Direct dark matter searches with the full data set of XMASS-I
本文利用XMASS-I单相液氙探测器1590.9天全数据集，在多个分析阈值和靶体积下开展WIMP暗物质直接探测，给出不同质量WIMP的散射截面上限，并通过年度调制、Migdal效应和轫致辐射分析扩展了低质量区域的探测灵敏度。
2023-09-01 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Search for inelastic WIMP nucleus scattering on $^{129}$Xe in data from the XMASS-I experiment
本文利用神冈天文台的XMASS单相液体氙探测器所获得的数据，研究了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）在同位素$^{129}$上的非弹性散射。在我们的探测器的正中心使用包含41 kg LIPO4的受限体积，我们在165.9天的数据中没有观察到显著的过量事件。我们的背景减少使我们能够得到我们的限制，而不明确减去其余的事件是兼容的背景预期，并得出，例如，50 GeV的弱相互作用的上限，其非弹性截面的$^{129}$在90%的置信水平上的pb。
2014-04-29 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Search for sub-GeV dark matter by annual modulation using XMASS-I detector
通过在单相液体氙探测器XMASS中寻找年调制信号，对质量在亚GeV区域（0.32-1 GeV）的暗物质（DM）进行了搜索。伴随着韧致辐射的非弹性核散射被用来搜索到1千电子伏的电子等效能量。所用数据的有效期为2.8年（日历时间为3.5年），总接触量为2.38吨-年。没有观察到显著的调制信号，并且为DM-核子截面设置了0.5 GeV下$1.6 \times 10^{-33}$ cm $^2$的90%置信水平上限。这是研究韧致辐射效应介导的DM的第一个实验结果。此外，搜索DM的质量在多GeV的区域（4-20 GeV）进行了较低的能量阈值比以前的分析XMASS。弹性核散射被用来搜索下至2.3 keV的核反冲当量能量，并在8 GeV的上限为2.9 $\times$ 10 $^{-42}$ cm $^2$。
2018-12-22 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Search for neutrinoless quadruple beta decay of $^{136}$Xe in XMASS-I
利用曝光量的$\rm 327\; kg \times 800.0 \; days$，用液体氙探测器XMASS-I对$^{136}$氘的无中微子四重β衰变进行了研究。基于闪烁衰减时间常数的脉冲形状鉴别用于区分包括信号的$γ$ -射线和$β$ -射线，以提高搜索灵敏度。从精确背景评估的能谱拟合中未观察到显著的信号过量，并且我们在90 $\%$置信水平下将半衰期的下限设定为3.7 $\times$ 10 $^{24}$年。这是$^{136}$介子无中微子四重β衰变的第一个实验约束。
2022-08-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A direct dark matter search in XMASS-I
日本神冈天文台使用地下单相液体氙探测器搜寻暗物质，特别是弱相互作用大质量粒子（WIMP）。我们已经使用了705.9活天的数据在基准体积包含97公斤的液体氙在中心的检测器。数据简化后，基准体积中的事件发生率为${\rm (4.2 \pm 0.2) \times 10^{-3} \, day^{-1}kg^{-1} keV_{ee}^{-1}}$，在${\rm 5 \, keV_{ee}}$，信号效率为${\rm 20\%}$。所有剩余的事件都与我们的背景评估一致，大多数“错误重建事件”源自探测器内表面内衬铜板中的$^{210}$ Pb。在$90\%$置信水平下，对于WIMP质量为${\rm 60 \, GeV/c^{2}}$，获得的自旋无关WIMP-核子截面的上限为${\rm 2.2 \times 10^{-44} \, cm^{2}}$，这是单相液体氙探测器结果中最严格的极限。
2018-12-25 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Scintillation Efficiency for Low-Energy Nuclear Recoils in Liquid-Xenon Dark Matter Detectors
我们进行了理论研究的闪烁效率在低能量区域的液体氙暗物质探测器的关键。我们开发了一个计算机程序来模拟反冲氙核在液态氙中的级联过程，并计算了原子碰撞引起的核猝灭效应。我们使用从实验数据外推到低能区的电子阻止本领，并考虑到电子逃逸的影响，从电子-离子对复合使用广义的Escheras-Imel模型拟合闪烁数据。我们的结果与中子散射的实验结果吻合得很好，并且当反冲能量低于3 keV时，该结果迅速消失。
2013-10-09 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Search for dark matter in the form of hidden photons and axion-like particles in the XMASS detector
如果隐藏的光子和类轴子粒子是在早期宇宙中以非热的方式产生的，那么它们就是冷暗物质的候选者。我们使用XMASS探测器的800个实时数据对这两种玻色子进行了搜索，基准体积中有327公斤的液体氙。没有观察到明显的信号，因此，我们设置约束的$α' / α$参数相关的动力学混合的隐藏的光子和耦合常数$g_{Ae}$的轴子粒子的质量范围从40至120 keV/ $c^2$，导致在$α' / α< 6 \times 10^{-26}$和$g_{Ae} < 4 \times 10^{-13}$。这些限制是迄今为止直接和间接检索得出的最严格限制。
2018-11-19 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Understanding the Enhancement of Scintillation Light in Xenon-Doped Liquid Argon
测量惰性气体中的闪烁光是粒子物理中的一项重要探测技术。许多稀有事件的搜寻，如中微子束实验、无中微子双β衰变和暗物质搜寻，都使用氩基探测器。在液态氩中，加入少量氙可提高光产额，氙的加入量为$\sim 10 - 1000$ ppm。一般的增强机制和其途径，通过之间的能量转移氩和氙准分子是众所周知的，然而，吸收的重要性，氩准分子发射的原子氙还没有得到充分的认识。这种吸收显著降低了市售氩气中的光产率，氩气中含有痕量（$\rm \sim 0.1$ ppm）氙。添加$\sim 10$ ppm的少量氙掺杂剂恢复了这种损失的光，导致光产率比未掺杂的氩增加约两倍。在本文中，我们介绍了一个模型的光产生的氙掺杂氩，包括吸收和再发射，并比较它的光发射的时间依赖性在氙掺杂氩的测量。
2022-07-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Direct dark matter search by annual modulation in XMASS-I
通过使用XMASS（一种单相液体氙探测器）寻找由于地球绕太阳旋转而产生的年度调制信号，对暗物质进行了搜索。用于分析的数据为359.2活日乘以2013年11月至2015年3月期间累积的832 kg暴露量。当我们假设弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质与靶核发生弹性散射时，得到了在8 GeV/c $^2$下WIMP-核子散射截面的不相容上限4.3 $\times$ 10 $^{-41}$ cm $^2$，并排除了在$\sim$ 10 $^{-40}$ cm $^2$下6 ~ 16 GeV/c $^2$范围内几乎所有的DAMA/LIBRA允许区.一个简单的调制分析的结果，没有假设任何特定的暗物质模型，但包括电子/ $γ$事件，显示出轻微的负振幅。对于零假设，两次独立分析获得的$p$值分别为0.014和0.068。获得了90%的C.可用于测试各种模型的上限。这是第一次广泛的年度调制搜索探测这一地区的曝光相当于DAMA/LIBRA。
2016-05-26 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Pulse shape study of the fast scintillation light emitted from xenon-doped liquid argon using silicon photomultipliers
掺氙液氩已被提出作为闪烁探测器中纯液氩的良好替代物。在这项研究中，我们报告的时间分布的氙掺杂液氩发射的闪烁光的测量与摩尔浓度高达1600 ppm。一个紧凑的设置已经开发了这项研究，与硅光电倍增器（SiPM）作为光传感器和$^{210}\mathrm{Po}$和$^{90}\mathrm{Sr}$作为闪烁源。一个有效的模型的基础上的灭磁过程已被开发来描述的数据。结果表明，氙掺杂的液态氩是一种良好的快速闪烁体，可以用来代替四苯基丁二烯（TPB）的方式，保留其通过脉冲形状鉴别（PSD）的粒子识别的能力。
2021-02-22 hep-ex physics.ins-det
Improved search for two-neutrino double electron capture on $^{124}$Xe and $^{126}$Xe using particle identification in XMASS-I
我们利用XMASS-I探测器800.0天的数据，对发射两个中微子的$^{124}$和$^{126}$两个核上同时捕获两个$K$壳层电子进行了改进的搜索。本文提出了一种利用闪烁时间曲线区分$γ$ -射线/ $X$ -射线或双电子俘获信号与$β$ -射线背景的新方法。当将观察到的能谱与预期信号和背景拟合时，未发现显著信号。因此，我们将$^{124}$和$^{126}$半衰期的最严格下限分别设定为$2.1 \times 10^{22}$和$1.9 \times 10^{22}$年，置信水平为90%。这些限值比以前报告的值提高了4.5倍。
2018-04-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Using $^{22}$Na and $^{83{\rm m}}$Kr to calibrate and study the properties of scintillation in xenon-doped liquid argon
我们用$^{22}$ Na光源测量了掺氙浓度从165 ppm到10，010 ppm的液氩中闪烁光的性质。详细讨论了掺氙液氩中的能量传递过程，建立了一种新的波形模型，并对平均波形进行了拟合。给出了掺氙液氩中闪烁光子的时间分布和TPB发射的时间分布。氙掺杂的量由质量流量控制器控制，质量流量控制器通过还原气体分析仪校准，以确保氙浓度准确。此外，首次在掺氙液氩探测器中成功地实现了$^{83{\rm m}}$ Kr作为定标源的试验。通过比较$^{22}$ Na和$^{83{\rm m}}$ Kr的光产额，可以得出结论，在41.5 keV至511 keV的范围内，闪烁效率几乎相同。
2020-10-26 hep-ex physics.ins-det
Impact of xenon doping in the scintillation light in a large liquid-argon TPC
氙掺杂液氩的使用是大型纯液氩TPC的一种有前途的替代方案。掺氙液氩不仅增强了光的产生，减轻了由于杂质而可能造成的抑制，而且增加了闪烁光的波长，扩大了有效的瑞利散射长度，改善了检测均匀性。ProtoDUNE Dual-Phase是一个300吨有效体积的LAr TPC，是深层地下中微子实验（DUNE）的原型，DUNE是一个用于长基线中微子振荡研究、中微子天体物理学和核子衰变研究的双站点实验。Protodune Dual-Phase在欧洲核子研究中心用纯液态氩和氙掺杂液态氩收集宇宙μ介子数据一年多。将介绍闪烁光中氙的存在的影响及其与纯液氩数据的比较。这些结果是感兴趣的任何未来的大型LAr TPC。
2021-09-13 hep-ex physics.ins-det
Search for bosonic superweakly interacting massive dark matter particles with the XMASS-I detector
玻色子超弱相互作用大质量粒子（super-WIMPs）是暖暗物质的候选者。当氙原子吸收了这样的玻色子后，这些候选的暗物质将在探测器中储存相当于其静止质量的能量。这是第一个直接探测实验，探索40至120 keV质量范围内的矢量超级WIMP。使用165.9天的数据，在41 kg的基准质量中没有观察到显著超出背景的情况。目前对矢量超弱相互作用粒子的限制排除了这样的粒子构成所有暗物质的可能性。信号的缺失也提供了对赝标超WIMP与电子的耦合常数的最严格的直接约束。利用探测器中$10^{-4}$ kg $^{-1}$ keV $_{ee}^{-1}$ day $^{-1}$水平的低背景，实现了前所未有的灵敏度。
2014-08-21 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
Search for two-neutrino double electron capture on $^{124}$Xe with the XMASS-I detector
双电子俘获是一种罕见的核衰变过程，其中两个轨道电子同时被俘获在同一个核中。双中微子模的测量将为核矩阵元的计算提供新的参考，而无中微子模的观测将证明轻子数破坏。利用XMASS-1型液体氙探测器收集的165.9天的数据，对$^{124}$氙的双中微子双电子俘获进行了研究。未观察到显著超过背景值，我们将半衰期下限设定为$4.7 \times 10^{21}$年，置信水平为90%。获得的极限排除了部分理论预期。在90%的置信水平下，我们得到了$^{126}$双中微子双电子俘获半衰期的下限为$4.3 \times 10^{21}$年。
2016-05-26 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A Dual-phase Xenon TPC for Scintillation and Ionisation Yield Measurements in Liquid Xenon
一个小规模的两相（液体/气体）氙时间投影室（Xurich II）已在苏黎世大学设计、建造并投入运行。其主要目的是研究能量低于50 keV的液态氙中粒子相互作用的微观物理，这与使用氙作为靶材料的稀有事件搜索有关。在这里，我们详细描述了检测器，其相关的基础设施，以及为处理和分析数据而开发的信号识别算法。我们提出了新仪器的第一个特征与校准数据从内部83 m-Kr源。零场光产额分别为15.0和14.0光电子/keV，在9.4 keV和32.1 keV，在1 kV/cm的电子漂移场的相应值分别为10.8和7.9光电子/keV。在这些能量下的电荷产率为28和31电子/keV，其中每一个电子提取到气相中的比例闪烁产率为24个光电子，电子寿命为200 $μ$ s。相对能量分辨率，$σ/E$，分别为11.9%和5.8%，在9.4 keV和32.1 keV，使用闪烁和电离信号的线性组合。我们得出结论，在各种电场的电子漂移速度的测量，并比较这些文献值。
2017-12-22 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
The DireXeno Experiment -- Measuring Correlated Scintillation Signatures in Liquid Xenon
我们提出了一种探测器装置，DireXeno（DIFFERENAL氙），旨在测量液体氙闪烁的空间和时间特性，以非常高的精度。闪烁的性质对于暗物质和无中微子双β衰变实验是至关重要的，然而涉及的复杂微观物理限制了理论预测。我们将探讨闪烁发射在光发射中表现出相关性的可能性，如超辐射，这取决于相互作用的类型。闪烁光的这种性质可以为背景抑制以及方向性测量打开新的窗口。我们提出的技术设计和概念驱动它，并证明统计处理将使检测各向异性的光子少至10%。我们展示了调试运行的结果，其中探测器在稳定的条件下运行了44天以上。不同PMT中单个光子的时间分辨率被测量为$\lesssim1.3$ ns FWHM，对应于$\lesssim0.55$ ns（1 $σ$）。
2020-06-01 nucl-ex physics.ins-det
Development of low radioactivity photomultiplier tubes for the XMASS-I detector
XMASS-I是一种单相液体氙探测器，其目的是直接探测暗物质。为了实现探测器所需的低本底要求，在XMASS原型探测器中使用的R8778光电倍增管的基础上，开发了一种新型的具有六边形窗口的光电倍增管（PMT）R10789。我们检查了许多组成材料的放射性。在开发过程中，对放射性降低的最大贡献来自杆和倍增电极支架。玻璃柄更换为可伐合金柄，陶瓷支架更换为石英支架。R10789是滨松光子公司的第一个型号。K.该公司采用这些材料用于低本底目的，并为进一步降低PMT中的放射性迈出了开创性的一步。用锗探测器测量显示1.2 $\pm$ 0.3 mBq/PMT的$^{226}$ Ra，小于0.78 mBq/PMT的$^{228}$ Ra，9.1 $\pm$ 2.2 mBq/PMT的$^{40}$ K，和2.8 $\pm$ 0.2 mBq/PMT的$^{60}$公司。在本文中，放射性的详细信息，连同我们的筛选方法和PMT的组成部分。
2019-01-29 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Gamma Ray Spectroscopy with Scintillation Light in Liquid Xenon
由γ射线照射液体氙产生的闪烁光由两个浸没在液体中的Hamamatsu R9288光电倍增管（PMT）检测。UV光反射器材料PTFE用于优化光收集效率。该探测器具有6个光电子/keV（pe/keV）的高光产额，可有效探测Co-57的122 keV γ射线谱线，能量分辨率为（8.8+/-0.6）%（sigma）。对于能量在662 keV和122 keV之间的伽马射线，通过去除仪器波动，从液体氙闪烁光中估计可实现的最佳能量分辨率约为6-8%（sigma）。
2006-08-04 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
First time-resolved measurement of infrared scintillation light in gaseous xenon
本研究首次实现气态氙红外闪烁光的时间分辨测量，搭建纳秒分辨率的红外-紫外同步测量装置，测得红外光产额与紫外相当，明确脉冲的快慢成分及杂质、压强的影响，为氙基探测器研发提供支撑。
2023-06-09 hep-ex physics.ins-det
Scintillation and Ionization Responses of Liquid Xenon to Low Energy Electronic and Nuclear Recoils at Drift Fields from 236 V/cm to 3.93 kV/cm
本文报道了在236 V/cm ~ 3.93 kV/cm的不同漂移场下，利用具有高能量和位置分辨率的三维灵敏液氙时间投影室，对低能电子（约3--7 keV $_{ee}$）和核反冲（约8--20 keV $_{nr}$）在液氙中的闪烁和电离产额的新测量结果。我们测量的信号响应核反冲同意从NEST模型的预测。然而，我们测量的电子反冲电离（闪烁）产额始终高于（低于）从NEST模型约5 e $^-$ /keV $_{ee}$（ph/keV $_{ee}$）在所有扫描的漂移场。新的复合参数的基础上的Mesquas-Imel盒模型来自我们的数据。由于以前缺乏对液态氙中低能电子反冲的闪烁和电离产额的精确测量，我们的新测量提供了迄今为止最好的可用数据，覆盖了与暗物质搜索相关的液态氙探测器在不同漂移场的低能区。
2015-07-14 hep-ex physics.ins-det
Scintillation and optical properties of xenon-doped liquid argon
液态氩（LAr）是粒子物理学和稀有事件研究中常用的探测介质。LAr闪烁光探测的挑战在于其短发射波长、长闪烁时间和短衰减长度。已知向LAr中添加少量氙可改善闪烁和光学性质。我们提出了一个表征活动的氙掺杂液氩（XeDLAr）的目标氙浓度范围从0到300 ppm的质量，包括测量的光电子产率$Y$，有效的三重态寿命$τ_3$和有效衰减长度$λ_\mathrm{att}$。测量是在地下低温氩设施，SCARF，1吨（XeD）LAr测试台在慕尼黑大学的浅地下实验室（UGL）。这三个闪烁和光学参数，同时观察到一个单一的设置，传奇液氩监测装置，LLAMA。液相和气相中的实际氙浓度用用于氙研究的杂质检测器IDEFIX（质谱仪设置）确定，并且证实成功掺杂。在最高掺杂浓度下，我们发现$Y$加倍，$τ_3$减少十倍至$\sim$ 90 ns，$λ_{att}$增加十倍至超过6 m。
2021-12-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Transmission of xenon scintillation light through PTFE
聚四氟乙烯（PTFE），也称为特氟龙，是一种常见的材料，用于建设液体氙探测器，由于其高反射率的真空紫外闪烁光的氙。我们目前的传输测量PTFE的氙闪烁光的峰值发射波长为175 nm。不同厚度的PTFE盘以两种设置安装在光电传感器的前面。一个充满气态氙，另一个充满液态氙。在室温下用气态氙装置进行的测量产生$λ= \bigl(350{{}^{+60}_{~-0}}{}\,{\mathrm{(sys)}}\,\pm\, 50\,{\mathrm{(stat)}}\bigr)\,\mathrm{μm}$的透射系数。这被认为是在协议中使用液体氙装置所作的观察。
2020-07-21 physics.ins-det
Detection of Scintillation Light of Liquid Xenon with a LAAPD
本文报道了用大面积雪崩光电二极管在液体中首次观测到α粒子和γ射线引起的液体氙闪烁现象。用5.5 MeV α粒子和511 keV γ射线分别测量了10%的能量分辨率（FWHM）和小于1 ns的符合时间分辨率（FWHM）。氙闪烁光（波长178 nm）的光电二极管的量子效率估计为~ 100%。
2002-03-05 physics.ins-det
Calibrating the scintillation and ionization responses of xenon recoils for high-energy dark matter searches
基于液体氙的直接探测暗物质实验最近扩大了他们的搜索范围，包括高能量的核反冲事件的有效场论暗物质和非弹性暗物质相互作用模型的动机，但很少有氙反冲校准100千电子伏以上。在这项工作中，我们测量的闪烁和电离产额氙反冲高达426千电子伏。该实验使用14.1 MeV中子在紧凑的液体氙时间投影室中散射氙，并产生39 keV和426 keV之间的准单能氙反冲。我们报告的氙反冲响应和它们的电场依赖性反冲能量高达306 keV，由于低事件统计和相对温和的场依赖性，在较高的能量下的产额值被报告为平均值的氙响应电场之间的0.2-2.0 kV/cm。这一结果将使基于氙的暗物质实验，以显着增加其高能量暗物质的灵敏度，包括能源领域，以前无法访问，由于缺乏校准。
2022-10-28 hep-ex physics.ins-det
Ionization and scintillation of nuclear recoils in gaseous xenon
在电致发光时间投影室中同时观测到了氙在14巴压力下的核反冲产生的电离和闪烁。中子从放射性同位素$α$ -Be中子源被用来诱导氙核反冲，并观察到的反冲光谱进行了比较，一个详细的蒙特卡罗采用估计的电离和闪烁产率的核反冲。的能力，区分电子和核反冲使用的比率电离初级闪烁证明。这些结果鼓励进一步研究在气相中使用氙作为暗物质直接探测实验中的探测介质。
2014-09-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurements of proportional scintillation and electron multiplication in liquid xenon using thin wires
液体氙中的比例闪烁在直接暗物质探测领域具有很好的应用前景，可能允许更简单、更灵敏的探测器。然而，目前对这一现象的基本特性及其实际使用准则的了解有限。我们在这里报告测量的比例闪烁光发射的液体氙周围细导线。使用直径为10 $μ$ m的镀金钨丝获得了每个漂移电子的$287^{+97}_{-75}$光子的最大比例闪烁增益。电子倍增和比例闪烁的阈值分别测量为$725^{+48}_{-139}$和$412^{+10}_{-133}$ kV/cm。比例闪烁的阈值与之前发表的结果非常一致，而电子倍增阈值则代表了一种新颖的测量方法。首次获得了一套完整的参数，为实际应用的电子倍增和比例闪烁过程中的液体氙。
2014-11-10 physics.ins-det
Scalability, scintillation readout and charge drift in a kilogram scale solid xenon particle detector
我们报告了一个示范的可扩展性的光学透明的氙在固相用作粒子探测器以上的公斤级。我们采用液氮冷却的低温恒温器结合氙净化和冷却系统来测量闪烁光输出和电子漂移速度从固相和液相的氙。利用一套适用于低温应用的高量子效率光电倍增管测量密封放射源的闪烁光输出。我们观察到，在固相中的光子量减少相比，在液相中。我们使用传统的时间投影室系统来测量电子漂移时间在一公斤的固体氙和观察到更快的电子漂移速度在固相氙相比，在液相中。
2014-10-23 physics.ins-det
Absorption of Scintillation Light in a 100 $\ell$ Liquid Xenon$γ$ Ray Detector and Expected Detector Performance
正在为保罗·谢勒研究所的MEG实验研制一个800升液体氙闪烁$γ$射线探测器，该实验将寻找$μ^+\to\mathrm{e}^+γ$衰变。氙的闪烁光被杂质吸收可能会限制这种探测器的性能。我们使用有效体积为372 × 372 × 496 mm $^3$的100 L原型来研究闪烁光吸收。我们已经开发了一种方法来评估光的吸收，从光的弹性散射，通过测量宇宙射线和$α$源。通过使用合适的纯化技术，已经实现了长于100 cm的吸收长度。利用蒙特卡罗模拟估计了光吸收对能量分辨率的影响。
2004-07-07 hep-ex physics.ins-det
Ionization and scintillation response of high-pressure xenon gas to alpha particles
高压氙气在基础物理学和应用物理的各种应用中是一种有吸引力的检测介质。本文研究了10巴气压下氙气的电离和闪烁探测特性。为此，我们使用的α粒子源的NEXT-DEMO时间投影室，大规模的原型的NEXT-100无中微子双β衰变实验，在三个不同的漂移电场配置。我们测量电离电子的漂移速度和纵向扩散，并将我们的结果与基于纯氙上的电子散射截面的预期进行比较。此外，两种类型的测量解决电离和闪烁产率之间的连接进行。一方面，我们观察到，第一次在氙气中，大事件的电离和闪烁信号之间的相关波动，类似于已经观察到的液体氙。另一方面，我们研究了平均闪烁和电离产额的场依赖性。这两种类型的测量可能揭示的机制，电子-离子复合在氙气的高度电离粒子。最后，通过比较NEXT-DEMO中α粒子和电子的响应，我们没有发现α粒子在氙气中产生的初级闪烁光猝灭的证据。
2013-05-21 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Feasibility of Liquid-phase Xenon Proportional Scintillation for Low-energy Physics
针对双相氙TPC气隙技术挑战及单电子本底问题，研究验证纯单相液氙TPC的比例闪烁能力，证实其仍可区分电子与核反冲，且S2后单电子本底大概率与液-气界面无关。
2024-08-03 hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency of liquid xenon for nuclear recoils with the energy down to 5 keV
在反冲能量从140 keV到5 keV的范围内，测量到液体氙对核反冲的闪烁效率几乎是恒定的。反冲效率与γ射线效率的平均比值为0.19 ± 0.02。
2005-12-15 physics.ins-det physics.space-ph
Detection of liquid xenon scintillation light with a Silicon Photomultiplier
研究了用硅光电倍增器探测液体氙闪烁光的可行性。SiPM在小体积的纯锂中操作，在-95摄氏度下，用内部Am-241 α源照射。在此温度下，SiPM的增益估计为1.8 × 10^6，偏置电压为52 V。基于设置的几何形状，SiPM的量子效率估计为22%，波长为178 nm。SiPM的低过量噪声因子、高单光电子探测效率和低偏置电压使它们成为液体氙探测器的光电倍增管（PMT）的有吸引力的替代UV光子探测设备，特别是对于需要非常低的能量探测阈值的实验，例如中性伴子暗物质搜索。
2005-01-26 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Impact of extreme ultraviolet radiation on the scintillation of pure and xenon-doped liquid argon
X-ArT合作组利用硅光电倍增管发现氩原子态发射的长寿命极紫外谱线可增强纯及氙掺杂液氩闪烁光产额，建立综合模型并探讨其与杂散电子关联，为优化惰性液体探测器性能奠定基础。
2025-04-25 hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency and ionization yield of liquid xenon for mono-energetic nuclear recoils down to 4 keV
液态氙（LIPE）是一种用于探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式的暗物质的实验的优良材料。低能量检测阈值对于灵敏的WIMP搜索是必不可少的。对低能核反冲的相对闪烁效率（Leff）和电离产额的理解仅限于能量低于10 keV的情况。在本文中，我们提出了新的测量，扩展到4千电子伏的能量，发现Leff随能量的降低而降低。我们还测量了闪烁效率的淬火由于电场在LIGO，发现没有显着的字段依赖性。
2010-01-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the scintillation resolution in liquid xenon and its impact for future segmented calorimeters
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所（IFIC），西班牙科学委员会与瓦伦西亚大学）；Donostia International Physics Center, BERC Basque Excellence Research Centre（多诺西亚国际物理中心，巴斯克卓越研究中心）；Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), Centro Mixto CSIC - Universitat Politècnica de València（分子成像仪器研究所（I3M），西班牙科学委员会-巴伦西亚理工大学混合中心）；Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada (IUMPA), Universitat Politècnica de València（纯数学与应用数学大学研究所（IUMPA），巴伦西亚理工大学）
本文测量了液氙中仅记录闪烁光时的能量分辨率，发现其接近理论预期值，表明液氙闪烁探测器在分段 calorimeters 中具有竞争力。
2026-04-16 hep-ex physics.ins-det
Measurement of scintillation from proportional electron multiplication in liquid xenon using a needle
本研究提出在液氙中使用针状高压电极替代细线，成功演示了正比电荷倍增与次级闪烁产生，为开发大型单相双读出时间投影室电极结构奠定重要里程碑。
2024-01-04 physics.ins-det
Performance of a Large Area Avalanche Photodiode in a Liquid Xenon Ionization and Scintillation Chamber
用大面积雪崩光电二极管（LAAPD）探测了α粒子、电子和γ射线在液体氙（LXe）中产生的闪烁光。测量α闪烁产率作为施加的电场的函数。我们估计LAAPD的量子效率为45%。来自零电场下的光测量的最佳能量分辨率对于来自Bi-207的976 keV内转换电子为7.5%（sigma），并且对于来自Am-241的5.5 MeV α粒子为2.6%（sigma）。用于这些测量的检测器也作为网格电离室操作以测量电荷产额。我们证实，在LC 10中使用LAAPD不会引入抑制自由电子漂移的杂质。
2005-02-14 astro-ph nucl-ex physics.ins-det
Reflectance of Polytetrafluoroethylene (PTFE) for Xenon Scintillation Light
气态和液态氙粒子探测器正被用于许多应用，包括暗物质搜索和无中微子双β衰变实验。聚四氟乙烯（PTFE）通常用于这些探测器中，既作为电绝缘体又作为光反射体，以提高闪烁光子的探测效率。然而，氙在真空紫外波长区域（175 nm）中发射，其中PTFE的反射特性不充分已知。在这项工作中，我们报告测量PTFE的反射率，包括其角分布，氙闪烁光。研究了由不同工艺（挤出、膨胀、刮削和压制）制造的PTFE的各种样品。用包括镜面反射和漫反射的物理模型解释数据。对于VUV光，这些样品获得的反射率范围为约47%至66%。还测量了含氟聚合物，即ETFE、FEP和PFA。
2009-10-06 physics.ins-det
Scintillation decay-time constants for alpha particles and electrons in liquid xenon
了解液体氙闪烁和电离过程是非常感兴趣的，以改善当前和未来的探测器的分析方法。在本文中，我们调查的闪烁过程的动力学激发$\mathcal{O}$（10 keV）电子从$^{83m}$氪源和$\mathcal{O}$（6 MeV）$α$ -粒子从$^{222}$ Rn源，两者混合的氙靶。单光子采样方法用于记录光子到达时间，以获得对于约0.8 V/cm至1.2 kV/cm之间的不同施加电场的对应时间分布。能量和场的依赖性的信号中观察到的结果进行了讨论。
2022-11-04 physics.ins-det
Measurement of the refractive index and attenuation length of liquid xenon for its scintillation light
在一次实验中测量了液体氙对本征闪烁光（178nm）的衰减长度和折射率。得到的衰减长度值为364 ± 18 mm，折射率为1.69 ± 0.02。这两个值都是在170 ± 1 K的温度下测量的。
2003-07-08 physics.ins-det physics.optics
Secondary Scintillation Yield in Pure Xenon
在室温下工作的气体正比闪烁计数器中，研究了氙的二次闪烁产额与闪烁区电场的关系。一个大面积的雪崩光电二极管用于读出的VUV二次闪烁产生的气体，连同5.9 keV的X射线直接吸收在光电二极管。后者被用作参考，用于确定由闪烁脉冲产生的载流子的数量，从而确定撞击光电二极管的VUV光子的数量。闪烁放大参数的值为140光子/kV。所得结果与室温下用蒙特卡罗模拟和玻尔兹曼计算所预测的结果以及低温下饱和氙蒸气的结果一致，比以前在室温下测得的结果高出一倍左右。
2007-02-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Simultaneous reconstruction of scintillation light and ionization charge produced by 511 keV photons in liquid xenon : potential application to PET
为了评估用于正电子发射断层成像的液体氙探测器的性能，我们研究了由511 keV光子在小型原型探测器中产生的闪烁光和电离电荷。用大面积雪崩光电二极管检测闪烁光，而电离电子在漂移高达3 cm后收集在装有低噪声电子器件的阳极上。研究了操作条件作为电场的函数。通过结合闪烁光和电离电荷信号实现了<10%（FWHM）的能量分辨率。研究了闪烁光与电离信号之间的关系。为了优化未来的探测器设计，对波动的来源进行了分析。
2009-06-22 physics.ins-det physics.med-ph
Operation of a dual-phase xenon detector with wavelength sensitivity from ultraviolet to infrared
本研究运行一台170–1700 nm灵敏的双相氙时间投影室，观测并分析液体闪烁和气体电致发光相关的红外信号，表明其可提升信号识别与本底排除。
2025-07-25 hep-ex physics.ins-det
Angular dependence of columnar recombination in high pressure xenon gas using time profile of scintillation emission
氙气中柱状复合的角度依赖性，如果观察到低能核径迹，可以用于方向敏感的暗物质搜索。我们测量了闪烁和电离研究柱状复合5.4 MeV α粒子在高压气体探测器充满8大气压氙。由于复合光子在去激发发射后几个$μ$ s发射，闪烁光子被分离为快和慢分量。快分量不依赖于轨道相对于漂移电场的角度，另一方面，当轨道与电场对齐时，慢分量增加。结果表明，可以从闪烁时间轮廓重建相对于电场的轨迹角。
2018-06-04 astro-ph.IM physics.ins-det
The Electric Field Dependence of Single Electron Emission in the PIXeY Two-Phase Xenon Detector
双相氙探测器被广泛应用于银河系暗物质粒子的实验研究中。在这些探测器中，单电子背景在瞬时闪烁和成比例闪烁信号之后的起源还没有完全理解，尽管近年来已经取得了进展。本文描述了在Yale双相氙时间投影室中，${}^{83m}Kr$校准事件中的单电子本底及其与漂移场和提取场的相关性。测量了由Fowler-Nordheim（FN）效应引起的单电子本底，并对其电场依赖性进行了量化。由瞬时闪烁和比例闪烁引起的栅极和杂质的光电离也对单电子背景有贡献。
2021-12-17 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
Investigating the slow component of the infrared scintillation time response in gaseous xenon
本文通过延长测量时间窗口至约3 μs，研究了常压室温气态氙中α粒子红外闪烁的慢成分，确定其衰减时间约850 ns，并测得光产额(6347 ± 22 (stat) ± 400 (syst)) ph/MeV，同时排除电子漂移或复合发光的贡献。
2024-01-17 hep-ex physics.ins-det
A Study of the Scintillation Induced by Alpha Particles and Gamma Rays in Liquid Xenon in an Electric Field
本文研究了α粒子和γ射线在液态氙中产生的闪烁与外加电场的关系。对于能量约为200 keV的后向散射伽马射线，发现闪烁光子的数量随着场强的增加而减少64+/-2%。因此，发现α粒子和γ射线之间的脉冲形状辨别能力随着场的增加而减小，但在较高场下保持非零。
2005-02-07 physics.ins-det
New Measurement of the Relative Scintillation Efficiency of Xenon Nuclear Recoils Below 10 keV
液态氙是直接暗物质实验中的一种重要探测介质，用于寻找由夸克与弱相互作用粒子弹性散射产生的低能核反冲。现有的两个测量的相对闪烁效率低于20千电子伏的核反冲导致不一致的外推在较低的能量。这导致了不同的能量尺度，从而导致了液体氙暗物质探测器的灵敏度范围。我们报告了一个新的测量的相对闪烁效率低于10千电子伏的液体氙闪烁探测器，优化最大的光收集。该探测器的内表面的95%以上装有光电倍增管，对于122 keV伽马射线，闪烁产率为19.6光电子/keV电子当量。我们发现，5千电子伏的核反冲的相对闪烁效率为0.14，保持恒定的这个值高达10千电子伏。对于更高的能量反冲，我们测量到的值约为20%，与以前报道的数据一致。根据这一新的测量结果，XENON 10实验的自旋无关的WIMP-核子截面的结果（假设相对闪烁效率为0.19），对于质量为100 GeV/c $^2$的WIMP，从$8.8\times10^{-44}$ cm $^2$变为$9.9\times10^{-44}$ cm $^2$，对于质量为30 GeV/c $^2$的WIMP，从$4.4\times10^{-44}$ cm $^2$变为$5.6\times10^{-44}$ cm $^2$。
2010-05-16 astro-ph physics.ins-det
First Demonstration of a Scintillating Xenon Bubble Chamber for Detecting Dark Matter and Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering
2016年6月和11月在西北大学运行的30 g氙气泡室首次观察到过热液体中核反冲引起的同时气泡成核和闪烁。该室装有用于近红外气泡成像的CCD相机、用于检测175 nm氙闪烁光的日盲光电倍增管和用于检测来自生长气泡的超声发射的压电声换能器。从声学信号确定的成核时间用于将特定闪烁脉冲与气泡成核事件相关联。我们报告的数据从这个腔室的热力学“塞茨”阈值从4.2至15.0千电子伏。当暴露于$^{252}$ Cf中子源时，观察到的单个和多个气泡速率表明，对于8.3 keV的热力学阈值，使气泡成核所需的最小核反冲能量为$19\pm6$ keV（1 $σ$不确定度）。这与观察到的气泡成核事件的闪烁光谱一致。我们没有看到伽马射线在任何研究阈值下气泡成核的证据，设定了90%的C. L。在4.2 keV热力学阈值下，每个伽马相互作用的$6.3\times10^{-7}$气泡的上限。这表明比CF $_3$ I泡室中更强的伽马辨别力，支持闪烁产生抑制电子反冲的泡成核而核反冲照常成核泡的假设。这些测量建立了贵液泡室作为一个有前途的新技术，用于检测弱相互作用的大质量粒子暗物质和相干弹性中微子核散射。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Nuclear recoil scintillation and ionisation yields in liquid xenon from ZEPLIN-III data
闪烁和电离产率的核反冲在液体氙以上10千电子伏特（核反冲能量）推导出使用宽带Am-Be中子源获得的数据。从两个来源的几次曝光的核反冲数据进行了比较，详细的模拟。能量依赖的闪烁和电离产量得到可接受的适合的数据。效率和分辨率的影响，使用光收集蒙特卡罗，测量光电倍增管的响应曲线和硬件触发器的研究。发现闪烁产率逐渐下降低于~40 keVnr，电离产率上升，两者都与最新的独立测量结果吻合良好。该分析方法适用于最新的ZEPLIN-III数据，获得了显着升级的探测器和精确校准的Am-Be源，以及从2008年首次运行的早期数据。还提出了一种新的方法来推导反冲闪烁产额，其中包括亚阈值S1事件，这证实了主要的分析。
2011-10-17 hep-ex physics.ins-det
Scintillation yield of liquid xenon at room temperature
测量了室温下液体氙的闪烁发光强度。在1 ℃下的闪烁光产额。测量为0.64 +/- 0.02（统计）+/- 0.06（系统）在-100 ℃时，使用所报道的在-100 ℃下的光产率。(46光子/keV），在1度下测量的光输出。相当于29个光子/千电子伏。该结果表明，即使在室温下，液体氙闪烁体也给出高的光产额。
2008-03-19 physics.ins-det
Time and band-resolved scintillation in time projection chambers based on gaseous xenon
我们提出了一个系统的研究时间和波段分辨闪烁氙基时间投影室（TPC），同时进行初级（S1）和次级（S2）组件在一个小的，纯度控制，设置。我们探讨了一系列普遍的学术兴趣的条件，重点是那些与当代TPC相关的条件：压力范围（[1- 10] bar），减压电场（漂移区（S1）中为[0-100] V/cm/bar，倍增区（S2）中为比例闪烁区），波长带（[145-250]，[250-400]，[400-600] nm）和初级激发（$α$，$β$ -颗粒）。注意的可能性，非传统的闪烁机制，如第三连续发射，复合光从$β$ -电子在高压下（S1），发射从高躺激发态和中性韧致辐射（S2）。时间常数，特别是，闪烁产额已获得作为电场和压力的函数，后者由Geant 4模拟辅助。
2022-01-26 physics.ins-det
