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
Optical Calibration System for the LUX-ZEPLIN (LZ) Outer Detector
LUX-ZEPLIN实验将用一个总共含有10吨液态氙的探测器来寻找暗物质粒子的相互作用。围绕液态氙低温恒温器的是一个外部探测器否决系统，其主要目的是否决液态氙中的中子单散射事件，该事件可能模拟弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质信号。外部探测器由大约17吨的钆装载液体闪烁体组成，这些闪烁体被限制在低温恒温器周围的10个丙烯酸罐中，最外层是228，000升水。它将由120个向内的8英寸光电倍增管监测。设计并建造了一个光学校准系统来校准和监测这些光电倍增管，使否决系统达到其所需的效率，从而确保LUX-ZEPLIN达到其目标灵敏度。
2021-02-16 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
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
Liquid xenon in nuclear medicine: state-of-the-art and the PETALO approach
液体氙具有几个有吸引力的特性，这使得它适合于应用于核医学，例如高闪烁产额和快闪烁衰减时间，优于目前使用的晶体。自90年代以来，已经进行了几次尝试来构建基于液体氙的正电子发射断层成像扫描仪，其可以分为两种不同的方法：一方面，检测TPC中的电离电荷，另一方面，用光电倍增管检测闪烁光。PETALO（Positron Emission Tof Apparatus with Liquid XenOn）是一种将液体氙光电池和硅光电倍增器结合起来的新型读出装置。第一次蒙特卡洛调查指出，这项技术将提供一个很好的固有的时间分辨率，这使得有可能测量飞行时间与高效率。此外，液体氙对UV和蓝色波长的透明性打开了利用闪烁和切伦科夫光用于高灵敏度TOF-PET的可能性。
2017-12-15 physics.ins-det
Precision measurements of the scintillation pulse shape for low-energy recoils in liquid xenon
我们目前的测量闪烁脉冲形状的液体氙核反冲（NR）和电子反冲（ER）在0至0.5 kV/cm的电场能量$<$ 15 keV和$<$ 70 keV电子当量，分别。平均脉冲形状由具有两个指数衰减分量的有效模型很好地描述，其中两个衰减时间是拟合参数。我们发现，由于延迟发光的复合过程中的ER的脉冲显着增宽。除了有效模型外，我们还拟合了一个描述零场下ER复合发光的模型，并得到了很好的一致性。我们估计的最佳性能相结合的S2/S1和脉冲形状ER/NR歧视，并表明，即使与2纳秒的时间分辨率，改善S2/S1歧视是边际，使脉冲形状歧视将可能不会是有用的，为未来的双相液体氙实验寻找弹性暗物质反冲相互作用。
2018-05-23 physics.ins-det
NEST: A Comprehensive Model for Scintillation Yield in Liquid Xenon
介绍了一个解释液体氙闪烁产额的综合模型。我们统一了各种定义的功函数丰富的文献中，并纳入所有可用的数据电子反冲闪烁产额。这导致更好地理解电子反冲，并有利于改进核反冲的描述。入射伽马能量范围为O（1 keV）到O（1 MeV）和电场在0和O（10 kV/cm）被纳入这个启发式模型。我们展示了Geant 4实现的结果，但由于该模型有一些自由参数，因此在任何仿真包中的实现都应该很简单。我们使用一个准经验的方法，提高探测器校准和性能验证的目标。该模型将有助于未来探测器的设计和优化。这种模式也很容易推广到其他贵族元素。在本文中，我们奠定了详尽的模拟代码，我们称之为NEST（贵元素模拟技术）的基础。
2011-06-08 physics.ins-det
Underground Commissioning of LUX
LUX是一种双相氙TPC，设计用于直接探测暗物质。使用370千克氙，LUX能够在运行300天后将WIMP-核子截面极限设置为2 x 10^-46 cm ^2。LUX将在开始科学运行后几周内超过WIMP质量超过10 GeV的所有现有暗物质限制。经过六个月成功的地面运行，探测器最近被部署在地下，我们预计在不久的将来完成委托。提供了有关状态和结果的最新情况。
2013-06-01 astro-ph.IM physics.ins-det
First Dark Matter Search Results from the Large Underground Xenon (LUX) Experiment
大型地下氙（LUX）暗物质实验正在美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施地下1.5公里处进行。在2013年，该实验在85.3个生存日的时间内有10，091千克-天的WIMP搜索暴露。这第一次暗物质搜索在WIMP质量范围内对WIMP-核子相互作用横截面进行了世界上最严格的限制，并且与DAMA，CoGeNT和CDMS-II Si的低质量WIMP信号暗示紧张。LUX将于2014年开始为期300天的运行，将灵敏度提高5倍。从中子双散射技术获得的低能校准将进一步限制和减少系统学，特别是对于低WIMP质量。
2014-05-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-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
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
Study on degradation of VUV-sensitivity of MPPC for liquid xenon scintillation detector by radiation damage in MEG II experiment
针对MEG II实验液氙探测器中MPPC在高强度μ子束下的VUV灵敏度退化问题，研究发现辐射损伤集中于MPPC表面且热退火可使光子探测效率恢复，为相关探测器的辐射损伤评估与修复提供了依据。
2022-11-17 physics.ins-det
Reflectance dependence of polytetrafluoroethylene on thickness for xenon scintillation light
许多稀有事件研究，包括暗物质直接探测和无中微子双β衰变实验，都利用聚四氟乙烯（PTFE）反射材料制成的高真空紫外反射表面，以实现探测器的高光收集效率。随着探测器在过去十年中尺寸的增长，对更薄的探测器壁的需求也在增加，而反射率没有显著损失，以减少活性惰性液体周围的死体积、释气和潜在背景。我们报告的实验结果，以测量两个PTFE样品在178 nm附近的波长的反射率对厚度的依赖性。当浸没在液体氙中的圆柱形PTFE容器的厚度在1mm和9.5mm之间变化时，没有观察到反射率的变化。
2017-03-27 physics.ins-det
Low Energy Electronic Recoils and Single Electron Detection with a Liquid Xenon Proportional Scintillation Counter
本文表征了单相液态氙比例闪烁计数器（LXePSC）对低能电子反冲的响应，实现了约1keV电子反冲的高效探测及单电子观测，讨论了其在反应堆中微子探测的潜在应用。
2023-06-19 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
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
Response of photomultiplier tubes to xenon scintillation light
本文用中心波长在175 nm附近的氙闪烁光对35个滨松R11410-22光电倍增管进行了精密定标。这种特殊的PMT变体是专门为LUX-ZEPLIN（LZ）暗物质实验开发的。使用与真空低温恒温器耦合的室温氙闪烁池来研究室温和低温下的全面PMT响应$\textrm{($ \sim $ -100$ ^ \circ $C)}$，特别是确定LZ操作条件下的量子效率（QE）和双光电子发射（DPE）概率。对于在室温下平均QE为$\textrm{(32.4$ \pm $2.9)%}$的样品，我们发现冷却后$\textrm{(17.9$ \pm $5.2)%}$的相对改善（其中不确定度值是指样品标准偏差）。在低温下，响应单个真空紫外（VUV）光子的平均DPE概率为$\textrm{(22.6$ \pm $2.0)%}$;在此首次测量的相对于室温的DPE增加为$\textrm{(12.2$ \pm $3.9)%}$。还观察到小的三重光电子发射概率$\textrm{($ \sim $0.6%)}$的证据。在这些参数和制造商测量的QE之间建立了有用的相关性。还测量了一个ETEL D 730/9829 QB的单VUV光子响应，这是一个在ZEPLIN-III实验中使用的具有更标准的双碱光电阴极的PMT，我们获得了$\textrm{(9.1$ \pm $0.1)%}$的冷DPE部分。因此，我们确认，这种效果并不…
2018-04-13 physics.ins-det
Measurement of the absolute reflectance of polytetrafluoroethylene (PTFE) immersed in liquid xenon
使用液体氙（LXe）作为闪烁体的检测器的性能强烈地依赖于氙闪烁光的收集效率，而氙闪烁光的收集效率又关键地依赖于围绕有效体积的表面的反射率。为了改善这种检测器中的光收集，活性体积通常被聚四氟乙烯（PTFE）反射器板包围，由于其非常高的反射率而使用该反射器板--即使在短波长的闪烁光的情况下也是如此（峰值在$178\,\text{nm}$）。在这项工作中，这有助于对LUX-ZEPLIN（LZ）实验的整体研发工作，我们提出了三个不同的PTFE样品（包括在LUX探测器中使用的材料）的绝对反射率的实验结果，沉浸在LPEG 2的闪烁光。所获得的结果表明，可以实现非常高的双半球反射率值（$\geq97$ %），从而在基于液体氙蒸发器的探测器中实现非常低的能量阈值。
2016-12-23 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
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
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
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
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
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
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
Proportional scintillation in liquid xenon: demonstration in a single-phase liquid-only time projection chamber
本文在小型单相纯液氙 TPC 中利用 83mKr 信号验证液相 S2 比例闪烁，测得最高 g2 增益及电子漂移、扩散参数，证明该类探测器可成功运行。
2024-09-18 physics.ins-det
Measurements of Angle-Resolved Reflectivity of PTFE in Liquid Xenon with IBEX
液体氙粒子探测器的性能依赖于出色的光收集效率。这取决于聚四氟乙烯（PTFE）在氙闪烁波长为178 nm处的高反射率，但这种反射率的角度依赖性还没有得到很好的理解。IBEX设计用于直接测量液体氙中PTFE反射的氙闪烁光的角分布。这些测量是完全由一个微物理反射率模型与自由参数很少。PTFE类型，表面光洁度，氙气压力和入射光的波长的依赖性进行了探讨。观察到全内反射，这导致镜面反射超过漫反射，并且对于高入射角反射率接近100%。
2020-03-30 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
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
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
Sub-GeV Dark Matter Searches and Electric Field Studies for the LUX and LZ Experiments
暗物质（DM）的性质仍然是一个谜，因为它迄今为止在实验室中无法检测到。为此，建立了大型地下氙（LUX）实验，以直接观察DM与氙靶核的相互作用。LUX从2013年4月到2016年5月在南达科他州的SURF获得了数据，这导致了许多世界领先的排除限制的出版物，这些限制探索了许多未探索的DM参数空间。这份手稿描述了两种新的直接检测方法，使用第一个LUX数据集对亚GeV DM进行限制。韧致辐射和米格达尔效应考虑伴随标准DM-核散射的电子反冲，从而将LUX探测器的范围扩展到较低的DM质量。对于质量为0.4-5 GeV/c $^{2}$的DM粒子，对四种不同类型的介体进行了自旋无关的DM-核子散射的约束.在最后332天的数据采集之前，探测器的条件发生了显着变化。电场以非平凡的非对称方式变化，这引发了对LUX探测器内部电场的全3D模型的需求。本文所述的这些电场的成功建模使得能够在整个科学计划中彻底理解检测器，并增强其对DM的灵敏度。LUX-ZEPLIN（LZ）实验是下一代氙探测器，即将开始寻找DM。然而，越来越大的稀有液体探测器，如LZ，正面临着高电压（HV）应用的挑战。劳伦斯伯克利国家实验室的氙击穿装置（XeBrA）是为了表征液态氙和液态氩的高压行为而建造的。XeBrA的结果不仅有助于提高我们对击穿过程中所涉及的物理过程的理解，而且还可以为贵液探测器工程的未来提供信息。
2019-04-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
PETALO: a Time-of-Flight PET with liquid xenon
液体氙具有几个特点，使其适用于核医学的应用，如高闪烁产额和快速闪烁衰减时间。此外，作为具有均匀响应的连续介质，液体氙允许避免基于结晶的常规检测器的大多数几何失真。在本文中，我们描述了这些属性如何激发了正电子发射断层成像扫描仪与飞行时间测量，它结合了液体氙蒸发量和硅光电倍增器作为传感器的新概念的发展。蒙特卡洛研究指出，这项技术将提供出色的固有时间分辨率，低至70 ps。此外，液体氙对UV和蓝色波长的透明性开启了利用闪烁和切伦科夫光用于具有飞行时间能力的高灵敏度正电子发射断层成像扫描仪的可能性。蒙特卡罗模拟指出，使用切伦科夫光获得的时间分辨率为30-50 ps。目前正在建造一个原型，以展示这一概念在能量、时间和空间坐标重建方面的高分辨率，使用的是一个内径30厘米、深3厘米的环，装有对真空紫外线敏感的硅光电倍增器。
2021-02-26 physics.ins-det
Study of the loss of Xenon Scintillation in Xenon-Trimethylamine Mixtures
本文研究了TMA（（CH_3）_3N）分子将紫外可见光发射波长（160-188 nm）移到更长、更易控制的波长（260-350 nm）的能力。从氙灯发射的光在800托下通过填充有Xe-TMA混合物的气室，并用光电倍增管检测。在适当的透射范围内使用带通滤波器，实验上没有观察到再发射光。考虑到实验系统的检测限，如果TMA分子发生再发射，则其低于160-188 nm范围内吸收的闪烁的0.3%。还得到了TMA对氙真空紫外光的吸收系数值为0.43+/-0.03 cm-1·Torr-1。这些结果对于考虑TMA作为分子添加剂以在大体积光学时间投影室中进行掺杂的实验可能特别重要。
2018-12-13 physics.ins-det
The Large Underground Xenon (LUX) Experiment
大型地下氙（LUX）合作设计并建造了一个双相氙探测器，以进行弱相互作用大质量粒子（WIMP）的搜索，这是一种领先的暗物质候选者。LUX探测器的目标是清楚地探测（或排除）WIMPS，每个核子的自旋独立截面为$2\times 10^{-46}$ cm $^{2}$，相当于370 kg探测器内部100 kg基准体积（FV）中的$\sim$ 1个事件/100 kg/月。总体背景目标设定为在运行300天内，FV中的$<$ 1背景事件被表征为可能的WIMP。本文介绍了LUX探测器的设计和结构。
2012-11-21 hep-ex 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
Micromegas operation in high pressure xenon: charge and scintillation readout
本文研究了在1 ~ 10巴压力范围内纯氙中工作的Micromegas的工作特性。在每种压力下获得的最大电荷增益近似恒定，大约为4 × 10^2，氙压力高达5 bar，并在此压力以上缓慢下降，在10 bar时略高于10^2。与其他微图案气体倍增器相比，MM在4 bar以上的氙气压力下具有最高增益。对于22.1 keV的X射线，获得的最低能量分辨率随着压力的增加而稳定增加，从1 bar时的12%增加到10 bar时的32%。计算有效闪烁产率，定义为在转换区中产生的每个初级电子通过MM网孔离开的光子数。在1巴的压力下，每个初级电子的产额约为2 × 10^2个光子，在5巴的压力下增加到约6 × 10^2个光子，然后在10巴的压力下再次降低到2 × 10^2个光子。通过合适的光电传感器读出这种闪烁将导致更高的增益，但具有增加的统计波动。
2010-09-15 hep-ph physics.ins-det
Index of refraction, Rayleigh scattering length, and Sellmeier coefficients in solid and liquid argon and xenon
大型液氩探测器已广泛用于低速实验，包括暗物质和中微子研究。然而，在与当前和不久的将来的探测器相关的大尺度上，液态氩的光学性质还没有得到很好的理解。液态氩在闪烁波长处的折射率还没有被测量，并且当前的瑞利散射长度计算与测量不一致。此外，固体氩和固体氙在其闪烁波长处的瑞利散射长度和折射率以前没有被测量或计算过。我们引入了一个新的计算，使用现有的数据在液体和固体氩和氙外推的闪烁波长的光学性质，使用Sellmeier色散关系。
2017-08-11 physics.ins-det
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
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
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
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
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
Prospects of charge signal analyses in liquid xenon TPCs with proportional scintillation in the liquid phase
随着液态氙TPC在追求直接探测WIMP暗物质的同时目标质量的增加，由于其尺寸而产生的技术挑战需要新的解决方案，并开启了关于替代探测器概念的讨论。液体氙中的比例闪烁允许单相设计，从而避免了与双相TPC中所需的液-气界面和精确气隙相关的所有问题。除了不同的闪烁机制，成功的检测和分析方案的国家的最先进的实验是保持在这种方法。我们研究的影响，在一个单相检测器的DARWIN尺寸，其中的比例闪烁信号的快速定时允许的电离信号中的单个电子的精确识别的电荷信号分析。这样的离散电子计数方法导致一个更好的信号分辨率为低能量相比，经典的双相连续的方法。不存在液-气界面进一步显著地有益于仅S2的能量分辨率。这将闪烁和信号检测过程的不确定性降低到显著低于初级电离中不可减少的波动的水平。利用精确的电子时间信息进一步允许强大的单个与~多位点相互作用识别，93%的拒绝效率和98%的信号接受。这超过了达尔文天文台的设计目标，在非拒绝多站点中子事件的减少因子为4.2。
2022-04-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Response of liquid xenon to Compton electrons down to 1.5 keV
液态氙对低能电子反冲的响应与寻找暗物质候选者有关，暗物质候选者主要与介质中的原子电子相互作用，如轴子或轴子状粒子，而不是预测与原子核散射的弱相互作用大质量粒子。最近，液体氙闪烁光已被观察到电子反冲下降到2.1千电子伏，但没有施加电场，用于大多数氙暗物质的搜索。施加的电场可以通过阻碍产生大部分闪烁光子的电子-离子复合过程来降低闪烁产率。我们提出了新的结果，液体氙的闪烁发射响应电子反冲低至1.5千电子伏，有和没有施加电场。在零场时，观察到低于10 keV的每单位沉积能量的闪烁输出减少，在较高能量下下降到其值的近40%。当外加电场为450 V/cm时，我们观察到闪烁输出相对于零场时的值减少到约75%。我们看到在1.5 keV和7.8 keV之间该值没有显著的能量依赖性。根据这些结果，我们估计ZEPLIN-III，XENON 10，XENON 100和XMASS的电子反冲能量阈值分别为2.8 keV，2.5 keV，2.3 keV和1.1 keV，验证了它们对低能电子反冲的出色灵敏度。
2013-06-12 astro-ph.IM 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
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
Measurement of the Scintillation Yield of Low-Energy Electrons in Liquid Xenon
我们用康普顿符合技术测量了能量在2.1 - 120.2keV之间的电子的液氙闪烁产额与能量的关系。用137Cs γ射线辐照具有很高光探测效率的LIGO闪烁探测器，用高纯锗（HPGe）探测器在不同散射角下测量康普顿散射γ射线的能量。HPGe探测器出色的能量分辨率允许选择具有已知能量的康普顿电子的事件。我们发现，闪烁产额最初增加的电子能量从120 keV降低到约60 keV，但随后下降了约30%，从60 keV到2 keV。测量的闪烁产额也测量与转换电子从32.1 keV和9.4 keV跃迁的83 mKr异构体，用作内部校准源。我们发现32.1 keV跃迁的闪烁产额与康普顿符合测量结果是一致的。另一方面，9.4keV跃迁的产额远高于相同能量的康普顿电子的产额。我们将闪烁产额的增强解释为由于32.1 keV跃迁留下的Xe离子存在时复合率增强，该跃迁平均比9.4 keV跃迁提前220 ns。
2012-09-17 astro-ph.IM 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
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
Improved Modeling of $β$ Electronic Recoils in Liquid Xenon Using LUX Calibration Data
我们在这里报告的方法和技术，用于创建和改进的模型，再现的闪烁和电离响应的双相液体和气体氙时间投影室。从最近发布的稀有元素模拟技术（NEST v2.0）开始，除了外部数据集允许在LUX数据采集条件之外进行外推外，还使用了大型地下氙（LUX）探测器中${}^3$ H和${}^{14}$ C的$β$衰变的电子反冲数据来调整模型。本文还介绍了用于建模复杂的时间和空间检测器的病理，可能会对数据产生不利影响，使用一个简化的模型框架的技术。本报告中概述的方法显示了NEST v2.0可能的强大应用程序的示例，同时还提供了最终的电子反冲模型和探测器参数，这些参数将用于新的分析包，LUX Legacy Analysis Monte Carlo Application（LLAMA），以准确再现LUX数据。由于精确的背景再现对于稀有事件搜索的成功至关重要，例如暗物质直接探测实验，因此这里概述的技术可以用于其他单相和双相氙探测器，以协助精确的ER背景再现。
2020-02-28 hep-ex 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
