Nuclear Track Detectors for Particle Searches
在本文中，我们报告了利用SLIM大面积实验的CR39和Makrofol核径迹探测器（NTD）对中等质量磁单极子和核质岩进行的搜寻，这些探测器分别在查卡尔塔亚（玻利维亚）的高海拔实验室和喜马拉雅的科克西尔（巴基斯坦）的高海拔实验室进行了440平方米和100平方米的暴露。我们讨论了新的化学蚀刻和改进的分析SLIM CR39片。初步限值基于暴露3.9年的316个$m^2$ CR39 NTD。
2006-11-08 physics.ins-det
Performance of the CMS Cathode Strip Chambers with Cosmic Rays
阴极剥离室（CSC）构成CMS端盖中的主要μ子跟踪装置。它们的性能已经使用2008年秋季宇宙射线运行期间获得的数据进行了评估。测得的噪声水平很低，噪声通道的数量远低于1%。测量了所有类型腔室的坐标分辨率，其范围为47微米至243微米。测量了局部带电轨道触发、命中和分段重建的效率，并且在99%以上。每层的定时分辨率约为5 ns。
2010-02-23 physics.ins-det
Diagnostics for ultrashort X-ray pulses using silicon trackers
激光等离子体产生的X射线光谱是非常重要的，它表征了等离子体中的电子动力学，是应用的基础。然而，现有的激光等离子体基X射线脉冲光谱诊断方法的精度和效率都不高，特别是在几百keV的范围内。本文提出并论证了一种基于电子径迹探测的激光等离子体产生的X射线脉冲光谱测量方法。激光等离子体产生的X射线在多像素硅跟踪器中散射。从探测器的响应中可以提取康普顿电子的能量和散射方向，从而可以重建X射线的光谱。模拟结果表明，对于12 $\rm μ$ m像素间距和500 $\rm μ$ m耗尽区厚度的绝缘体上硅像素探测器，该方法对200 ~ 550 keV X射线的能量分辨率约为20%.还显示了基于Timepix 3探测器的原理验证实验的结果。
2021-09-02 physics.ins-det
Alignment of the CMS Silicon Tracker during Commissioning with Cosmic Rays
CMS硅跟踪器由1440个硅像素和15148个硅条探测器模块组成，已使用超过300万个宇宙射线带电粒子进行了校准，并获得了光学测量的额外信息。在最敏感的坐标系中，相对于宇宙射线轨迹确定模块的位置，在筒中的精度为3-4微米RMS，在端盖中的精度为3-14微米RMS。结果已被验证的几种方法，包括激光对准系统，并从模拟获得的预测进行比较。相关的系统效应进行了研究。利用该对准方法获得的轨道参数分辨率接近设计性能。
2009-11-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Hyper-track selector nuclear emulsion readout system aimed at scanning an area of one thousand square meters
自动核乳胶读出系统自40年前提出以来，已经取得了显著的进展。超径迹选择器（HTS）是OPERA在大规模中微子实验中成功应用后研制的一种更快的读出系统。HTS拥有极宽视场物镜，扫描速度达到4700 cm $^2$ /h，比之前的系统快近100倍，因此有力地推动了许多新的实验项目。我们将在本文中描述的概念，规格，系统结构，和实现的性能。
2017-11-12 physics.ins-det
The convergence method to calculate particles fluxes in x rays spectrometry techniques. Application in nuclear compounds
本文介绍了一种适用于大多数光谱技术的粒子通量计算方法。反向散射或吸收的电子和发射的光子的通量强度使用收敛的方法来计算，以求解用于描述固体样品内的粒子轨迹的不变嵌入方程。我们的研究结果被发现是有帮助的，进行定量表征的仪器，如电子探针或其他探针的程序。给出了计算三元合金成分的应用实例，并与使用另一种程序的相同计算进行了比较。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Calibration of Solid State Nuclear Track Detectors for Rare Event Searches
Helsinki Institute of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学赫尔辛基物理研究所）；INFN Section of Bologna and DIFA University of Bologna（博洛尼亚大学意大利核物理研究所博洛尼亚分部与DIFA）；Physics Department, University of Alberta（阿尔伯塔大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, University of Alabama（阿拉巴马大学物理与天文学系）；IFIC, Universitat de Valencia-CSIC（瓦伦西亚大学-西班牙国家科学研究委员会联合研究所）
本研究利用不同能量的重离子束对MoEDAL实验的CR39和Makrofol核径迹探测器开展校准，测量蚀坑参数并确定了两类探测器在特定Z/β范围内的响应特性，为稀有事件搜寻提供探测性能依据。
2025-10-03 physics.ins-det
Bulk Etch Rate Measurements and Calibrations of Plastic Nuclear Track Detectors
使用158 A GeV Pb（82+）和In（49+）离子获得了CR 39和Makrofol核径迹探测器的新校准;开发了一种使用锥高和底径测量的体蚀刻速率测定的新方法。基于蚀坑底面积测量的CR 39电荷分辨率足以识别间隔7 <= Z/β <= 49的核碎片。对于CR 39，检测阈值为REL~50 MeV cm ^2/g，对应于Z/β ~7的核碎片。暴露于Pb（82+）离子的Makrofol箔的基锥面积分布首次显示了Z > 50的核碎片的所有峰;蚀刻锥高度的分布显示了Z/β = 78 - 83（电荷拾取）的分离良好的各个峰。Makrofol的检测阈值为REL 2700 MeV cm ^2/g，对应于Z/β约为50的核碎片。
2006-10-25 physics.ins-det
Study on the reusability of fluorescent nuclear track detectors using optical bleaching
基于Al ${_2}$ O ${_3}$：C，Mg晶体的荧光核径迹探测器（FNTD）是可用于带电粒子和中子的剂量测定和探测的发光探测器。这些探测器可用于成像应用，其中需要相当高的轨道密度，在100 $^2$ $\times$ 100 $μ$ m的区域中大约1个$\times$ $10^4$轨道的数量级。为了研究FNTD成像应用的可重用性，我们提出了一种方法来执行所需的轨道密度条件下的光学漂白。通过7次辐照漂白循环评估可重复使用性。对于辐照，将研究的FNTD暴露于来自$^{241}$ Am放射源的α粒子。通过波长为355 nm的紫外激光进行光学漂白。三个专用区域上的一个单一的FNTD与不同的累积轨道密度和漂白条件进行了研究。在每个辐照-漂白循环之后，计算信噪比以评价FNTD性能。它的结论是，FNTDs可以重复使用至少七次的应用程序中积累的高轨道密度是必需的。
2022-11-03 physics.ins-det
Development of New Tracking Detector with Fine-grained Nuclear Emulsion for sub-MeV Neutron Measurement
在这项研究中，我们已经开发出一种新的亚MeV中子探测器，具有高的位置分辨率，能量分辨率，方向灵敏度，和低背景。该探测器是基于一种超细颗粒的核乳胶，称为纳米成像跟踪器（NIT），它能够通过亚微米精度的拓扑分析来检测中子引起的质子反冲作为轨道。我们使用了一种NIT，其具有分散在明胶中的（98 ± 10）nm尺寸的AgBr：I晶体。首先，我们对NIT装置探测亚MeV核聚变单色中子的性能进行了标定，对大于2 μ m的反冲质子径迹的探测效率始终为100%（1 σ下限为83%），与人工分析的预期一致。后坐能量和角度分布与运动学预期吻合较好。利用它们重建了一次中子能量，在540 keV处用半高宽估算了一次中子能量为42%。此外，我们展示了新开发的一个自动跟踪识别系统，专用于跟踪范围超过几微米。识别率为（74 ± 4）%，后坐能量和角度分布与人工分析结果吻合较好。最后，它表明了对伽马射线的非常高的抑制能力。
2021-01-29 physics.ins-det
Multi-Wire 3D Gas Tracker for Searching New Physics in Nuclear Beta Decay
在低能前沿进行的超越标准模型（SM）的新物理学研究是对在高能对撞机上进行的实验的补充。在低能量下测试SM和超越SM的方法中，有核和中子β衰变中的精确谱形和相关系数测量。为了研究β谱形状中的微小效应，我们建造了一台特殊的谱仪。它由一个3D低压气体跟踪器（带有六边形单元的漂移室，在两个导线端部读出信号）和塑料放电器组成，用于触发数据采集和β粒子能量记录。表征过程的结果表明，在一系列实验中使用这样的气体跟踪器的可能性与低能量的电子，最小的运动学恶化的β粒子跟踪是有益的。该技术也计划应用于中子衰变相关实验。在本文中，第一次应用这种跟踪器在高精度β谱形状的研究进行了讨论。介绍了测试技术、调试结果和未来展望。
2018-10-05 physics.ins-det
Nuclear Track Detectors. Searches for Exotic Particles
我们使用核径迹探测器（NTD）CR 39和Makrofol用于许多目的：i）在SPS和较低能量加速器重离子束下的暴露，用于校准目的和碎裂研究。ii）大统一理论和中等质量磁单极（IMM）、核微粒、Q球和宇宙辐射中的奇异粒子。在格兰萨索地下实验室进行的MACRO实验中，使用了约1000 m^2的CR 39探测器（加上反射器和流光管），确定了超重GUT极的上限为1.4 × 10 ^-16 cm^-2 s^-1 sr^-1（4 × 10 ^-5 <beta<1）。在高海拔Chacaltaya实验室（海拔5230米）进行的SLIM实验，使用427 m^2的CR 39探测器，暴露4.22 y，得出IMM的上限约为1.3 x 10 ^-15 cm^-2 s^-1 sr^-1。这些实验也对其他提到的外来粒子的通量产生了有趣的上限。㈢环境研究、辐射监测、中子剂量测定。
2008-12-05 physics.ins-det
Tracker-In-Calorimeter (TIC): a calorimetric approach to tracking gamma rays in space experiments
一个多信使，基于空间的宇宙射线探测器的伽马射线和带电粒子提出了几个设计挑战，由于不同的仪器要求，这两种粒子。伽马射线探测需要多层高Z材料进行光子转换，并需要一个带有长杠杆臂的跟踪装置，以实现分离点源所需的角分辨率;相反，原子核的电荷测量需要一个薄的探测器，以避免不必要的碎片，以及一个浅的仪器，以最大限度地提高几何因子。在本文中，提出了一种新的伽马射线跟踪方法，试图调和这两个相互冲突的要求。该提案是基于跟踪器在热量计（TIC）的设计，依赖于一个高度分段的热量计跟踪入射伽马射线的电磁簇射在不同深度的横向发展进行采样。该方法的有效性已被研究与蒙特卡罗模拟，并已验证与测试束流数据的探测器原型。
2020-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Drift Chamber Alignment using Cosmic Rays
费米实验室的对撞机探测器（英语：Collider Detector at Fermilab，CDF）是一个通用的实验设备，内部有一个用于测量带电粒子的跟踪探测器，周围有一个用于测量电磁和强子簇射的量热计，以及一个μ子探测器系统。我们提出了一种技术，和CDF跟踪器的漂移室线的精确相对对准的结果。这种校准是轨道动量校准的一个重要组成部分，轨道动量校准是在CDF测量W玻色子质量的带电轻子校准的基础。
2014-04-15 hep-ex physics.ins-det
A comparative study of alternative methods to determine the response of poly-ethylene terephthalate nuclear track detector
比较了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）核径迹探测器中两种常用的腐蚀速率比测定方法。研究了它们在离子$\textquoteright$能量损失不同区域中的应用。还提出了一种新的PET校准曲线。
2018-04-20 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of a scintillation tracker for track matching in nuclear-emulsion-based neutrino interaction measurement
精确测量加速器中微子束与中微子-核相互作用对当前和未来的中微子振荡实验具有重要意义。利用核乳胶基混合探测器测量μ子-中微子荷电相互作用，μ子径迹匹配是必不可少的。本文描述了一种新研制的闪烁跟踪器的设计和性能，该跟踪器用于用核乳胶探测器测量中微子-核相互作用中的μ子径迹匹配。利用闪烁跟踪器和另一个探测器Baby MIND重建了μ子径迹，并与核乳胶探测器中的径迹进行了匹配。闪烁跟踪器由四层水平和垂直对齐的闪烁体条组成，覆盖面积为$1\,\mathrm{m} \times 1\,\mathrm{m}$。在该层中，24 mm宽的塑料闪烁体条被特别布置，彼此之间具有故意的间隙。通过识别四层的命中图案，实现了2.5mm的精确位置分辨率，同时保持读出通道的数量小至256。对前向μ子的径迹匹配效率大于97%，闪烁跟踪器的位置和角分辨率分别为2.5 mm和20-40 mrad。结果表明，闪烁跟踪器的设计的μ子轨道匹配的核乳胶为基础的中微子-核相互作用测量的有用性。
2022-05-10 hep-ex physics.ins-det
Automatic track recognition for large-angle minimum ionizing particles in nuclear emulsions
我们以前开发了一个自动跟踪扫描系统，使大角度的核碎片在OPERA实验的核乳胶膜的检测。作为下一步，我们研究了该系统的大角度最小电离粒子$(1.0 \leq |tan θ| \leq 3.5)$的轨道识别能力。本文表明，对于这样的轨道，该系统具有95 $\%$或更高的检测效率，并报告自动识别的轨道的角度精度。这项技术具有通用性，不仅可能有助于OPERA实验中的各种分析，而且可能有助于今后的实验，例如关于低能中微子和强子相互作用的实验，或有助于今后利用气球携带的核乳胶对宇宙射线进行的研究。
2014-12-19 hep-ex physics.ins-det
Alignment of the ATLAS Inner Detector Tracking System
ATLAS探测器建在大型强子对撞机的一个相互作用点上，目前正在运行，并一直在收集来自宇宙射线的数据。本文介绍了ATLAS内部探测器跟踪器的轨道为基础的对齐，这是使用2008年收集的宇宙射线。对准算法的描述和性能的对准证明，通过显示所得到的命中残差和比较轨道的上，下段的轨道参数。讨论了对准对物理测量的影响。
2009-10-27 hep-ex physics.ins-det
Detection of proton tracks with LiF Fluorescent Nuclear Track Detectors
本研究将LiF晶体基荧光核径迹探测器用于质子径迹探测，验证了1 MeV至约56 MeV能量下的探测效果，发现径迹为亮斑结构且亮度随LET升高而增强，与重离子探测趋势一致。
2024-03-07 nucl-ex physics.ins-det
Nuclear Track Detectors for Environmental Studies and Radiation Monitoring
对用于环境研究和粒子搜索的核径迹探测器进行了若干改进。采用一种新的方法测定了CR 39和Makrofol NTD的体刻蚀速率。它是基于相对论重离子（158 A GeV Pb（82+）和In（49+）离子）及其碎片引起的蚀坑锥的直径和高度的同时测量。在蚀刻溶液中使用酒精改善了NTD的表面质量，并提高了它们的阈值。该探测器用于测定1.0和0.41 GeV/核子的铁和硅离子的核碎裂截面。这些测量对于确定强子治疗中的剂量和宇航员接受的剂量是重要的。这些探测器还被用于寻找宇宙辐射中的大质量粒子，确定宇宙射线的质谱，以及评价Po（210）α衰变和天然氡浓度。
2006-11-28 physics.ins-det
Convolution based hybrid image processing technique for microscopic images of etch-pits in Nuclear Track Detectors
提出了一种新的基于卷积的图像处理技术，用于分析核径迹探测器（NTD）中的蚀坑图像。将所提出的方法应用于不同类型的NTD（例如，CR-39，PET），其包含不同尺寸和形状（圆形和椭圆形）的蚀坑开口。对NTD中腐蚀坑的识别和计数都取得了令人满意的结果。
2019-11-17 eess.IV physics.ins-det
Single track coincidence measurements of fluorescent and plastic nuclear track detectors in therapeutic carbon beams
在本文中，我们提出了一种方法，单磁道符合测量使用两种不同的轨道探测器材料。我们采用塑料和荧光核径迹探测器（PNTDs和FNTDs）在入口通道的单能碳离子束覆盖治疗有用的能量范围从80至425 MeV/u。两种探测器探测到的所有初级粒子轨迹中约有99%成功匹配，而FNTD由于其优越的空间分辨率仅探测到1%的粒子。我们的结论是，PNTD和FNTD是适合于临床的碳束剂量测定与至少98.82%和99.83%的检测效率分别，如果在离子束的入口通道进行低注量的辐照。所研究的方法可以适用于其他核径迹探测器，并提供了可能性，以表征新的轨道探测器材料对众所周知的探测器。此外，通过以所提出的方式组合具有受限工作范围的两个检测器，可以创建具有扩展和优化的工作范围的混合检测器系统。
2014-01-24 physics.ins-det physics.med-ph
Wide angle acceptance and high-speed track recognition in nuclear emulsion
核乳胶胶片是一种三维跟踪装置，广泛用于宇宙线和高能物理实验。广角接收扫描对于获得乳胶胶片中的磁道信息至关重要。本研究提出了一种新的方法，用于中微子-核相互作用测量的核乳胶膜的广角接受和高速径迹识别。核乳胶技术可以用来测量中微子相互作用产生的带电粒子的径迹。广角接受粒子的检测对于获得亚GeV和多GeV中微子能区相互作用的详细信息至关重要。在为J-PARC中微子相互作用测量而发展的新方法NINJA中，角接受度由$150\,\mathrm{m^2/year}$覆盖到$|\tanθ_{x(y)}| < 5.0$（所有立体角的80%）。该方法还可以提高航迹的角度精度和识别效率。
2022-05-01 hep-ex physics.ins-det
Quantitative read-out of Al2O3:C,Mg-based fluorescent nuclear track detectors using a commercial confocal microscope
荧光核径迹探测器（FNTD）在离子束治疗研究中显示出巨大的应用潜力，如剂量学、先进的束流特性、体内使用或作为放射生物学分析。FNTD的一个基本特征是它们能够评估单个离子的能量损失，从而产生例如LET估计。本文介绍了FNTDs的基本特性和我们的读出系统（蔡司LSM710共聚焦激光扫描显微镜），使定量测量的能量损失。
2014-07-03 physics.ins-det physics.med-ph
Precision measurement of the structure of the CMS inner tracking system using nuclear interactions
本文利用强子与CMS物质的核相互作用研究了CMS内径迹系统的结构。2015年在LHC记录的质心能量为13 TeV的质子-质子碰撞数据被用来从这些核相互作用中重建数百万个次级顶点。使用这些顶点来确定射束管和内部跟踪系统元件（诸如像素检测器支撑管和筒状像素检测器内部屏蔽和支撑轨道）的精确位置。这些测量对于探测器模拟、探测器升级以及识别非活动元素位置的任何变化都很重要。
2018-10-31 hep-ex physics.ins-det
Fast 4$π$ track reconstruction in nuclear emulsion detectors based on GPU technology
快速4 $π$立体角粒子径迹识别一直是粒子物理领域的一个挑战，特别是在核乳胶探测器上。计算技术的最新进展为实现这一目标开辟了道路。介绍了一种基于GPU技术结合多线程编程的快速4 $π$立体角粒子轨迹重建方法，并对GPU编程和CPU编程进行了详细比较。通过具有优异跟踪性能的GPU，3D乳胶检测器数据的处理速度提高了60倍，相当于每小时扫描15 cm $^2$乳胶表面。
2014-03-21 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Super-resolution imaging for the detection of low-energy ion tracks in fine-grained nuclear emulsions
本研究提出一种利用局域表面等离子体共振、搭配定制偏振分析模块的光学显微镜宽场超分辨成像方法，用于探测细颗粒核乳胶中的低能碳离子径迹，分辨率约50 nm，与电镜测量结果高度吻合。
2023-10-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics
自从核γ射线被发现以来，其成像一直局限于伪成像，如康普顿照相机（CC）和编码掩模。伪成像不保留沿射线的物理信息（强度或光学中的亮度），因此只能对明亮物体进行定性成像。为了获得定量成像，实现几何光学的相机是必不可少的，这对于核MeV伽马来说，只有通过完全重建康普顿过程才有可能。最近，我们发现，"电子跟踪康普顿相机"（ETCC）提供了一个定义良好的点扩散函数（PSF）。入射伽马的信息通过点扩散函数沿射线保持，这等效于几何光学。在这里，我们提出了一个成像光谱测量与ETCC。我们的研究结果突出了固有的困难与CC在执行准确的成像，并表明，ETCC克服了这个问题。成像能力还有助于ETCC在没有屏蔽结构的情况下将噪声水平显著抑制约3个数量级。此外，完全重建的康普顿过程与ETCC提供光谱的康普顿边缘。这些结果标志着第一次基于真正的几何光学对核γ射线进行正确成像。
2017-02-06 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Performance of a Chamber for Studying the Liquid Xenon Response to Nuclear Recoils
本文介绍了一个装有7个2英寸光电倍增管的1.2升液体氙室的设计和性能，其目的是研究氙对γ射线和中子的闪烁响应。用伽马射线的测量表明高的VUV光收集效率导致每IkeV的沉积能量约5.5个光电子。能量分辨率（FWHM）为18%和22%，分别为122 keV和511 keV的伽马射线。提出了一种重建（x，y）平面闪烁坐标的算法，并进行了实验验证。位置分辨率估计为6.9毫米（西格玛）为122千电子伏的伽马射线。
2005-01-14 astro-ph physics.ins-det physics.space-ph
Comment on "Tests and calibrations of nuclear track detectors (CR39) for operation in high neutron flux" by E.E. Kading et al., Phys. Rev. Res. 2, 023279 (2020)
文章E.E Kading等人[Phys. Rev. Res. 2，023279（2020）]中描述的测试和校准条件显示出惊人的缺陷。本实验定量结果的解释和提取被认为是不可靠的。必须忽略基于本文所述结果的所有截面结果。
2023-03-23 nucl-ex physics.ins-det
Energy deposition on nuclear emulsion by slow recoil ions for directional dark matter searches
本文计算了5 - 200 keV的C离子和5 - 600 keV的Kr离子在核乳胶上沉积的电子能量，并与快离子沉积的电子能量进行了比较，为设计和建造定向暗物质搜寻的细颗粒核乳胶提供了依据。核猝灭因子和电子LET（线性能量转移），沿离子轨道沉积的特定电子能量，进行了评估。对重离子径迹结构的核心和半影进行了修正，以理解由暗物质候选者WIMP产生的反冲离子撞击核乳胶中AgBr晶体的核所产生的径迹。本文还研究了$α$ -衰变产生的100 - 180~keV重反冲离子Pb离子。此外，考虑到地下实验室中本底中子的影响，还计算了25 - 80 keV质子离子的径迹结构。
2019-05-16 hep-ex physics.ins-det
Toward an automated analysis of slow ions in nuclear track emulsion
讨论了核径迹乳胶技术在放射性和核裂变研究中的应用。建议使用HSP-1000自动显微镜寻找植入NTE的重核的共线簇三分区。校准$α$ -粒子和离子范围在一个新的NTE进行。开始将NTE样品表面暴露于${}^{252}$ Cf源。研究了含有碎片和长程$α$ -粒子的平面事件以及仅含碎片三重态的平面事件。NTE样品用能量为1.2和3A MeV的Kr和Kr离子进行了标定。
2016-01-12 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of camera image sensor depletion thickness with cosmic rays
除了光学光子之外，相机图像传感器还可用于检测电离辐射。特别是，宇宙射线μ子被检测为穿过多个像素的长而直的轨道。径迹长度的分布可以通过海平面处μ子的已知角分布与相机图像传感器的有源（耗尽）区域的厚度相关。我们使用分布式电子宇宙射线天文台记录的宇宙射线μ子轨道样本来测量商业智能手机HTC Wildfire S中相机图像传感器的耗尽区厚度。轨道长度分布更倾向于宇宙射线μ介子的角分布在各向同性分布。在这两种分布下，测得的耗尽层厚度在13.9~ $μ$ m和27.7~ $μ$ m之间。相同的方法可以应用于图像传感器的附加模型。一旦测量，厚度可以用于在每个事件的基础上将轨迹长度转换为入射极角。与直接从传感器平面中的轨道取向确定入射方位角相结合，这使得能够对单个宇宙射线事件进行方向重建。
2015-10-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Simulations of Doppler Effects in Nuclear Reactions for AGATA Commissioning Experiments
本硕士论文的目的是模拟合适的核反应的调试实验，将与AGATA伽马射线跟踪谱仪进行。这项工作的主要目的是找到一种反应，它给出了大的多普勒效应的发射的伽马射线，尽可能小的贡献，由于能量和角展的核发射的伽马射线。本文研究了（HI，γ），（HI，n）型重离子与质子和氘靶的聚变反应的逆运动学性质。利用TRIM程序研究了目标效应，以确定目标材料中能量和角离散对多普勒效应的影响。本文用Tensor-S反应程序计算了大量质子和氘核与质量数在A=20-100范围内的核反应的截面。用蒙特卡罗程序模拟了d（V-51，n）Cr-52和d（Cl-37，n）Ar-38的聚变-蒸发反应。使用Geant 4模拟了这些反应中发射的伽马射线在AGATA中的相互作用。伽马射线跟踪和多普勒校正后的伽马射线的能量分辨率被确定为锗探测器的相互作用位置分辨率的函数。本工作的结论是，这两个反应d（V-51，n）Cr-52更适合AGATA调试实验。
2009-09-25 nucl-ex physics.ins-det
Automatic scanning of nuclear emulsions with wide-angle acceptance for nuclear fragment detection
核乳胶是一种具有亚微米位置分辨率的跟踪探测器，在粒子物理学领域发挥了成功的作用，自动扫描系统的发展大大提高了分析速度。本文介绍了一种新研制的自动扫描系统及其在分析核蒸发中几乎各向同性发射的核碎片中的应用。该系统能够识别核碎片的轨迹，|正切θ| < 3.0（其中θ是相对于乳剂胶片垂线的轨迹角），而现有系统的角度接受度限于|正切θ| < 0.6。在核乳胶中实现大角度径迹的自动扫描尚属首次尝试。此外，轨迹识别算法是由一个强大的图形处理单元（GPU）的第一次。该GPU具有足够的计算能力来处理大面积扫描数据，具有广泛的角度接受度和足够的灵活性，以允许调整识别算法。这个新系统将特别应用于OPERA实验的框架中：由于强子相互作用，τ衰变候选者样本中的背景将通过更好地检测发射的核碎片而减少。
2013-01-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ion track reconstruction in 3D using alumina-based fluorescent nuclear track detectors
基于Al2O3：C，Mg单晶的荧光核径迹探测器（FNTDs）结合共聚焦显微镜提供了离子径迹的三维信息，其分辨率仅受光衍射的限制。FNTD也是用细胞涂覆的理想基底，以设计细胞荧光离子轨道混合检测器。这种放射生物学工具能够在质子和重离子治疗中在亚细胞水平上将细胞反应与物理剂量沉积联系起来。为了实现细胞涂层中的单个离子撞击与其生物响应之间的空间相关性，必须使用由FNTD读出获得的深度信息在3D中重建离子穿越。FNTD用汇合的人肺腺癌上皮细胞层包被。混合检测器的碳离子照射垂直于检测器表面和与检测器表面成角度地进行。荧光标记的细胞层和FNTD的原位成像在顺序读出中进行。利用FNTD提供的轨迹信息，研究了单粒子穿越混合探测器的三维轨迹重建精度。精确度受到照射角度的强烈影响，因此受到FNTD信号复杂性的强烈影响。周向照射的精度最高，误差小于0.10°。FNTD技术提供精确的3D离子径迹重建的能力使其成为临床离子束中放射生物学研究的有力工具，无论是用作涂覆活组织的基底还是植入体内。
2013-06-10 physics.ins-det physics.med-ph
AMS tracking in-orbit performance
AMS-02是一台高精度磁谱仪，用于测量GeV至TeV能量范围内的宇宙射线。它的跟踪器由九层双面硅微带传感器组成。它们被用来定位宇宙射线在0.14 T磁场的圆柱形磁铁的轨迹，从而测量它们的刚度$p/Z$和电荷符号。此外，它们还提供绝对电荷$|Z|$的高分辨率测量。该探测器的设计是在空间工作，每次撞击的位置分辨率约为10 $μ$ m，电荷识别能力高达$Z=26$。在这次演讲中，我描述了该探测器组件的轨道性能及其对光谱仪整体性能的影响。
2015-09-07 hep-ex physics.ins-det
Submillimeter nuclear medical imaging with a Compton Camera using triple coincidences of collinear β+ annihilation photons and γ-rays
现代PET系统达到3-10 mm的空间分辨率。这种技术的缺点是正电子在其衰变前的扩散，其典型范围为约10 mm。1 mm（取决于其能量）。患者体内的511 keV光子的这种运动和康普顿散射限制了PET的性能。我们提出了一种核医学成像技术，能够达到亚毫米级的空间分辨率在3维减少活动的应用相比，传统的PET。这种“γ-PET”技术利用特定的正电子源，同时发射一个额外的光子与β+衰变。利用正电子湮没和第三光子之间的三重符合，可以将重建的“真实”事件与背景分离。为了验证该技术的可行性，进行了蒙特卡罗模拟和图像重建。空间分辨率在每个方向上达到0.2 mm（FWHM），超过常规PET的性能约一个数量级。模拟探测器的几何形状表现出符合探测效率为1.92e-7每衰变。从只有0.7 MBq的源活动开始（约1.5 MB）。与常规PET相比少200-500倍），450 s的曝光时间足以用于源重建。
2012-02-02 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Alignment of the ALICE Inner Tracking System with cosmic-ray tracks
大型离子对撞机实验（英语：Large Ion Collider Experiment，缩写ALICE）是大型强子对撞机（英语：Large Hadron Collider，缩写LHC）的一个实验，致力于研究在LHC能量下的核-核碰撞中产生的强相互作用物质。ALICE ITS，内部跟踪系统，由六层圆柱形硅探测器组成，采用三种不同的技术;在向外的方向上：两层像素探测器，两层漂移和条带探测器。在ITS的2198个传感器模块的空间对准中要确定的参数的数量约为13，000。目标对准精度在某些情况下远低于10微米（像素）。对准信息的来源包括巡天测量、来自宇宙射线和来自质子-质子碰撞的重建轨道。基于主轨迹的对齐方法使用Millepede全局方法。一个迭代的局部方法的开发和使用。我们提出的结果，为ITS的对齐使用约10^5带电轨道从宇宙射线已收集在2008年夏天，与ALICE螺线管磁铁关闭。
2017-09-28 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Muon Spectrometer with Cosmic Rays
大型强子对撞机上的ATLAS探测器在2008年和2009年期间收集了数亿次宇宙射线事件。这些数据被用来调试μ子谱仪，并研究触发和跟踪室的性能，它们的对准，探测器控制系统，数据采集和分析程序。我们提出的相关参数，确定质量的μ子测量的性能。我们讨论了单个元件的效率，分辨率和噪声率，探测器响应和对准系统的校准方法，轨道重建效率和动量测量。结果表明，探测器的性能接近设计要求，μ子谱仪可以用于探测高能质子-质子碰撞产生的μ子。
2010-08-02 hep-ex physics.ins-det
Measurement of directional range components of nuclear recoil tracks in a fiducialised dark matter detector
我们提出的结果，从第一次测量的轴向范围组件的基准中子感生的核反冲轨道使用DRIFT定向暗物质探测器。在30：10：1 Torr的CS $_2$：CF $_4$：O $_2$气体混合物中，使用不同种类的阴离子之间的时间电荷载流子分离，在DRIFT实验中基准化核反冲事件。对于该测量，通过将探测器从不同方向暴露于$^{252}$ Cf源来产生中子感生核反冲径迹。使用这些事件，当中子源从一个探测器轴移动到另一个时，探测器对预期的轴向方向特征的灵敏度进行了研究。从这些测量中获得的结果表明，在这种基准气体模式下，DRIFT检测器对轴向方向特征具有明显的灵敏度。
2017-07-28 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Investigation of the neutron imaging applications using fine-grained nuclear emulsion
中子成像是一种应用广泛的无损检测技术。中子成像的一个重要方面是实现微米级的空间分辨率。研制高分辨率的中子探测器是一项具有挑战性的任务。基于细粒核乳胶的中子探测器可适用于高分辨率中子成像应用。高径迹密度是提高中子成像质量的必要条件。然而，现有的轨道分析方法在高轨道密度条件下难以应用。模拟图像用于确定中子成像所需的径迹密度。得出结论，每100 $\times$ 100 $μ$ m $^2$的$10^4$轨道数量级的轨道密度足以利用中子探测器用于成像应用。对比度分辨率的图像数据集与不同的轨道密度和中子透射率进行了研究。此外，实验进行了中子成像的钆基光栅与已知的几何形状。成功地解决了光栅的结构问题。使用具有9个$μ$ m的周期性结构的光栅狭缝的灰度级光学图像，计算的1个$σ$ 10-90 μ m的边缘响应为0.945 $\pm$ ± 0.004 $μ$ m。
2022-12-07 nucl-ex physics.ins-det
Micro-physics simulations of columnar recombination along nuclear recoil tracks in high-pressure Xe gas for directional dark matter searches
方向灵敏度是WIMP暗物质研究的一个重要方面。然而，在大的目标质量下使核反冲的方向可见是一个挑战。为了实现这一目标，我们正在探索一种新的方法，通过利用柱状复合来检测高压氦气中短核反冲轨道的方向，长度可达几微米。柱状复合根据径迹和电场方向之间的角度改变闪烁和电离产率。为了实现这一点，电子的有效冷却至关重要。为了增强这种效应，三甲基胺（TMA）是一种候选添加剂，它不仅能有效地冷却电子，而且能通过潘宁转移增加柱状复合的量。我们进行了详细的模拟电离电子输运产生的核反冲在一个N2O3 + TMA气体混合物，并评估了柱状重组信号的大小。结果表明，在某些理想情况下，可以获得的方向性信号的磁道长度超过几个微米。虽然仍需要更多的研究与现实的假设，以评估这种技术的可行性，这可能打开了一个新的可能性暗物质搜索。
2015-05-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
R&D Status of Nuclear Emulsion For Directional Dark Matter Search
在本研究中，我们正在进行核乳胶定向暗物质搜索的研究与开发。首先，在名古屋大学的乳剂生产设施中开发了具有精细卤化银晶体的更高分辨率的核乳剂，我们确认它可以检测预期的核反冲径迹。新技术要求读出亚微米磁道。我们开发了扩展技术，并可以读出信号的形状分析与光学显微镜。在150 ~ 200 nm的原始轨道长度范围内，光学显微镜的二维角分辨率为36 °。最后，我们用14.8MeV中子产生的反冲核进行了验证，并研制了以SPring-8为最终检查的X射线显微镜系统，用光学显微镜对选定的候选径迹进行了更高分辨率的检查。在150 ~ 250 nm的径迹长度范围内，角分辨率由光学显微镜的31 °提高到X射线显微镜的17 °。我们正在开发实用的系统，并计划开始与原型探测器的测试运行。
2011-09-22 astro-ph.IM 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
A deep learning method for the trajectory reconstruction of cosmic rays with the DAMPE mission
本研究提出首个用于空间天体粒子任务的全机器学习径迹重建深度学习方法，在DAMPE实验中相比传统算法性能显著提升，可实现宽能区粒子电荷识别与极端能区宇宙线能谱测量，还大幅提高了量能器的粒子方向重建精度。
2022-11-29 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Numerical Modelling of Active Target Time Projection Chamber for Low Energy Nuclear Physic
开发基于流体动力学的数值模型模拟主动靶时间投影室，研究SAT-TPC原型机性能并优化束流与阳极读出方案，通过与粒子模型对比验证了模型有效性。
2024-09-24 nucl-ex physics.ins-det
3-D Tracking of Nuclear Recoils in a Miniature Time Projection Chamber
核反冲的三维重建对于快速中子的定向探测和对弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的方向敏感的搜索是很有意义的，而WIMPs可能构成宇宙的暗物质。我们证明了这种能力与一个微型气体目标时间投影室（TPC）的漂移电荷是雪崩倍增与气体电子倍增器（GEM）和检测与ATLAS FE-I3像素专用集成电路（ASIC）。我们报告的性能表征的检测器，包括测量的增益，增益分辨率，点分辨率，扩散，角分辨率和能量分辨率与低能量的X射线，宇宙射线和α粒子，使用气体Ar：CO $_2$（70：30）和他：CO $_2$（70：30）在大气压下。我们讨论了未来的影响，更大的定向中子和暗物质探测器。着眼于设计和选择这些组件，我们概括我们的结果到检测器性能的分析表达式尽可能。最后，我们展示了3-D定向检测的快中子源。
2014-07-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Beam induced space-charge effects in Time Projection Chambers in low-energy nuclear physics experiments
时间投影室（TPC）中的跟踪能力强烈地由漂移场的均匀性决定。离子回流在各种气体检测器中，主要由放大过程中的二次电离过程引起，长期以来一直被认为是漂移场失真的来源。本文报道了在用主动靶时间投影室（AT-TPC）进行的低能核物理实验中，漂移区一次电离过程引起的束流感生空间电荷效应。使用详细的电子输运模拟所观察到的效果的定性解释。由于离子迁移率是空间电荷效应中的一个关键因素，因此需要仔细优化气体特性。最后讨论了跟踪失真对跟踪算法性能的影响。
2019-07-17 nucl-ex physics.ins-det
Using Gamma-Ray Imaging to Measure Nuclear Lifetimes in the GRETINA Detector
GRETA，伽马射线能量跟踪阵列，是一个高度分段的HPGe探测器阵列，旨在跟踪束物理实验中发射的伽马射线。其高检测效率和最先进的位置分辨率使其非常适合成像应用。在本文中，我们使用模拟成像数据来说明如何成像可以应用于核寿命测量。与传统的生命周期技术（如RDM）相比，这种方法可以提供多种好处。
2021-06-27 nucl-ex physics.app-ph physics.ins-det
A performance study of an electron-tracking Compton camera with a compact system for environmental gamma-ray observation
电子跟踪康普顿照相机（ETCC）是一种探测器，它可以逐个事件地确定入射亚MeV/MeV伽马射线事件的到达方向和能量。它是一种混合探测器，由一个气体时间投影室（TPC）和一个位置敏感闪烁相机组成，TPC是康普顿散射靶和反冲电子的跟踪器，位置敏感闪烁相机吸收散射的伽马射线，用于测量环境中污染土壤中的伽马射线。为了测量放射性铯（Cs）污染土壤中的环境γ射线，我们研制了一种便携式电池供电的ETCC系统，该系统具有紧凑的读出电路和数据采集系统，用于SMILE-II实验。我们在实验室中使用多个点源对γ射线成像能力和ETCC性能进行了检验。性能测试表明，该探测器的视场约为1 $\;$ sr，对从视场中心发出的662 keV γ射线的探测效率和角分辨率分别为$(9.31 \pm 0.95) \times 10^{^-5}$和$5.9^{\circ} \pm 0.6^{\circ}$。在实验室条件下，ETCC能在13 min内从一个$^{137}$ Cs γ源中探测到0.15 $\;μ\rm{Sv/h}$，显著性为5 $σ$。在本文中，我们报告的ETCC的规格和性能测试的结果。此外，我们讨论了它的潜在用途环境伽马射线测量。
2015-08-06 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Nuclear recoil detection with color centers in bulk lithium fluoride
本文提出利用氟化锂中核反冲产生的色心荧光探测核反冲，通过光片荧光显微镜和机器学习实现三维径迹成像与特征提取，为暗物质、中微子及中子探测奠定基础。
2025-03-26 hep-ex hep-ph nucl-ex
On soil activation by cosmic rays at different altitudes
在不同海拔高度（海拔100，1000，1700，4300米）测量氡中子通量，我们发现了一个显着增加的氡浓度随海拔高度的证据。高空氡的直接测量也证实了这一点。这使我们能够假设宇宙射线可以参与土壤活化过程：它们通过特定的核反应将铀和钍的长寿命核转化为寿命较短的核。如果产生的核属于U-238放射性链，它们可以导致产生Ra-226，然后产生Rn-222，从而在宇宙射线通量高的高海拔地区显着增加其产量。
2017-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
gamma-Families with Halos Observed by X-ray Emulsion Chamber in EAS and the Estimate of the p+He Fraction in Primary Cosmic Rays at E0 = 1-100 PeV
描述了PAMIR实验中使用X射线乳胶室（XRECs）探测到的被称为“晕”的事件的实验伽马家族。晕的性质解释内的核相互作用的标准模型。根据有晕的事件，估算了p+He在初级宇宙射线（PCR）中所占的比例。结果表明，PCR质量组成在E0 = 1-100 PeV范围内保持混合。
2018-04-11 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
