Mapping Distortion of Detectors in UVIT Onboard AstroSat Observatory
紫外线成像望远镜（UVIT）是印度第一个多波长天文任务AstroSat上的有效载荷之一。UVIT主要设计用于在宽视场中同时在三个波长通道中制作高分辨率图像：FUV（130 - 180 nm），NUV（200 - 300 nm）和VIS（320 - 550 nm）。UVIT中使用的增强成像仪会受到畸变的影响，因此需要进行校正以实现良好的天体测量。在这篇文章中，我们描述的方法和计算用于估计地面校准的失真。
2016-12-22 astro-ph.IM
Characterization of Laser Systems at 1550 nm Wavelength for Future Gravitational Wave Detectors
当前引力波探测器（GWD）的不断改进和下一代GWD的准备工作对其稳定的激光光源提出了更高的要求。某些激光源需要在1.5 $μ$ m和2.2 $μ$ m之间的激光波长下工作，以支持未来的基于冷却硅测试质量的检测器，从而降低热噪声。我们提出了详细的表征不同的商业低功率种子激光源和功率放大器在1550 nm的波长相对于GWD所需的性能参数。与最完整的一套致动器的组合被安排作为一个主振荡器功率放大器（MOPA），集成到一个稳定的环境和特点。我们提出了这种表征的结果，使这种稳定的MOPA高度相关的原型，为未来的GWD以及低噪声光源的其他实验中的高精度计量。
2022-03-15 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Direct comparison of PEN and TPB wavelength shifters in a liquid argon detector
大量的粒子探测器采用液态氩作为其靶材料，这是由于液态氩的高闪烁产额和其在大距离上漂移电离电荷的能力。来自氩气的闪烁光峰值为128 nm，需要波长移位器才能对其进行有效检测。在这项工作中，我们直接比较了在两个相同的液氩室，其中一个配备了聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）和四苯基丁烷（TPB）波长移位器的光输出。两个腔室都衬有增强的镜面反射器，并装有覆盖率约为1%的SiPM，这代表了与未来大规模探测器相当的几何形状。我们测得PEN室的光输出为TPB室的输出的39.4 $\pm$ 0.4（stat）$\pm$ 1.9（syst）%。使用蒙特卡罗模拟该结果用于提取PEN相对于TPB的波长偏移效率等于47.2 $\pm$ 5.7%。这一结果为使用容易获得的PEN箔作为波长移位器铺平了道路，这可以大大简化未来液氩探测器的构造。
2022-03-15 astro-ph.IM physics.ins-det
New candidate polymeric wavelength shifters for noble liquid detectors
本研究针对大型液氩探测器的波长移位器需求，探究新型聚合物PVN的低温波长移位性能，发现其虽脆性较高但移位效率和时间响应与PEN相当，为惰性液体探测器提供了新的候选材料。
2025-03-31 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
The quantum efficiency and diffractive image artifacts of Si:As IBC mid-IR detector arrays at 5 $-$ 10 $μ$m: Implications for the JWST/MIRI detectors
砷掺杂背照式阻挡杂质带（BIBIB）硅探测器在近红外和中红外天文学领域已经发展了30多年;它们具有高量子效率（QE），特别是在波长超过10 $μ$ m时，以及大的光谱范围。它们的抗辐射性也是天基仪器的一项资产。三个Si：As BIBIB阵列的例子被用于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的中红外仪器（MIRI），观测5至28 $μ$ m。在本文中，我们分析了导致高量子效率（高达$\sim$ 60\%）的MIRI设备之间的5和10 $μ$ m的参数。我们还模拟了十字形的伪影，这是第一次注意到在5.7和7.8 $μ$米斯皮策/IRAC图像，并已在较短的波长（$\le 10~μ$米）的MIRI探测器的实验室测试成像。该伪影是从像素限定金属接触到读出检测器电路的内部反射衍射的结果。阵列在较短波长处的低吸收使得衍射到广角的光子能够多次穿过检测器和衬底。这与具有不良吸收的其它背照式固态检测器（诸如在1 $μ$ m附近操作的常规CCD）中的类似行为有关。我们调查的文物和它的依赖性的检测器架构与量子电动力学（QED）模型的各种光子路径的概率的属性。对于MIRI LRS和MRS光谱模式的观测，了解伪影的性质将特别重要。
2020-11-24 astro-ph.IM
Technique for Surface Background Rejection in Liquid Argon Dark Matter Detectors using Layered Wavelength-Shifting and Scintillating Thin Films
本文提出了一种在液氩探测器中利用分层波长移动、反射和非反射膜实现表面$α$事件与低能核反冲的鉴别技术。大于$10^{8}$的鉴别能力，类似于氩气中电子反冲的鉴别能力，可以通过在波长移动器涂覆的表面上添加具有适当慢的衰减时间（大约300 ns或更长）的50微米闪烁体层来实现。该技术将允许在一个非常大的下一代氩暗物质实验（具有数百平方米的表面积）中抑制表面$α$事件，而不需要位置重建，从而允许在暗物质搜索中利用更多的仪器质量。该技术也可用于抑制低能核反冲的紧凑型氩探测器中的表面背景，例如在相干中微子-核散射的测量或中子通量的灵敏测量中。
2020-07-05 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Polyethylene naphthalate film as a wavelength shifter in liquid argon detectors
液氩闪烁探测器对于暗物质的研究和中微子物理学的研究具有重要意义。氩闪烁光处于真空紫外区，很难用常规方法探测到。聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是一种光学透明的热塑性聚酯，可作为大面积片材或卷商购获得，被提出作为常用的四苯基丁二烯（TPB）的替代波长移位器。通过结合现有的文献数据和光谱仪测量相对于TPB，我们得出结论，这两种材料的荧光产率和时间可能非常接近。所收集的证据表明PEN是液氩中微子探测器中TPB的合适替代物，也是暗物质探测器的有希望的候选者。PEN的优点进行了讨论的背景下，按比例放大现有技术的下一代非常大的吨级探测器。它的简单性有可能促进这种规模的扩大，彻底改变该领域。
2019-03-15 astro-ph.IM astro-ph.SR hep-ex
Millimeter-Wavelength Lens-Absorber-Coupled Ti/Al Kinetic Inductance Detectors
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)（天体生物学中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Universidad de Alcalá（阿尔卡拉大学）
本文提出了一种基于透镜耦合螺旋吸收体的Ti/Al双层MKIDs，用于毫米波长辐射探测，展示了高效率和大格式相机的潜力。
2026-02-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Improving the dynamic range of single photon counting kinetic inductance detectors
提出了一种简单的坐标变换方法，用于补偿微波动态电感探测器零差读出方案中引入的非线性。这个坐标系相比，正则使用的极坐标，并示出，以提高性能的过滤方法，通常用于估计光子的能量。对于一个检测器的坐标非线性主要是负责限制其分辨率，这种技术导致增加的动态范围，我们通过应用转换的数据从铪MKID设计为敏感的光子波长在800至1300 nm的范围内显示。新的坐标允许探测器分辨波长低至400 nm的光子，将该波长的分辨能力从6.8提高到17。
2020-12-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Sensitive and accurate dual wavelength UV-VIS polarization detector for optical remote sensing of tropospheric aerosols
紫外可见光偏振激光雷达已被设计和指定用于对流层气溶胶监测，显示出在几个波长范围内精确解决低粒子去偏振比的能力。已测量出低至5 { \times } 10-8 m-1.sr-1的非球形颗粒后向散射系数，颗粒去极化比检测限为0.6%。这一成就是基于一个精心设计的检测器与激光指定的光学元件（偏振器，二向色分束器）总结在一个合成的检测器传输矩阵。因此，系统性偏差被极大地最小化。探测器矩阵是对角的，在实际大气条件下实现了稳健的偏振校准。这款UV-VIS偏振检测器可测量两个数量级以上的粒子退偏振比，范围从0.6到40%，这是一种新的测量方法，尤其是在分子散射较强的紫外线下。因此，提出了一个经过校准的紫外线偏振分辨的时间-高度图，适用于高度不超过4公里的城市和自由对流层气溶胶，这也是一个新的方法。这些灵敏而精确的紫外-可见光偏振分辨测量增强了对流层非球形颗粒的空间和时间演变，即使在城市污染区也是如此。这项研究表明，偏振分辨激光紫外-可见光谱的能力，专门解决球形和非球形对流层气溶胶的光后向散射。
2012-03-16 astro-ph.IM physics.ao-ph
Large-Format, Transmission-Line-Coupled Kinetic Inductance Detector Arrays for HEP at Millimeter Wavelengths
动态电感检测器（KID）是一种多功能和可扩展的检测器技术，具有广泛的应用。这些超导探测器提供了显着的优势：简单和强大的制造，固有的多路复用，将允许成千上万的检测器读出一个微波线，简单和低成本的室温电子。这些优势使得KID通过毫米波宇宙学研究对HEP科学特别有吸引力。这些潜在的宇宙学观测的例子包括通过测量动力学Sunyaev-Zeldovich效应来研究宇宙加速（暗能量），通过超深测量小尺度CMB各向异性来研究精确的宇宙学，以及通过毫米波光谱学来绘制最大尺度和最高红移的宇宙学结构分布。这类项目的主要技术挑战是成功部署大规模高密度焦平面-这一需要可以通过KID技术来解决。在本文中，我们提出了用于毫米波观测的微带耦合KID的概述，并概述了推进这类技术并实现这些即将到来的大规模实验所需的研究和开发。
2022-03-25 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A new charge reconstruction algorithm for the DAMPE silicon microstrip detector
暗物质粒子探测器（DAMPE）是中国科学院空间科学战略先导研究计划的四颗卫星之一。由768个单面硅微带探测器组成的硅钨跟踪器（STK）是DAMPE的四个子探测器之一，为相对论带电粒子提供径迹重建和电荷识别。DAMPE硅微带探测器的电荷响应是复杂的，取决于入射角和碰撞位置。本文介绍了一种新的用于DAMPE硅微带探测器的电荷重构算法。该算法能够校正复杂的电荷响应，并通过离子束实验验证了该算法的可行性。
2017-12-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Photon-noise limited sensitivity in titanium nitride kinetic inductance detectors
本文研究了由TiN/Ti/TiN三层超导薄膜制成的馈电喇叭耦合微波动力学电感探测器（MKID）在亚毫米波段的光子噪声限制性能。绝缘体上硅晶片背面的微加工产生了四分之一波长的背短路，该背短路针对250 \micron的有效耦合进行了优化。当入射光功率为$>$ ~0.5~pW时，利用频率读出和观察变温黑体源，我们测量了与光子噪声一致的器件噪声，对应于噪声等效功率$>$ ~3 $\times 10^{-17}$ W/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$。这种灵敏度使这些器件适合在这些波长下的宽带光度应用。
2015-03-23 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Phonon-trapping enhanced energy resolution in superconducting single photon detectors
一种无噪声的光子计数探测器，可以解析每个光子的能量，可以从根本上改变天文学，生物物理学和量子光学。超导探测器由于其低激发能而承诺在$R=E/δE\approx100$的可见波长处的固有分辨能力。我们研究超导能量分辨微波动力学电感探测器（MKIDS），它特别适合大型相机。在超导体中吸收的可见光/近红外光子通过电子-声子相互作用的几个阶段产生几千个准粒子。在这里，我们实验证明，在可见光到近红外波长的MKID的分辨率是有限的热声子在此过程中的损失。我们使用波长在$1545-402$ nm之间的四个激光器测量我们的铝基探测器的分辨能力作为光子能量的函数。对于厚SiN/Si和蓝宝石衬底上的检测器，对于相应波长，分辨能力限于$10-21$，这与热声子的损失一致。将探测器的敏感部分悬置在110 nm厚的SiN膜上，测得的分辨力分别提高到$19-52$。这种改善相当于一个因素$8\pm2$更强的声子捕获的膜，这是一致的几何声子传播模型，这些热声子。我们讨论了一条通过声子工程达到Fano极限的途径。
2021-03-11 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Demonstration of the light collection stability of a PEN-based wavelength shifting reflector in a tonne scale liquid argon detector
本研究在两吨液氩探测器中测试了4平方米PEN波长位移反射器的稳定性，验证了PEN作为TPB可行替代品的潜力，12天内未观测到性能退化。
2024-11-26 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Spectroscopic analysis of the argon scintillation with a wavelength sensitive particle detector
我们进行了时间分辨光谱研究的真空紫外/紫外氩闪烁作为一个功能的压力和电场，通过一个波长敏感探测器与不同的放射性源。我们的工作传达了新的证据，氩光的显着特点，这是在对比一般的假设，为粒子探测的目的，闪烁可以被认为是主要是单色在128 nm（第二连续）。光子发射的波长和时间分辨分析表明，氩闪烁的主要成分在前几十ns的范围内[160，325] nm。这种光与来自高电荷氩离子/分子的第三连续谱发射一致。该闪烁分量在高达25 V/cm/bar时与场无关，并且在[1，16] bar范围内显示出与压力的非常轻微的依赖性。第二连续谱发射的动力学主要由准分子形成时间，其变化作为压力的函数已被测量。此外，电子-离子复合的时间和压力依赖的功能，在第二连续带，已被测量。该研究为基于贵元素闪烁光光谱信息的粒子识别技术开辟了新的途径。
2020-12-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A HEMT-Based Cryogenic Charge Amplifier with sub-100 eVee Ionization Resolution for Massive Semiconductor Dark Matter Detectors
我们提出了一个基于HEMT的低温电荷放大器耦合到CDMS-II探测器的测量基线电离分辨率。该放大器已被开发，以允许大量的半导体暗物质探测器，以保持在低反冲能量的低质量WIMP产生的背景歧视。我们发现校准的基线电离分辨率为$σ_E = 91\,\text{eV}_{ee}$。据我们所知，这是用这种大质量（$\approx$ 150 pF电容）辐射探测器实现的最佳直接电离分辨率。
2019-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Multi-wavelength observations of cosmological phase transitions using LISA and Cosmic Explorer
我们重新分析了宇宙学一级相变引起的引力波的探测可能性。我们讨论了对应于相变动力学三种预期情景的随机引力波背景。然后，我们使用下一代地基探测器宇宙探测器和当前LISA提案的灵敏度，使用两种分析方法，对每种情况下的探测可能性进行分析。我们发现，这两个探测器允许广泛的检测可能性在大部分的参数空间，包括对应于不同的早期宇宙模型相关的几个点。
2018-11-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Ternary Quarter Wavelength Coatings for Gravitational Wave Detector Mirrors: Design Optimization via Exhaustive Search
多材料光学薄膜是满足下一代引力波探测器反射镜在透射率、吸收率和热噪声方面的挑战性要求的一种有前途的可行选择。在本文中，我们专注于由四分之一波长厚层组成的三元涂层，其中第三种材料（H '）被添加到目前使用的两种材料中，即二氧化硅（L）和掺杂氧化钛的钽（H），具有更高的介电对比度（相对于二氧化硅）和更低的热噪声（与掺杂氧化钛的钽相比），但更高的光学损耗。我们寻求最佳的材料序列，具有最小的热（布朗）噪声下规定的透射率和吸收率的限制，通过详尽的模拟在所有可能的配置，对于不同的值（在一个有意义的范围内）的第三种材料的光密度和消光系数。在所研究的所有情况下，最优设计都是由（H '）|L）双峰，顶部是一叠（H| L）双峰，证实了先前的启发式假设，并且可实现的涂层噪声功率谱密度降低因子为\sim 0.5。还研究了所发现的最佳设计对层厚度沉积误差和第三材料的光学损耗中的不确定性和/或波动的鲁棒性。进一步降低热噪声的层厚度优化，和策略，以实现它的可能的利润率进行了讨论。
2021-05-08 astro-ph.IM physics.optics
Temperature dependence of alpha-induced scintillation in the 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene wavelength shifter
基于液体贵金属的粒子探测器通常使用有机波长移位器1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯（TPB），其将UV闪烁光移位到可见区域，促进其探测，但其也可以自行移位。基于这种类型的探测器的暗物质搜索通常依赖于用于背景减轻的脉冲形状鉴别（PSD）。因此，α引起的闪烁代表了暗物质搜索中可能的背景源。这种闪烁的定时特性决定了是否可以通过PSD减轻这种背景。因此，我们的特点是脉冲形状和光产额的α诱导TPB闪烁的温度范围从300 K到4 K，特别注意到液体惰性气体的温度。我们发现，脉冲形状和光产额强烈依赖于温度。此外，显着的贡献长时间常数以上~50 K提供了一个途径TPB的α衰变事件和惰性液体探测器中的核反冲事件之间的歧视。
2016-06-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Optimization of singly-charged particles identification with the AMS02 RICH detector by a machine learning method
针对AMS-02 RICH探测器单电荷粒子速度重建困难，本文提出MLP-BFGS深度学习模型，有效识别信号与背景，显著提升粒子质量鉴别能力。
2025-04-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Noise discrimination method based on charge distribution of CMOS detectors for soft X-ray
本研究针对CMOS软X射线探测器信噪比研究不足的问题，提出基于电荷分布的二维分割方法，用于判别信号，并评估了其对GSENSE2020BSI探测器的影响及最优特征参数。
2023-11-14 astro-ph.IM 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
Modeling Charge Cloud Dynamics in Cross Strip Semiconductor Detectors
针对半导体条带探测器中电子-空穴电荷云同时受热扩散与静电排斥影响的问题，本文提出一种解析近似，可准确复现电荷分布宽度与形状并简化建模。
2023-04-19 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Spectroscopic study of argon electroluminescence light with a wavelength-sensitive particle detector
Department of Physics, University of California, Davis（加州大学戴维斯分校物理系）；CIEMAT, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas（能源、环境和技术研究研究中心）
本研究利用波长敏感粒子探测器，在气态TPC中观测氩气EL光的光谱与时间特性，明确其不同波段发射的差异，为下一代稀有事例探测器的设计优化提供关键依据。
2026-08-04 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Performance of 20:1 multiplexer for large area charge readouts in directional dark matter TPC detectors
在当前基于TPC的定向暗物质探测器中需要更多的目标质量以提高探测器灵敏度。这可以通过放大检测器体积来实现，但这导致需要更多的模拟信号通道。降低电荷读出电子器件的总成本的可能解决方案是多路复用信号读出通道。在这里，我们提出了一个多路复用器系统在扩展模式的基础上，LMH6574芯片由德州仪器，最初设计用于视频处理。该设置具有将这种TPC检测器中的读出数量减少20倍的能力。结果表明，重要的电荷分布沿电离轨道的不对称性保留后，多路信号解复用。
2018-03-12 astro-ph.IM hep-ex physics.app-ph
Plasma code for astrophysical charge exchange emission at X-ray wavelengths
电荷交换X射线发射提供了独特的见解冷和热天体物理等离子体之间的相互作用。除了其自身的深奥科学之外，这种发射在技术上对X射线波段的所有观测也至关重要，因为与太阳风的电荷交换通常会产生一个重要的前景分量，污染感兴趣的信号。通过近似求解$n$和$l$原子亚壳层的截面，并进行完整的辐射级联计算，我们建立了一个新的计算X射线带电荷交换辐射的谱程序。与碰撞热辐射相比，电荷交换辐射表现出从大- $n$壳层到地面的增强谱线，以及大的三重态跃迁的禁共振比。我们的新模型成功地再现了彗星C/2000 WM 1（LINEAR）的观测到的高质量光谱，它纯粹是由太阳风离子和彗星中性粒子之间的电荷交换发射的。它表明，一个适当的电荷交换模型将允许我们远程探测离子的性质，包括电荷状态，动力学和成分，在冷和热等离子体之间的界面。
2016-01-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
