埚技术，可靠性试验表明，从钾含量为10 ppb的NaI粉末开始，可以在直径为2和3英寸的NaI（Tl）晶体中获得5 ppb的钾。过量的钾被分离在所生长的晶锭的尾侧中，其中测量的钾浓度高于20 ppb。Bridgman法生长较大NaI（Tl）晶体的净化效果目前正在测试中。这项工作还报告了我们的碘化钠（铊）晶体的闪烁参数测量在一个专门的设置设想裸，吸湿性晶体。这项工作中报道的超低放射性NaI（Tl）晶体的可重复性和可靠性生产将有望刺激新的DM搜索实验的建设，无论如何，澄清有争议的DAMA-LIBRA结果。
2019-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Earth Radioactivity Measurements with a Deep Ocean Anti-neutrino Observatory
我们认为，探测器的大小，位置，深度，背景，和放射性纯度所需的中太平洋深海仪器，以实现双重目标，使一个明确的测量的电子反中微子通量由于铀和钍衰变从地球的地幔和核心，和测试的假设在地球的核心天然核反应堆。我们把日本KamLAND探测器的经验作为灵敏度和背景估计的基线。我们的结论是，足以完成这些任务的仪器应具有至少10千吨-年（kT-y）的曝光量，应放置在至少4公里的深度，可以位于夏威夷群岛附近（没有明显的背景），并应瞄准KamLAND放射性纯度水平，除了氡，它应至少提高100倍。在10 kT-y的曝光量下，我们应该可以测量地幔加地核的U/Th含量的24%。在多个海洋位置进行暴露以测试横向异质性是可能的。
2006-10-16 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Development and Flight Trial of a UAV-based Gamma Ray and Neutron Detection System for Large-Area Radioactivity Mapping and Source Activity Estimation
本研究开发了搭载基于SiPM的NaIL闪烁探测载荷的多旋翼无人机辐射探测系统，建立解析效率模型，通过室内试验验证可在0.5米内定位放射源且活度估算误差≤10%，为大面积高效低成本辐射监测提供方案。
2025-10-28 physics.ins-det
A Novel Low-Background Photomultiplier Tube Developed for Xenon Based Detectors
PandaX 与 Hamamatsu 合作研制 2 英寸低本底 R12699 PMT，显著降低放射性并保持低温高增益，适用于下一代液氙稀有事件探测。
2025-02-09 hep-ex physics.ins-det
Low-Background Monitoring Cameras for the Daya Bay Antineutrino Detectors
大亚湾反应堆中微子实验的目的是测量中微子混合角θ 13，其精度达到世界领先水平。该实验在距离中国大亚湾的六个反应堆400- 1900米处部署了相同的反中微子探测器。每台探测器都配有两台通用监控摄像机，以确保其安全施工、运输和运行。相机必须满足使用目标，同时满足对放射性、材料兼容性、干扰和可靠性的严格限制。本文介绍了该系统的设计、集成、操作和性能。
2012-06-14 hep-ex physics.ins-det
Implementation of a high-efficiency muon veto system for the GeSparK alpha-beta/gamma coincidence detector
本文为GeSparK α-β/γ符合探测器设计并实现由六个塑料闪烁体组成的高效μ子反符合系统，通过优化布置抑制宇宙线μ子本底，实测本底降低略低于93%。
2025-02-17 physics.ins-det
Phonon-mediated crystal detectors with metallic film coating capable of rejecting $α$ and $β$ events induced by surface radioactivity
声子介导的粒子探测器基于单晶，在毫开尔文温度下工作，用于中微子物理和暗物质搜索的稀有事件实验。一般来说，这些装置对粒子撞击点不敏感，特别是如果检测是由热声子介导的。在这封信中，我们证明，内部和表面之间的出色的歧视$β$和$α$事件可以通过涂覆一个薄的金属膜，连续或以网格的形式的晶面。涂层会影响粒子相互作用之后的声子能量下转换级联，从而导致接近薄膜事件的信号形状发生改变。基于矩形$20 \times 20 \times 10$ mm $^3$ Li $_2$ MoO $_4$晶体，在$20 \times 20$ mm $^2$面上涂覆有Pd标准金属膜（10 nm厚）和Al-Pd双金属层（100 nm-10 nm厚），证明了利用探测器对表面事件的有效识别。用发射$α$和$β$粒子的$^{238}$ U源测试辨别能力。表面事件被确定为能量沉积到毫米级的深度从涂层表面。利用这项技术，在寻找无中微子双β衰变的实验中，可以大大改善背景图。
2021-05-11 nucl-ex physics.ins-det
An Alternative Design for Large Scale Liquid Scintillator Detectors
由于光电倍增管（PMT）的固有放射性，需要将闪烁区与光电倍增管（PMT）分离，因此大规模液体闪烁体检测器的构造变得复杂。这通常使用丙烯酸或尼龙屏障来完成，其自身的活性也可以导致大量低能量（MeV）研究的基准检测体积的大幅减小，并且其构造对于较大的检测器体积变得越来越困难和昂贵。在这里，我们提出了一个初步的模拟研究的替代几何结构称为SLIPS（分层液体平面闪烁体），其目的是避免这种物理障碍，而不是使用层的疏脂液体分离光电倍增管的闪烁区域。
2022-04-19 hep-ex physics.ins-det
Characterization of field cage and cathode for low radioactivity operation with the CYGNO experiment
University of Coimbra（科英布拉大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；Laboratori Nazionali del Gran Sasso（格兰萨索国家实验室）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；Laboratori Nazionali di Frascati（弗拉斯卡蒂国家实验室）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Jagiellonian University, Doctoral School of Exact and Natural Sciences（亚捷隆大学）
CYGNO实验通过设计低放射性场笼和阴极，验证了低能核 recoil 探测技术的可扩展性和辐射纯度，重点测试了材料电性能和几何不对称性。
2026-04-28 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
The Radioactive Background of the JUNO Calibration System
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）
本研究针对JUNO校准系统的放射性本底展开全面分析，通过材料测量、模拟及原位数据验证，确认其总贡献小于76 mHz，满足设计要求，对反应堆反中微子测量无显著影响。
2026-08-20 hep-ex physics.ins-det
Radioactivity Backgrounds in ZEPLIN-III
我们研究电子和核反冲背景的放射性ZEPLIN-III暗物质实验在博尔比。液态氙WIMP靶中的低能电子反冲率为0.75 $\pm$ 0.05事件/kg/天/keV，这比第一次科学运行期间观察到的速率提高了20倍。能量和空间分布与组件级蒙特卡罗模拟预测的一致，传播实验中使用的材料测量的放射性污染的影响。预计中子弹性散射将产生3.05 $\pm$ 0.5核反冲，能量为5-50 keV/年，这意味着在1年数据集中预期0.4个事件，与否决探测器的实际信号接受反符合。不太明显的背景来源进行了讨论，特别是在未来的实验。这些包括来自康普顿电子和光电倍增管内部的$β$活动的切伦科夫光对闪烁脉冲的污染，这会增加闪烁响应的大小并降低闪烁响应的表观时间常数。另一个挑战是由多重散射$γ$ -在不产生电离的区域中具有一个或多个顶点的射线提出的。如果第一次运行中获得的分辨能力可以复制，ZEPLIN-III应该达到$\sim 1 \times 10^{-8}$ pb $\cdot$ year对标量WIMP-核子弹性截面的灵敏度，正如最初设想的那样。
2011-08-12 hep-ex physics.ins-det
Status of the Jiangmen Underground Neutrino Observatory
江门地下中微子观测站是一个多用途的中微子实验，旨在通过探测阳江和台山核电站的反应堆中微子，观测超新星中微子，研究大气，太阳中微子和地球中微子，并进行奇异搜索，在地下700米深处安装了一个2万吨级的液体闪烁体探测器，其能量分辨率为前所未有的3%（1 MeV）。本文介绍了实验的各个子系统，包括中心探测器、闪烁体内放射性在线调查系统、光电倍增管、否决探测器、刻度系统和台山反中微子观测站。该项目预计于二零二一年竣工。
2019-10-23 hep-ex physics.ins-det
Ultra-low radioactivity Kapton and copper-Kapton laminates
聚酰亚胺基材料，如Kapton，因其独特的电气和机械特性而广泛用于柔性电缆和电路。本研究旨在通过使用电感耦合等离子体质谱法测量$^{238}$ U、$^{232}$ Th和$^{nat}$ K水平，研究Kapton用于超低背景、稀有事件物理应用的放射性纯度。市售现成Kapton品种的测量值分别约为950 pg/g和120 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（1.2 $\times$ 10 $^4$和490 $μ$ Bq/kg），可作为许多当前和下一代超低背景检测器的重要背景源。这项研究发现，主要的污染是由于使用磷酸二钙（DCP），一个非必要的滑动添加剂添加在制造过程中。获得了不含DCP的替代Kapton材料，并确定其比分别具有12和19 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（150和77 $μ$ Bq/kg）的市售选项具有显著更高的放射纯性。发现生产的最低放射性版本（Kapton ELJ，含有粘合剂）含有单位数pg/g水平的$^{238}$ U和$^{232}$ Th，比市售现成选项清洁两到三个数量级。此外，获得了采用Kapton ELJ作为绝缘体的覆铜聚酰亚胺层压板，并且显示出分别在8.6和22 pg/g $^{238}$ U和$^{232}$ Th（110和89 $μ$ Bq/kg）下是非常纯的。
2019-10-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Spectroscopic performance evaluation and modeling of a low background HPGe detector using GEANT4
本研究对印度IIT Ropar的低本底HPGe探测器装置开展性能评估，基于GEANT4模拟建立80.9-1408 keV能区响应模型，模拟与实验结果93%置信度下吻合，提升了环境基质中天然放射性核素的探测限。
2023-08-22 physics.ins-det
Characterisation of Silicon Photomultipliers for Liquid Xenon Detectors
硅光电倍增器（SiPMs）被认为是一种固态传感器，在使用液体氙（LXe）作为辐射检测介质的实验中可替代光电倍增管。其主要要求是对来自LIGHTE的178 $\,$ nm的真空紫外闪烁光进行单光子探测，具有高分辨率和高探测效率以及低噪声率。对暗物质和双β衰变研究的进一步要求是所有成分的放射性水平都要超低，包括基底和冷电子器件。在这里，我们描述了我们在氮气中在110-300 $\,$ K温度范围内对Hamamatsu 6 $\times$ 6 $\,$ mm $^2$ SiPM的表征，以及在172 $\,$ K和185 $\,$ K的冷氮气中的长期测量。在我们介绍了实验装置，数据采集方案和分析方法之后，我们展示了单光子响应，增益与偏置电压的关系，以及暗噪声和相关噪声率。我们证明了在低温下的长期稳定性，并得出结论，SiPM阵列是有前途的候选人，在液体氙探测器的光电传感器阵列。此外，我们研究了放射性的原料SiPM材料与γ谱仪和电感耦合等离子体质谱仪，并得出结论，SiPM是适合用于低本底实验。
2018-10-21 physics.ins-det
The Design and Technology Development of the JUNO Central Detector
本文针对JUNO中心探测器在20千吨液体闪烁体、3%@1MeV能量分辨率和低本底等严格要求下的设计与技术难题，提出了35.4 m球形有机玻璃容器加不锈钢支撑结构的方案，并解决了低本底材料、节点聚合、变形控制及辅助系统等关键工程挑战。
2024-07-04 hep-ex physics.ins-det
The GAP-TPC
世界范围内已经进行了几项实验，目的是在超灵敏、低背景探测器中观察由WIMP散射靶核引起的低能核反冲。在过去的几十年里，为寻找WIMP形式的暗物质而设计的惰性液体探测器在提高灵敏度和设定最佳极限方面非常成功。大尺寸（多吨级）液氩实验的发展所面临的关键问题之一是缺乏可靠的和低本底的低温光电倍增管：其固有的放射性，成本和边界性能在87 K排除他们作为一个可能的候选人的光电传感器。本文提出了一种全新的液态氩基探测器的概念：盖革雪崩光电二极管时间投影室（GAP-TPC），该探测器在探测器的剩余放射性、能量和空间分辨率、光和电荷收集效率等方面进行了优化
2016-01-06 physics.ins-det
Study of the effects induced by lead on the emulsion films of the OPERA experiment
OPERA的中微子振荡实验是基于乳胶云室（ECC）的使用。在OPERA ECC中，核乳胶膜作为非常高精度的跟踪探测器与铅板交错，为中微子相互作用提供了一个巨大的目标。我们报告的研究有关乳剂和铅之间的接触发生的影响。低放射性铅是必需的，以尽量减少乳胶中的背景径迹的数量，并在中微子事件的重建中实现所需的性能。据观察，添加其他化学元素的铅，以改善机械性能，可能会显着增加乳剂上的放射性水平。为了选择具有良好机械性能的铅合金和适当的包装技术，以具有足够低的有效放射性，进行了详细的研究。
2008-05-02 physics.ins-det
Characterization of the QUartz Photon Intensifying Detector (QUPID) for Noble Liquid Detectors
暗物质和双β衰变实验要求探测器材料中的放射性极低。为此，加州大学洛杉矶分校和滨松光子学公司开发了QUartz光子增强探测器（QUPID），这是一种基于混合雪崩光电二极管（HAPD）的超低背景光电探测器，完全由超净合成熔融石英制成。在这项工作中，我们提出了QUPID的基本概念和测试测量的QUPID从第一条生产线。在Gran Sasso的Gator设施进行的放射性筛查表明，QUPID安全地满足了蒙特卡罗模拟设定的下一代零背景实验的低放射性污染要求。在氙闪烁波长处，QUPID在室温下的量子效率> 30%。在低温下，QUPID的漏电流小于1 nA，全局增益为10^5。在这些条件下，光电阴极和阳极显示> 95%的线性度，阴极高达1 μ A，阳极高达3 mA。光电阴极和收集效率在整个表面上均匀到80%。与单光子计数能力并行，QUPID具有良好的时序响应：1.8 +/- 0.1 ns上升时间，2.5 +/- 0.2 ns下降时间，4.20 +/- 0.05 ns脉冲宽度和160 +/- 30 ps渡越时间扩展。QUPID还在液体氙环境中进行了测试，并观察到来自57 Co和210 Po放射源的闪烁光。
2011-07-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Development of an array of HPGe detectors with 980% relative efficiency
新物理学的兴起推动实验寻找越来越罕见的相互作用。因此，探测器需要提高灵敏度和特异性，并且必须对材料进行筛选，以确定其是否具有天然存在的、产生背景的放射性。此外，用于筛选的探测器必须接近物理搜索探测器本身的灵敏度，从而激励能够进行物理搜索和背景筛选的探测器的迭代开发。我们报告的设计，安装和性能的一种新型的，低背景，14元素的高纯锗探测器命名为CAGe（CUP阵列锗），安装在阳阳地下实验室在韩国。
2020-09-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Investigation of radioactivity-induced backgrounds in EXO-200
本文研究EXO-200实验中放射性β和γ本底的位置与强度，并与建造前后的放射性检测结果对比，为当前实验及下一代吨级nEXO探测器提供本底理解依据。
2015-07-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Identification of the anomalous fast bulk events in a p-type point contact germanium detector
p型点接触锗探测器的超低探测阈值、超低本征本底和优异的能量分辨率对于稀有事件的研究具有重要意义，特别是对于探测直接的暗物质相互作用、相干弹性中微子-核散射和无中微子双β衰变。在CDEX-1B探测器中观察到具有极快上升时间的异常体事件。本文提出了一种利用脉冲波形模拟和重构源实验信号从体事例中提取快体事例的方法。校准数据和由固有放射性产生的X射线分布证实，快体在钝化层附近经历了一次撞击。这种锗探测器的性能表明，它能够单次击中体空间分辨率，从而提供了一种背景去除技术。
2022-09-21 hep-ex physics.ins-det
NEWS : a new spherical gas detector for very low mass WIMP detection
本文首先介绍了一种新概念球形气体探测器的主要特点及其工作原理。非常低的能量阈值，这样的探测器导致其潜在的性能暗物质粒子搜索，特别是低质量的WIMP的调查：原始方法的能量和基准体积校准和背景排斥的描述和获得的初步结果与低放射性的原型运行在Alumatoire Souterrain德Modane（“Frejus”实验室）。典型的预期灵敏度在截面的低质量WIMP的也示出，并简要讨论了其他应用。
2014-01-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
The Micromegas detector of the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。探测器由低放射性材料制成，工作效率高，在没有屏蔽的情况下，本底抑制率很低（5 x 10^-5计数/keV/cm^2/s）。
2007-02-22 physics.ins-det
Capability of detecting low energy events in JUNO Central Detector
江门地下中微子观测站（JUNO）是一个旨在确定中微子质量序和探测中微子振荡基本性质的实验项目。JUNO中心探测器是一个球形液体闪烁体探测器，直径为35.4米，配备约18，000个20英寸光电倍增管。用普通多重触发器可以很容易地达到0.5MeV的触发阈值，满足测量中微子质量有序的要求。然而，进一步降低探测太阳中微子和超新星中微子的触发阈值至关重要。提出了一种复杂的触发方案，通过降低低能放射性和暗噪声符合的水平来实现低能量阈值。采用新的触发方案，通过详细的探测器模拟，对不同类型源的中心探测器的事件率进行了仔细研究。结果表明，如果能很好地控制液体闪烁体中$^{14}$ C的浓度，触发阈值可降低到0.2 MeV，甚至0.1 MeV。
2019-12-04 hep-ex physics.ins-det
Development of Low Radioactive Molecular Sieves for Ultra-Low Background Particle Physics Experiment
本研究开发了用于超低本底粒子物理实验的低放射性分子筛。制造的MS为4A型。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的浓度分别为约57和198 mBq/kg，通过应用高纯锗（HPGe）测量来测量。$^{226}$ Ra和$^{232}$ Th的放射性分别比市售产品降低约99%和97%。此外，用针式氡探测器测得的MS滤片的氡射出率约为2.1mBq。该质谱仪有望从需要低放射性的惰性气体中去除杂质，如暗物质搜索实验。
2020-01-07 physics.ins-det
Gross beta determination using a scintillating fiber array detector for drinking water
为实现对饮用水中放射性活度的实时监测，研制了一套光纤阵列总β测量系统。该探测器由1,096根光纤组成，光纤的两端连接一个光电倍增管，它们被放置在一个不锈钢槽中。对检测器的工作电压、本底计数率和稳定性等参数进行了测试，并以氯化钾标准溶液对检测效率进行了标定。经实验，本探测器的本底计数率为38.31 cps，对$β$粒子的探测效率为0.37 cps/Bq/L，无需预浓缩，100 min内即可达到对$β$粒子1.0 Bq/L的探测限。
2017-07-18 physics.ins-det
Detecting Low-Energy Interactions and the Effects of Energy Accumulation in Materials
我们假设，由于放射性和其他来源，在材料中积累的能量的雪崩式释放可以在暗物质粒子搜索和低能量阈值探测器中产生寄生背景。我们探索这一假设使用已发表的数据低能量背景探测器和可用的凝聚态物理信息的激发，缺陷，和高能分子，可以存在于材料中。
2021-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
The milliQan Experiment: Search for milli-charged Particles at the LHC
最近，有人提出要寻找LHC产生的毫荷电粒子。该实验名为milliQan，预计将获得对质量在0.1 - 100 GeV范围内的$10^{- 1} - 10^{-3}e$电荷的灵敏度。该探测器由3个80 cm长的塑料闪烁体阵列组成，由PMT读出。它将安装在距离LHC CMS相互作用点33米的现有隧道中，并有17米的岩石屏蔽来抑制光束背景。2017年秋季，在计划的地点安装了一个1%规模的探测器“演示器”，以研究实验的可行性，重点是了解各种背景源，如材料的放射性，PMT暗电流，宇宙射线和束流诱导背景。来自演示器的数据为了解背景和优化整个探测器的设计提供了一个独特的机会。
2018-10-15 hep-ex physics.ins-det
Development of a low-background HPGe detector at Kamioka Observatory
本文报道神冈观测站新安装的超低本底HPGe探测器，其本底计数率较2016年首台同规格探测器降低约25%，并介绍了屏蔽配置、刻度验证、本底变化及样品放射性测量结果。
2023-12-04 physics.ins-det
Low background techniques for the Borexino nylon vessels
Borexino是一种用于探测低能太阳中微子的有机液体闪烁体地下探测器。实验必须满足极其严格的低背景要求。薄尼龙球形闪烁体密封容器必须满足清洁度和低放射性水平，在探测器内仅次于闪烁体本身。总体而言，检测器的基准体积中来自血管的背景必须保持在每天一个事件或更好的水平。的要求，设计选择，从实验室测试的结果，并已通过，以满足这一目标的制造技术。还讨论了在Borexino探测器内安装容器期间采取的预防措施的细节。
2005-03-31 physics.ins-det
Background Rejection in Highly Pixelated Solid-State Detectors
高度像素化的固态探测器在识别和抑制天然放射性背景方面具有出色的能力。我们提出的背景识别策略的DAMIC实验，采用硅电荷耦合器件寻找暗物质。DAMIC已经证明能够从硅靶中的$^{32}$ Si、$^{238}$ U和$^{232}$ Th衰变链中分离和测量每个$β$发射体的活性。赛琳娜中微子实验将采用类似的策略，该实验将采用混合非晶$^{82}$ Se/CMOS成像器来执行$ββ$衰变和太阳中微子的光谱学。我们提出了建议的实验策略，赛琳娜实现零背景在100吨年的曝光。
2022-12-09 nucl-ex physics.ins-det
Development of low-background photomultiplier tubes for liquid xenon detectors
我们成功地研制了一种新的光电倍增管（PMT）与3英寸直径，凸形光电阴极，R13111。其突出特点是性能好、放射性超低。凸形光电阴极实现了大的光子接收和良好的时间分辨率。通过三个因素实现了低放射性：（1）玻璃材料是使用低放射性污染材料合成的;（2）光电阴极是用$^{39}$富钾生产的;（3）真空密封使用最纯的铝材料。因此，每个R13111 PMT仅含有约0.4 mBq的$^{226}$ Ra、小于2 mBq的$^{238}$ U、0.3 mBq的$^{228}$ Ra、2 mBq的$^{40}$ K和0.2 mBq的$^{60}$ Co。我们还检查并解决了在几个旧型号中观察到的氢气进入PMT的固有泄漏。因此，我们成功地开发出一种PMT，具有低背景，大角度接受高收集效率，良好的定时分辨率，和长期稳定的操作。这些特征对于寻找标准模型之外的罕见事件的实验是非常理想的，例如暗物质粒子相互作用和无中微子双β衰变事件。
2020-08-18 physics.ins-det
Customized calibration sources in the JUNO experiment
本研究为JUNO中微子探测器定制了激光校准系统与四种放射性γ源，实现高精度时间同步和宽能量覆盖，并验证其放射性与杂质泄漏风险满足实验要求。
2024-12-18 hep-ex physics.ins-det
The SNO+ experiment physics goals and background mitigation
SNO+实验的主要物理目标是寻找无中微子双β衰变（0 $νββ$），这是一种罕见的过程，如果被探测到，将证明中微子的马约拉纳性质，并提供关于中微子质量绝对尺度的信息。其他物理学目标包括研究太阳中微子，核反应堆的反中微子和地球的天然放射性以及超新星中微子。它位于SNOLAB（加拿大）地下深处实验室，将重复使用SNO探测器。2017年初，在运行带有闪烁体的探测器之前，已经开始了探测器完全充满水的短期阶段。本文详细介绍了SNO ~+对0 $νββ$衰变的灵敏度以及其它物理目标。对于这些大体积液体闪烁体实验至关重要的是约束来自放射性衰变的低能背景的能力。还提出了减轻这些影响的方法。
2017-04-21 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A low background Micromegas detector for the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。由于其良好的空间和能量分辨率以及在探测器构造中使用的低放射性材料，该探测器有效运行并实现了非常低水平的背景抑制（$5\times 10^{-5}$计数keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$）。在实验的第二阶段（2005-2007年），将对探测器进行升级，增加一个屏蔽装置并包括聚焦光学系统。这些改进应允许优于两个数量级的背景抑制。
2005-10-28 physics.ins-det
Developing a $μ$Bq/m$^{3}$ level $^{226}$Ra concentration in water measurement system for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory
本文为江门中微子实验研制了一套灵敏度达6.0 μBq/m³的水中²²⁶Ra浓度测量系统，用于满足超纯水灌注液体闪烁体时²²⁶Ra浓度低于50 μBq/m³的要求，并给出了EWII超纯水的实测结果。
2024-02-21 hep-ex physics.ins-det
Measurement of Optical Attenuation in Acrylic Light Guides for a Dark Matter Detector
丙烯酸是暗物质和中微子探测器中用于光导、透明容器和中子屏蔽的常见材料，在目标体积和光电探测器之间创建中间介质。丙烯酸在可见光谱内具有低吸收并且具有高的中子俘获截面。光电探测器中的天然放射性是低本底探测器的本底中子的主要来源，这使得使用丙烯酸作为屏蔽和本底降低材料具有吸引力。为了测试丙烯酸的光学特性，我们测量了来自四个不同制造商的十四个丙烯酸样品的透射率和衰减长度。在375 nm和632 nm之间的五个不同波长下评价样品。我们发现，所有样品在大于550 nm的波长下具有优异的透射率。发现透射率在550 nm以下降低。正如预期的那样，与UV透射样品相比，UV吸收样品在425 nm以下的透射率急剧下降。我们报告的三个最短波长的衰减长度进行比较，并讨论如何评价丙烯酸在MiniCLEAN单相暗物质探测器中的使用。
2014-01-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Lowering the radioactivity of the photomultiplier tubes for the XENON1T dark matter experiment
滨松开发了低背景、VUV敏感的3英寸直径光电倍增管R11410，用于使用液体氙作为靶材料的暗物质直接探测实验。我们提出的结果，从共同努力之间的XENON合作和滨松公司生产的XENON 1 T暗物质实验的高放射性纯光电传感器（版本R11410-21）。在介绍了光电传感器及其组件之后，我们给出了光电倍增管生产中使用的单个材料的放射性污染测量的方法和结果。然后，我们讨论了所采取的策略，以减少各种PMT版本的放射性。最后，我们详细介绍了从筛选216管超低背景锗探测器的结果，以及它们对预期的电子和核反冲背景的XENON 1 T实验的影响。
2015-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of the Hamamatsu R11410-10 3-Inch Photomultiplier Tube for Liquid Xenon Dark Matter Direct Detection Experiments
为了满足基于双相TPC的下一代暗物质探测器的要求，滨松与加州大学洛杉矶分校密切合作，开发了R11410-10光电倍增管。在这项工作中，我们提出了在该设备上进行的详细测试。高QE（>30%）伴随着低暗计数率（0.3 PE时为50 Hz）和高增益（10^7）以及良好的单PE分辨率。一项全面的筛查测量活动正在进行中，而制造商报价的放射性为20 mBq/PMT。这些特性表明R11410-10特别适用于即将推出的零背景液体氙探测器。
2012-08-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Dark Matter Detection Capabilities of a Large Multipurpose Liquid Argon Time Projection Chamber
液态氩时间投影室计划在美国高能物理中微子计划的未来中发挥核心作用。特别是，这种探测器技术将成为4万吨深地下中微子实验（DUNE）的基础。在本文中，我们作为一个出发点的双相位远探测器设计提出的DUNE实验，并询问需要什么样的变化，让四个10 kt模块之一，是敏感的重弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质。我们表明，控制背景和使用低放射性氩，这可能是商业上的时间尺度，随着光检测的显着增加，一个沙丘样模块提供了一个有竞争力的WIMP检测灵敏度，特别是以上的暗物质质量为100 GeV。
2020-09-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Snowmass 2021 White Paper: The Selena Neutrino Experiment
由耦合到硅互补金属氧化物半导体（CMOS）有源像素阵列用于电荷读出的非晶硒（aSe）的电离目标层制成的成像设备是中微子物理学的有前途的技术。固态靶的高空间分辨率为寻找无中微子$ββ$衰变和使用$^{82}$ Se的电子中微子（$ν_e$）光谱学提供了无与伦比的天然放射性背景抑制。在本白皮书中，我们总结了大型成像探测器的广泛科学计划，该探测器具有10吨重的$^{82}$ Se靶。我们回顾了探测器技术，并概述了正在进行的研究计划，以实现这一实验。
2022-03-16 physics.ins-det
Background model of Phoswich X-ray detector on board small balloon
我们进行了详细的建模的phoswich闪烁体X射线探测器中观察到的背景计数在气球高度，用于天文观测，在船上的小型科学气球。在Geant 4仿真环境中，采用蒙特卡罗模拟技术，从各种可能的源估计探测器背景。银河系宇宙射线与大气核相互作用产生的高能粒子和辐射是这种探测器的背景计数（在正常太阳条件下）的主要来源。然而，由于高能粒子和探测器中存在的天然放射性污染物的相互作用，探测器材料中的宇宙成因或感应放射性也会对探测器本底产生重大影响。我们考虑了地球大气层和磁层的详细三维模型来计算气球高度的辐射环境，并部署了探测器的适当质量模型来计算探测器中的本底计数，计算结果满意地解释了探测器在30 km高度观测到的本底（大气层深度：11.5 $g/cm^{2}$）在气球飞行实验期间，从地磁纬度14.5 $^{\circ}$ N附近的位置。
2021-12-15 astro-ph.IM physics.ins-det
The NEWS-G detector at SNOLAB
新的实验与球体-气体（NEWS-G）合作旨在实现$\mathrm{sub-GeV/c^{2}}$弱相互作用大质量粒子（WIMP）检测使用球形正比计数器（SPC）。SPC是依赖于具有单个电离电子能量阈值的电离的气体检测器。用于直接暗物质搜索的最新一代SPC已于2021年安装在加拿大的SNOLAB。本文详细介绍了NEWS-G实验制作过程中涉及的不同过程。本文还概述了缓解策略，不同组件的放射性测量，以及用于量化和解决探测器背景的诱导背景事件率的估计。
2023-01-05 physics.ins-det
13C(alpha,n)16O background in a liquid scintillator based neutrino experiment
天然放射性的α可以与原子核相互作用并发射出中子。该反应为基于液体闪烁体（LS）的中微子实验提供了背景。在LS探测器中，α来自238 U，232 Th和210 Po衰变链。对于掺钆LS（Gd-LS）探测器，α也来自227 Ac。核13 C是碳的天然组分，富含LS。背景速率和光谱应该仔细地从中微子候选者中减去。本文叙述了中子产额和能谱的计算，并对不确定度进行了估计。这些结果对许多现有的中微子实验和未来的LS或Gd-LS实验都是相关的。
2014-02-12 nucl-ex physics.ins-det
Some considerations about cosmogenic production of radioactive isotopes in Ar as target for the next neutrino experiments
LAr TPC技术的概念是一种优秀的跟踪量热计探测器，将用于下一代中微子实验。在这类探测器中，发射的闪烁光和电离产生的电荷都用于探测和识别初级粒子的特性。放射性背景的减少、对放射性来源和产生机制的了解以及信号特征的增加，提高了大型探测器的灵敏度以及区分与探测器相互作用的各种粒子的能力。在这种情况下，背景的宇宙起源或不同物质的激活变得更加重要。以μ子俘获和中子诱发反应为背景源，讨论了Ar中宇宙成因反应诱发的放射性。所考虑的核反应的模拟截面得到使用TMENS和EMPIRE代码，突出这些核代码的结果之间的相似性和差异，并与现有的一些实验数据的一致性水平。
2017-12-12 physics.ins-det
Simulation of background reduction and Compton depression in low-background HPGe spectrometer at a surface laboratory
高纯度锗探测器非常适合分析样品的放射性。为了降低环境本底，在探头外安装了低活度铅和无氧铜屏蔽γ射线，最外面安装了塑料闪烁体屏蔽宇宙射线，并安装了反康普顿探测器以提高峰康比。利用GEANT 4工具，并考虑到探测器的详细描述，我们优化的探测器的尺寸，以达到设计指标。利用一组在用HPGe谱仪的实验数据与模拟结果进行了比较。对于新型HPGe探测器的模拟，考虑到BGO晶体的厚度和反符合效率的不同，模拟结果表明，BGO晶体的最佳厚度为5.5cm，当反符合效率为0.85时，40 K的峰康比可提高到1000。作为本底模拟，15 cm无氧铜加10 cm铅可以将环境γ射线降低到0.0024cps/100cm ~ 3Ge（50 keV ~2.8MeV），约为环境本底的10 ~（-5）。
2014-10-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Quantitative U/Th deposition and cleanliness control strategies in the JUNO site air
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；INFN Milano Bicocca and Università di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部和米兰比可卡大学）
JUNO通过洁净室管理和激光监测实现超低U/Th沉积，确保探测器清洁度达到10^-17 g/g
2026-03-04 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched Powder Sample for an AMoRE Crystal Material by using Fourteen High-Purity Germanium Detectors
先进钼基稀有工艺实验第二阶段将在200公斤钼基晶体中寻找100 Mo的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。为了在100 Mo的双β衰变Q值的能量范围内实现零本底水平，AMoRE晶体中的放射性污染水平应该是低的。使用富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末来生长AMoRE晶体。一个屏蔽阵列的14个高纯度锗探测器与70%的相对效率每个用于测量的背景活动在一个样品的9.6公斤的粉末。位于阳阳地下实验室的CAGe探测器系统旨在测量天然放射性同位素或宇宙成因核素（如228 Ac，228 Th，226 Ra，88 Y和40 K）的低水平放射性。粉末样品中228 Ac和228 Th的活度分别为0.88 \pm 0.12 mBq/kg和0.669 \pm 0.087 mBq/kg。测量226 Ra的活性为1.50 \pm 0.23 mBq/kg。~（88）Y放射性活度为0.101 \pm 0.016 mBq/kg。40 K活性为36.0 \pm 4.1 mBq/kg。
2020-09-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
