FELIX based readout of the Single-Phase ProtoDUNE detector
大型液态氩时间投影室已被用于DUNE实验的远探测器，它将由位于Sanford地下研究设施地下1.5公里处的四个17 kton探测器组成。与现有实验相比，这代表了规模的大幅增加。单相和双相技术都将在CERN进行验证，在能够容纳全尺寸探测器模块的低温恒温器中，并暴露于低能带电粒子束。这个称为ProtoDUNE的方案还允许对数据采集战略进行广泛的测试。前端Link eXchange（FELIX）读出系统最初是在ATLAS协作中开发的，基于定制的基于FPGA的PCIe I/O卡，通过点对点链路连接到检测器前端，并托管在商用服务器中。FELIX将用于单相ProtoDUNE设置，以读取来自单个阳极平面组件结构中组织的2560条阳极导线的数据。在采样率为2 MHz的连续读出情况下，系统必须处理96 Gb/s的输入速率。外部触发器将预先选择5 ms的时间窗口，探测器内预期有感兴趣的活动。事件构建将以25 Hz的目标速率针对触发事件进行;读出系统将从与时间窗口匹配的数据样本形成片段，执行无损压缩，并通过10 Gb/s以太网将数据转发到事件构建节点。本文讨论了该读出系统的设计与实现以及首次运行经验。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
ProtoDUNE and a Dual-phase LArTPC
未来DUNE实验的四个10 kt液体氩时间投影室（LArTPC）将能够精确测量振荡参数和发现轻子的CP破坏，这要归功于它们出色的3D成像能力和量热能力。DUNE检测器的一个或多个模块可以利用双相（DP）LArTPC，其依赖于在液体体积中产生的电荷的提取及其随后在氩气中的倍增，可以提供稳健且有竞争力的信噪比和完全有效的体积。2018年和2019年，CERN的ProtoDUNE实验将验证DUNE远探测器的设计，展示大规模双相LArTPC的可行性，并提供对DUNE物理潜力的宝贵见解。
2019-02-13 physics.ins-det
Xenon doping of Liquid Argon in ProtoDUNE Single Phase
深地下中微子实验（DUNE）将是下一代长基线中微子实验。远探测器设计为四个LAr-TPC（液氩时间投影室）模块的复合体，每个模块具有17 kt液氩。第一个远探测器技术的开发和验证是通过ProtoDUNE单相（ProtoDUNE-SP）进行的，ProtoDUNE-SP是CERN中微子平台上的770 t LAr-TPC。DUNE中至关重要的是光子探测系统，它将确保非束事件的触发-质子衰变，超新星中微子爆发和BSM搜索-并将改善中微子束事件的计时和量热。用氙掺杂液态氩是一种已知的技术，用于将氩发射的光（128 nm）偏移到更长的波长（178 nm）以便于其检测。在ProtodUNE-SP中进行了有史以来在LAr-TPC中进行的最大规模的氙气掺杂测试。从2020年2月到5月，注入的氙气量逐渐增加，以补偿由于空气污染造成的光损失。使用ProtoDUNE-SP光子探测系统（PDS）和运行前安装的专用装置研究了这种大型TPC的响应。利用第一种方法，可以研究相对于轨道位置的光收集效率，而利用第二种方法，可以区分氙气光和LAr光。即使在小的氙浓度（质量< 20 ppm）下，光移位机制也被证明是高效的，此外，它允许回收被污染物猝灭的光。光收集在远离检测平面处得到改善，增强了光子检测器沿漂移方向的响应均匀性，并证实了相对于128 nm光子，178 nm光子的瑞利散射长度更长。监测TPC的电荷收集，证明氙…
2021-10-30 physics.ins-det
Silicon Photomultipliers for High Energy Physics Detectors
本文综述了工作在盖革模式下的多像素硅基雪崩光电二极管，也称为硅光电倍增器（SiPM）的发展现状。特别强调了这种类型的光传感器在高能物理探测器中的应用。
2011-09-22 hep-ex physics.ins-det
DUNE: Status and Perspectives
深层地下中微子实验（DUNE）提供了一个丰富的科学计划，重点是中微子振荡和其他超越标准模型的物理学。高强度宽带中微子束流将在费米国家加速器实验室（FNAL）产生，并将被引导到距离FNAL 1300 km的Sanford地下研究设施的40 kt液氩远探测器。该实验的主要目标是确定中微子质量的排序和测量CP破坏相$δ_{\textrm{CP}}$。大型DUNE远探测器的地下位置及其出色的能量和空间分辨率也将允许大统一理论预测的非加速器物理程序，如核子衰变或$n$ - $\bar{n}$振荡。此外，DUNE将对来自核心坍缩超新星的电子中微子通量敏感，提供有关该现象潜在机制的宝贵信息。这个雄心勃勃的项目需要大量的原型和测试计划，以确保技术的所有部分都得到充分理解和测试。两个这样的原型，在单相（ProtodUNE-SP）和双相（ProtodUNE-DP）技术，正在建设中，并将在欧洲核子研究中心中微子平台（NP）从2018年开始运行。
2018-04-13 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the HZC Photonics XP82B20D and XP1805D Photomultiplier Tubes for Low-Temperature Applications
IceCube协作组正在调查各种类型和制造商的光电倍增管（PMT），以便在未来的光学模块中使用。本报告介绍了两种不同类型的HZC Photonics PMT的表征结果：3.5英寸XP82B20D和9英寸XP1805D。结果与制造商提供的质量标准一致。此外，在低温下观察到优异的噪声行为，可能用于IceCube光学模块。
2019-06-23 hep-ex physics.ins-det
Modeling and simulation of the R5912 photomultiplier for the LAGO project
我们提出的建模和模拟的结果，滨松R5912光电倍增管，在大多数网站的拉丁美洲巨型天文台（LAGO）。该模型进行了比较，在运行中的水切伦科夫探测器（WCD）安装在布卡拉曼加，哥伦比亚和巴里洛赫，阿根廷的数据。LAGO项目是一项国际实验，横跨拉丁美洲不同高度，11个国家的35个以上机构参加。主要面向伽马射线暴和空间天气现象的基础研究。LAGO网络由单个或小型WCD阵列组成，主要由一个光电倍增管和一个读出电子设备组成，该读出电子设备获取由宇宙射线与地球大气相互作用触发的单粒子或广泛的空气簇射事件。
2021-02-01 hep-ex physics.ins-det
An analytical model for photomultiplier tube calibration
本文提出一种用于光电倍增管标定的解析模型，推导了相关数学公式，并应用于R7081 Hamamatsu PMT的增益确定，为增益反卷积任务提供了有力的替代方案。
2023-11-23 hep-ex physics.ins-det
Measurement of the relative Quantum Efficiency of Hamamatsu model R5912-20MOD photomultiplier tubes at liquid argon temperature
R5912- 20 MOD型光电倍增管（PMT）是日本滨松公司研制的低温用光电倍增管。在本文中，我们报告的测量相对量子效率（QE）的这种模型PMT在液氩（LAr）温度。此外，还介绍了一种专门设计的装置和相应的测试方法。在高纯氮气氛中，用光电倍增管在可见光波段测量了相对量子效率。结果表明，在420 nm附近，激光拉曼温度下的量子效率与室温相比变化在5%以内。然而，QE在较短波长范围内增加约10%，并且在550 nm之后显著降低。
2021-07-12 hep-ex physics.ins-det
Calibration of photomultiplier tubes
本文提出基于离散傅里叶变换的数值方法标定光电倍增管，可在泊松均值所有阶上严格计算电荷响应函数，无需近似，并验证了其精度。
2023-07-06 hep-ex physics.ins-det
Photomultiplier Tubes in the MiniBooNE Experiment
费米国家加速器实验室的MiniBooNE实验的探测器采用1520 8英寸Hamamatsu型号R1408和R5912光电倍增管，带有定制的底座。进行测试，以确定暗率，电荷和定时分辨率，双脉冲率，和所需的工作电压为每个管，使管可以进行分类，在检测器中的最佳位置。七个光电管进行了测试，以找到它们的响应的角度依赖性。在Super-K光电管内爆事故发生后，进行了一项分析，以确定MiniBooNE发生类似事故的风险。
2010-05-19 hep-ex physics.ins-det
Silicon photomultiplier arrays - a novel photon detector for a high resolution tracker produced at FBK-irst, Italy
在FBK-irst研制了一个硅光电倍增器（SiPM）阵列，它有32个通道，尺寸为8.0 x 1.1 mm^2。每个250 um宽的通道被细分为5 x 22个矩形排列的像素。这些传感器被开发用于读出模块化高分辨率的光纤跟踪器。关键属性，如击穿电压，增益和光子探测效率（PDE）被发现是均匀的SiPM阵列的所有32个通道。如果噪声特性和PDE得到改善，这可以使具有SiPM阵列读出的光纤跟踪器成为可用跟踪器技术的有希望的替代方案。
2009-03-23 hep-ex physics.ins-det
Characterization of photomultiplier tubes in a novel operation mode for Secondary Emission Ionization Calorimetry
已对Hamamatsu单阳极R7761和多阳极R5900-00-M16光电倍增管进行了二次发射（SE）电离量热法研究。SE电离量热法是一种测量极端辐射环境下电磁簇射粒子的新技术。这些测试中使用的不同操作模式是通过修改传统的PMT偏置电路来开发的。这些修改是对基板电路的分压器的布置的简单改变。具有被称为在SE模式下操作的修改的基底的PMT被用作SE量热计原型中的SE检测器模块，并且被放置在吸收材料（Fe、Cu、Pb、W等）之间。在这里，不同的操作模式的技术设计，以及两个SE模式和传统的PMT模式的特性测量报告。
2016-09-09 hep-ex physics.ins-det
Measurement of parameters of scintillating bars with wavelength-shifting fibres and silicon photomultiplier readout for the SHiP Muon Detector
在欧洲核子研究中心质子同步加速器T9区的试验束上，测量了不同型号的硅光电倍增器读出的3米长的波长漂移光纤光栅的光产额和时间分辨率。不同的配置得到的结果。对于长3米、宽4.5厘米、厚2厘米的棒，时间分辨率优于800 ps，沿棒长方向的时间常数在20%以内，光产额约为140（70）个光电子。这些结果很好地符合SHiP实验的μ子探测器的要求。
2016-12-19 hep-ex physics.ins-det
Characterization of large area photomultiplier ETL 9357FLB for liquid argon detector
中国暗物质实验（CDEX）合作组将用锗探测器直接搜寻弱相互作用的大质量粒子。液态氩将用作反康普顿和锗探测器的冷却材料。将使用浸没在液态氩中的低背景和大面积光电倍增管（PMT）来读出来自氩的光信号。在本文中，我们进行了仔细的评价PMT在室温和低温下工作的性能。基于单光电子响应模型，测量了光电倍增管的绝对增益和分辨率。这为CDEX实验中PMT的选择、标定和信号分析奠定了基础。
2013-12-09 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the Hamamatsu 8" R5912-MOD Photomultiplier Tube
当前和未来的中微子和直接探测暗物质实验希望利用光子探测的改进技术。这些检测器中的许多是使用相对低成本、大面积和有效的光电倍增管（PMT）的大型单片光学检测器。一个候选PMT为未来的实验是一个新开发的原型滨松PMT，R5912-MOD。在本文中，我们描述了测量的单个光电子的时间和电荷响应的R5912-MOD，以及详细的一些直接比较类似的PMT。此外，进行光电阴极的1D扫描和脉冲后测量。这些测量大多是在三个R5912-MOD光电倍增管上进行的，其增益接近$1 \times 10^{7}$。测得渡越时间扩展（$σ$）和电荷峰谷分别平均为680 ps和4.2。本文的结果表明，R5912-MOD在几个方面都是未来实验的优秀候选者，特别是由于其在时序上的窄分布。
2017-10-09 hep-ex physics.ins-det
Timing and Synchronization of the DUNE Neutrino Detector
DUNE中微子实验远探测器的基准质量为40 kt。O（1 M）读出通道分布在4 x 10 kt模块上，需要通过可靠、简单、经济实惠的系统同步到O（10 ns）。对于大多数通道，使用简单的DC平衡协议，时钟和同步信息编码在同一光纤上。其他频道使用“白兔”（IEEE-1588）。小规模测试表明，定时抖动<100 ps。DUNE计时系统已经在CERN的ProtoDUNE-SP探测器上成功地制作了原型。
2019-05-02 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the Hamamatsu H12700A-03 and R12699-03 multi-anode photomultiplier tubes
H12700是Hamamatsu生产的新型64通道52 $\times$ 52 mm $^2$方形多阳极光电倍增管（MaPMT）。其特性使该器件适用于高能物理应用，例如环形成像切伦科夫（RICH）探测器。Hamamatsu为H12700管提供了一个嵌入式插座，将阳极连接到输出引脚，并包括一个有源分压器。第二个设备版本R12699也可用，与前者不同的是没有插座。本文描述了一个完整的表征这两种模式，从标准的操作参数（单光子光谱、平均增益、阳极均匀性和暗电流值），详细研究相邻像素之间的串扰效应，并考虑临界环境条件下的行为，例如在高达100高斯的静态磁场存在下，在不同的操作温度下和长时间暴露于强光后。
2015-10-05 hep-ex physics.ins-det
The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) program
DUNE是下一代长基线中微子振荡实验，旨在测定中微子质量等级与CP破坏相位，并探测天体物理中微子及核子衰变等超出标准模型的物理现象。
2024-12-19 hep-ex hep-ph physics.ins-det
CATIROC: an integrated chip for neutrino experiments using photomultiplier tubes
为了利用大量的光电倍增管进行下一代中微子实验，研制了一种专用集成电路CATIROC（Charge And Time Integrated Read Out Chip）。每个CATIROC都为16个可配置输入通道提供时间和电荷测量，这些通道在无触发器模式下工作。最初设计用于水切伦科夫探测器中的光发射，我们在本文中表明，它的使用可以扩展到基于液体闪烁体的实验。正在中国建造的JUNO实验的$\sim$ 26000 3英寸光电倍增管就是一个很好的例子。本文介绍了CATIROC的特点，特别注意其应用于液体蒸发器中光发射时间分布的最关键点。在电荷和时间测量中实现的性能可以为未来利用PMT或其他光敏探测器的高精度实验提供输入。
2021-05-12 hep-ex physics.ins-det
Photomultiplier Requirements and Pre-Calibration for the SABRE South Liquid Scintillator Veto
针对SABRE South暗物质探测实验的液体闪烁体反符合探测器，研究了Hamamatsu R5912耐油光电倍增管的需求、表征测试结果及低阈值运行方法，并通过原型验证了其对脉冲形状甄别技术的适配性。
2025-07-29 hep-ex physics.ins-det
The measurements of 2200 ETL9351 type photomultipliers for the Borexino experiment with the photomultiplier testing facility at LNGS
介绍了用PMT测试设备对Borexino探测器的2200多个ETL9351型PMT进行测试的结果。的光电倍增管特性相关的适当的检测器操作和建模进行了详细讨论。
2004-06-27 physics.ins-det
Evaluation of the upgraded 3-inch Hamamatsu photomultiplier for the KM3NeT Neutrino Telescope
本研究评估了用于 KM3NeT 中微子望远镜的 1000 个升级版滨松 R14374-02 光电倍增管，发现其量子效率均匀性和时间特性均优于前代 R12199-02 型号。
2025-07-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Performance Test and Circuit Simulation for R12699-406-M4 Photomultiplier Tube Base
State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MoE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院，暗物质物理全国重点实验室，粒子天体物理教育部重点实验室，上海粒子物理与宇宙学重点实验室）；School of Physics, Jilin University（吉林大学物理学院）；Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所及物理与天文学院）
R12699-406-M4光电倍增管基底通过性能测试与电路仿真优化，提升探测器动态范围并支持未来数据分析中的饱和和抑制校正研究。
2026-01-18 hep-ex physics.ins-det
Modeling the Effects of Temperature and Electric Field on the Dark Count Rate of Photomultiplier Tubes
Graduate School of Science and Technology, Keio University（庆应义塾大学理工学部研究生院）
本研究基于Richardson-Dushman方程和肖特基效应，建模PMT暗计数率随温度和外电场的变化，并通过实验验证了模型的有效性。
2026-09-30 hep-ex physics.ins-det
A New Optical Model for Photomultiplier Tubes
在许多应用中，建立一个精确的光电倍增管（PMT）光学模型来描述其在工作介质中的光子探测效率（PDE）的角度和光谱响应是至关重要的。在这项研究中，我们提出了一个新的PMT光学模型来描述光与PMT窗口和PMT内部的光学过程的相互作用，具有合理的精度的基础上的光学理论和基于GEANT 4的仿真工具包。该模型建立了PDE与其所依赖的底层过程之间的关系，并提供了一种将一种工作介质（如空气）中的PDE测量值转换为其他介质（如水、液体闪烁体等）中的PDE测量值的工具。使用两个20”MCP-PMT和一个20”倍增极PMT，我们演示了一个完整的过程，以获得模型中使用的关键参数，从实验数据，如光学特性的减反射涂层和光电阴极的三个PMT。该模型可以有效地再现角响应的光电倍增管的量子效率，即使在模型中假设一个理想的均匀的光电阴极。有趣的是，所提出的模型预测了类似的水平（$20\%\sim30\%$）的光产额过剩观察到的实验数据中的许多液体基于中微子探测器相比，在检测器设计阶段的预测。然而，这种过度从未被解释过，而所提出的PMT模型为它提供了一个很好的解释，这突出了其检测器模拟中使用的PMT模型的不完善之处。
2022-04-06 hep-ex physics.ins-det
Acceptance tests of Hamamatsu R7081 photomultiplier tubes
本研究对用于 BUTTON 实验的滨松 R7081 光电倍增管进行验收测试，通过分析增益、峰谷比和暗率等性能指标，验证其符合制造商规格，为水基探测器的模拟与实际应用提供性能保障。
2023-07-27 hep-ex physics.ins-det
Comprehensive study of timing resolution in plastic scintillator detectors with wavelength-shifting fiber and silicon photomultiplier readout
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
研究通过结合半解析框架、玩具蒙特卡罗验证及Geant4光学光子模拟，对基于波长转移光纤和硅光电倍增管读出的塑料闪烁体探测器时间分辨率展开全面研究，给出分析模型并验证，经参数扫描生成设计图和查找表以优化探测器。
2026-10-30 hep-ex physics.ins-det
A 1 mm Scintillating Fibre Tracker Readout by a Multi-anode Photomultiplier
本文介绍了一个原型粒子跟踪探测器与1毫米的塑料纤维与64通道Hamamatsu H8500平板多阳极光电倍增管读数。来自11个充气漂移管阵列的宇宙射线轨迹与光纤中的信号相匹配，以测量光纤跟踪器中重建轨迹的分辨率和效率。还开发了GEANT4探测器模拟，以将宇宙射线数据与MC结果进行比较，并在说明中进行了讨论。使用在这个实验装置中测得的参数，修改后的光纤跟踪器的设计，建议在未来的原型，以提高分辨率和效率，以满足现代检测器的规格。
2011-07-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Preliminary Design of Integrated Digitizer Base for Photomultiplier Tube
在光电倍增管（PMT）的物理实验和应用中，高速脉冲数字化被广泛应用。来自PMT的电流脉冲具有几纳秒到一百纳秒的上升时间。电流脉冲形状可用于获得脉冲能量并区分不同的粒子。传统的光电倍增管读出系统采用基于NIM或VME系统的分立或集成脉冲整形电路和模数转换板来实现数据采集功能。在许多应用中，如安全仪表，整个系统中只有几个PMT，或者在一些分布式应用中，由于通道数量巨大，分布空间巨大，长距离模拟电缆与高压电力电缆不适用。在本文中，集成数字化仪的基础设计和接口的Cs2 LiYCl 6（CLYC）闪烁体与PMT。CLYC闪烁体具有实现中子和γ射线脉冲形状鉴别的能力。仅需一根千兆位无屏蔽双绞线即可实现超过700 Mbps的TCP数据吞吐量和超过10 W的功率。高压电源、电流敏感型ADC、500 MSPS/12位ADC（模数转换器）、基于ZYNQ SoC（片上系统）的读出模块、以太网供电和用户接口电路板均采用板对板连接器堆叠。该系统在662 keV处的γ射线能量分辨率为4.6%，脉冲积分为20 μs，对中子和γ射线的总能量PSD优值约为3.0。该集成数字化仪底座还可以通过PMT与其他探测器连接。
2018-06-23 hep-ex physics.ins-det
High-gain DC-mode operated Gaseous Photomultipliers for the visible spectral range
本文简要介绍了双碱光电阴极和级联型气体雪崩电子倍增器相结合的光子探测器的最新进展。它允许开发和第一次可行性演示的高增益气体光电倍增管敏感的可见光谱范围内，在直流模式下操作，单光子灵敏度。
2008-08-12 physics.ins-det
Segmented scintillation detectors with silicon photomultiplier readout for measuring antiproton annihilations
欧洲核子研究中心反质子减速器（AD）的原子光谱和慢反质子碰撞（ASACUSA）实验构建了分段式加速器，用于探测和跟踪未来超导射频保罗反质子阱中反质子湮灭产生的带电π介子。一个由541个铸造和挤压的闪烁体棒组成的系统被安排在11个探测器模块中，提供了17 mm的空间分辨率。绿色波长移动光纤被嵌入到闪烁器中，并由灵敏面积为1 x 1 mm^2的硅光电倍增器读出。用动量为p ~ 1GeV/c的负π介子束测量了各种闪烁体结构的光电子产额。比较了各种光纤和硅光电倍增器、光纤终端以及光纤和倍增器之间的耦合。探测器也使用AD的反质子束进行了测试。由于硅光电倍增器的饱和，在反质子的高湮没率下出现非线性效应。
2014-03-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Efficient ion blocking in gaseous detectors and its application to gas-avalanche photomultipliers sensitive in the visible-light range
提出了一种用于气体雪崩探测器中离子阻挡的新概念，它包括级联的微孔电子倍增器和用于离子散焦的图案化电极。这导致在10^{-4}水平上的离子阻塞，在DC模式下，在适合于TPC和气态光电倍增管的操作条件下。在大气压Ar/ CH_{4}（95/5）双碱光电阴极级联可见光灵敏气体雪崩光电倍增管中验证了该概念。虽然在以前的作品高增益，在超过10^{5}，仅在脉冲门控级联GEM气体光电倍增管达到，本设备产生，第一次，在DC模式下，类似的增益。我们简要地描述了气体光电倍增管中电荷输运的物理过程和离子阻挡方法。本文给出了K-Cs-Sb、Na-K-Sb和Cs-Sb三种可见光灵敏光电阴极级联图形电极气体光电倍增管在直流工作模式下的离子回流分数和电子倍增的实验结果。
2008-04-28 physics.ins-det
Performance testing of a novel short axis photomultiplier tube for the HUNT project
针对HUNT项目23英寸耐压玻璃球的安装需求，本文测试NNVT缩短10 cm以上的新型20英寸N6205 MCP-PMT，结果表明其峰谷比、TTS和非线性等性能满足项目要求。
2024-08-03 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
In-situ calibration of the single-photoelectron charge response of the IceCube photomultiplier tubes
我们描述了一种改进的单光电子电荷分布的现场校准的冰立方中微子天文台的滨松光子学R7081-02[MOD]光电倍增管在冰。单个PMT电荷分布的表征对于PMT校准、数据和蒙特卡罗模拟一致性以及理解检测器内硬件差异的影响是重要的。我们讨论了单个光电子的识别过程，以及如何使用多个光电子电荷分布的反卷积来提取单个光电子的电荷分布。
2020-05-01 physics.ins-det
A fast numerical method for photomultiplier calibration
本文讨论了一种新的光电倍增管（PMT）校准和监测方法。这种方法是基于离散傅立叶变换（DFT），它是快速和通用的，使它可以用于PMT响应的分析模型不可用的情况下。本文用DFT方法对滨松R1408光电倍增管进行了绝对校准。应该注意的是，R1408光电倍增管在单个光电子分布处不显示尖峰，并且通过常规方法确定增益通常是无法实现的。在这里，我们表明，DFT技术，再加上伽马函数模型的单光电子响应，产生严格的校准结果，它可以用于增益确定具有良好的精度。
2020-03-24 physics.ins-det
Proof-of-principle measurements with a liquid-scintillator detector using wavelength-shifting optical modules
基于测试束测量，我们研究了液体闪烁体探测器的响应，该探测器配备有波长偏移光学模块，该模块被提出用于例如IceCube实验和SHiP实验，并且绝热光导被观察到由光电倍增管或由硅光电倍增器的阵列。我们报告的效率，时间分辨率和探测器对不同粒子类型的响应，并指出潜在的方法来提高探测器的性能。
2018-12-16 hep-ex physics.ins-det
Simulation of large photomultipliers for experiments in astroparticle physics
本文建立了用于宇宙线诱导大范围空气簇射的水切伦科夫探测器的大型9英寸光电倍增管（PMT）的精确模拟模型。这项工作是作为皮埃尔俄歇天文台表面阵列离线模拟软件开发的一部分进行的，但我们的研究结果可能也与其他采用类似大型PMT的天体物理实验有关。的实施是现实的几何尺寸，在各种表面的光学过程，光电阴极的薄膜处理，和光电倍增管的内部结构上的光子反射。利用这个先进模型获得的量子效率，我们校准了一个更简单和更基本的PMT模型，这对于大规模的模拟生产更实用。我们表明，由制造商的光电倍增管的量子效率通常是在与特定实验相关的条件大不相同的条件下确定的，因此，当应用于实验数据或用于模拟时，需要仔细（重新）解释。原则上，有效量子效率可以根据各个事件的光学特性而变化。
2010-03-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterization of Silicon Photomultiplier Photon Detection Efficiency at Liquid Nitrogen Temperature
针对低温下商用硅光电倍增管光子探测效率特性表征不足的问题，搭建实验装置测量77K液氮温度下两款SiPM的PDE，发现562nm光下其PDE较室温下降超20%，为相关新物理实验提供参考。
2025-05-20 physics.ins-det
Performance of Photosensors in the PandaX-I Experiment
我们报告的长期性能的光传感器，143 1英寸R8520-406和37 3英寸R11410-MOD光电倍增管从滨松，在PandaX双相氙暗物质实验的第一阶段。这是第一次有相当数量的R11410光电倍增管在液体氙中长时间运行，为未来大型氙基暗物质实验提供了重要指导。
2016-01-29 hep-ex physics.ins-det
PMm2: large photomultipliers and innovative electronics for the next-generation neutrino experiments
下一代质子衰变和中微子实验，即超级神冈探测器之后的那些将在百万吨级水箱中进行的实验，将需要非常大的光电探测表面和大量的数据。即使使用大型半球形光电倍增管，预期的通道数量也应该达到数十万个。这里介绍了一个用于实施解决方案的资助研发计划。非常大的表面的光电探测分割在宏像素由16个半球形（12英寸）光电倍增管连接到一个自主的前端，其工作在一个无源数据采集模式。预期的数据传输速率是每根电缆5 Mb/s，这可以用现有技术实现。这种架构允许大大降低成本并促进工业化。本文档介绍了定义光电倍增管和电子器件要求的模拟和测量。一个原型的前端电子成功地测试了16个光电倍增管由一个单一的高电压供电，验证了内置的增益调节和校准原则。对光电倍增管玻璃的第一次测试和计算导致了对一种新的封装的研究，该封装针对10 bar的压力进行了优化，以维持高的水下压力。
2008-11-17 physics.ins-det
Characterization of Multianode Photomultiplier Tubes for use in the CLAS12 RICH Detector
我们提出了数百个Hamamatsu H12700多阳极光电倍增管（MaPMT）的详细研究结果，表征其响应的切伦科夫光子在第二个环形成像切伦科夫探测器，CLAS12升级的一部分，在杰斐逊实验室。研究的像素总数为25536。在激光测试装置的不同高电压和光强度下测量每个像素的单光电子谱。使用与第一个RICH探测器相同的专用前端电子器件，该设置允许我们表征每个像素的特性，例如增益，量子效率，相邻像素之间的信号串扰，并确定信号阈值以优化其探测切伦科夫光子的效率。最近发表的国家的最先进的数学模型，描述在低光条件下测量的光子探测器的响应函数，扩展到包括描述的串扰贡献的光谱。提取参数的数据库将用于最终选择MaPMT、其在新RICH检测器中的布置以及优化前端电子设备的操作设置。结果表明，H12700型光电倍增管的性能满足位置灵敏单电子探测器的要求。
2022-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Characterisation and calibration of a scintillating fibre detector with > 4000 multi-anode photomultiplier channels
在美因茨的Kaos光谱仪中，运行着一个高分辨率的高能粒子坐标探测器。它由直径为4000个< 1mm and is read out by >多阳极光电倍增管通道的增强纤维组成。它是世界上最先进的磁谱仪焦平面探测器之一。为了校正由不同的增益和不同的光学透射率引起的检测效率的变化，已经开发了全自动离线校准程序。该过程包括将放射性同位素源定位在探测器平面旁边以及自动采集和分析探测器信号。可以通过低程度的人工交互来校准和校准每个单独的光纤通道。
2012-06-14 physics.ins-det
A prototype for SANDD: A highly-segmented pulse-shape-sensitive plastic scintillator detector incorporating silicon photomultiplier arrays
我们报告的第一个清晰的观察中子/γ射线脉冲形状的灵敏度的一个完全仪表化的8 $\times$ 8阵列的塑料闪烁体段耦合到两个5厘米$\times$ 5厘米64通道SiPM阵列的一部分，为方向灵敏度设计的原型反中微子探测器模块的关键指标的研究。SANDD（分段式反中微子定向探测器）最终将包括一个由64个$^{6}$掺锂脉冲形状敏感闪烁体棒细长段组成的中心模块，每个闪烁体棒具有5.4 mm $\times$ 5.4 mm的正方形横截面，由相同材料的较大截面棒包围。可能影响SANDD中心模块性能的最重要指标是使用硅光电倍增器（SiPMs）的中子和伽马射线脉冲形状灵敏度、通过闪烁体棒多重性的粒子识别以及能量和位置分辨率。作为第一步，我们构建了一个原型探测器，使用两个64通道SiPM阵列和未掺杂的脉冲形状敏感的塑料闪烁体棒来研究中央SAND模块的性能。
2019-08-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Improved quality tests of R11410-21 photomultiplier tubes for the XENONnT experiment
光电倍增管（PMT）通常用于低本底粒子物理实验，它依赖于对单光子信号的良好响应和稳定的长期工作。特别是，Hamamatsu R11410型号是液体氙暗物质实验（包括XENONnT）的首选光传感器。相同的PMT模型也用于前代产品XENON1T，观察到影响其长期运行的问题。在这里，我们报告一个改进的PMT测试程序，以确保在XENONNT的最佳性能。使用新的和升级的设施，我们测试了368个新的光电倍增管在低温氙气环境。我们开发了新的测试，目标是通过小泄漏检测光发射和PMT真空退化，这可能导致称为后脉冲的虚假信号，这两种信号都在XENON1T中观察到。我们排除了26的368个测试PMT的使用，并根据其性能分类的其余部分。考虑到我们改进了测试过程，但我们拒绝了更少的PMT，我们预计XENONNT中的PMT性能会显著提高。
2021-04-30 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Construction and performance of a silicon photomultiplier/extruded scintillator tail-catcher and muon-tracker
2006年至2009年间，欧洲核子研究中心（CERN）和费米实验室（Fermilab）建造、安装并测试了一个国际直线对撞机（ILC）探测器的原型模块，作为CALICE试验束计划的一部分，以研究在强子量能器后面扩展能量采样的可能性，并研究提供μ子跟踪的可能性。“尾捕捉器/μ子跟踪器”（TCMT）由320个挤压闪烁体条（尺寸1000 mm x 50 mm x 5 mm）组成，包装在16个1米见方的平面中，交错在钢板之间。闪烁体条用波长移动光纤和硅光电倍增器读出。平面以交替的水平和垂直条带方向排列。收集了能量范围为6 GeV至80 GeV的μ子和π子的数据。利用在2006年采取的数据，本文介绍了TCMT的设计和建造，性能特点，和基于束的TCMT的能力，以提高强子能量分辨率的原型ILC探测器的评估。对于ILC探测器的典型配置，其线圈位于厚度为5.5个核相互作用长度的量热计系统外部，TCMT将对20至80 GeV之间的π介子的相对能量分辨率提高6- 16%。
2012-03-18 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Characterization of external cross-talk from silicon photomultipliers in a liquid xenon detector
本研究在LoLX液氙探测器中测量了SiPM的外部串扰，通过时间相关性和Geant4模拟，量化了不同过电压下的光子发射产额，为探测器性能评估提供关键数据。
2025-02-21 hep-ex physics.ins-det
Photon-number statistics with Silicon photomultipliers
我们提出了一个多像素检测器的操作中存在的不可忽略的暗计数和串扰效应的描述。我们应用该模型来设计自我一致的校准策略进行调查非常轻。
2010-01-17 physics.ins-det quant-ph
A Model for the Global Quantum Efficiency for a TPB-based Wavelength-Shifting System used with Photomultiplier Tubes in Liquid Argon in MicroBooNE
我们提出了一个模型的整体量子效率（GQE）的MicroBooNE光学单元。光学单元由一个平的圆形丙烯酸板组成，涂有四苯基丁二烯（TPB），位于直径为20.2 cm的光电倍增管的光电阴极附近。该板将液态氩中的紫外线闪烁光子转换成低温光电管敏感的可见光谱光子。GQE是将128 nm闪烁光从液氩转换为可见光的板的效率、到达光电阴极的移位光的效率和低温光电倍增管的效率的卷积。我们开发了一个基于GEANT 4的模型的光学单元，基于第一原理，并获得的范围内的可能值的预期数量的检测到的光电子（$N_{\rm PE}$）给定已知的系统误差的模拟参数。我们比较了从四个测量的$N_{\rm PE}$确定使用α粒子源放置在两个距离TPB涂层板在液氩低温试验stand.We还直接测量了量子效率的径向依赖性，并发现这与我们的模型预测的形状相同。我们的模型导致MicroBooNE光学单元的GQE为$0.0055\pm0.0009$。虽然这里显示的信息是MicroBooNE特定的，但模型的方法和模拟参数的收集将广泛适用于许多基于液氩的光收集系统。
2018-03-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Software Tools for the Analysis of the Photocathode Response of Photomultiplier Vacuum Tubes
德国瑞里希研究中心电子学研究所（ZEA-2）研制了一套用于扫描光电倍增管（PMT）光电阴极响应的系统。光电倍增管紧紧地固定在一个支撑结构上，而一个蓝色发光二极管则通过两个步进电机沿着其表面移动，跨越x和y坐标。所有的系统都位于一个由木材制成的不透光的盒子里。现场开发了图形软件以在不同配置下执行扫描操作（例如，扫描的步长和每个点的测量次数）。在每个点测量期间，真空光电倍增管中产生的电流输出依次由前置放大器（主要用于将电流信号转换为电压信号）、放大器和ADC模块（通常为CAEN N957）处理。测量信息在扫描结束时保存在文件中。最近，开发了基于CERN ROOT和Qt库的软件，以帮助用户更深入地分析扫描获得的数据。新的软件，跨平台，由于其内部执行的Qt-IDE构建，在本说明中进行了描述。
2013-07-04 physics.ins-det
First testing of the Hamamatsu R5912-02Mod photomultiplier tube at 4-bar pressure and cryogenic temperature
Hamamatsu R5912- 02 Mod光电倍增管（PMT）将用于DUNE双相模块，DUNE双相模块是DUNE长基线中微子实验的四个远探测器模块之一，是一个10千吨基准体积的液氩时间投影室。在DUNE双相模块中，液氩对位于14米低温恒温器底部的光电探测器施加高压。首次在4 bar绝对压强和低温（液氮中）下对4台Hamamatsu R5912- 02 Mod PMT进行了测试。没有机械或电气损坏的报告，验证了使用这种PMT模型在DUNE双相模块和其他大型低温液体探测器。在PMT工作温度变化时，预期会观察到其行为差异。
2020-07-15 physics.ins-det
Helium Migration through Photomultiplier Tubes -- The Probable Cause of the DAMA Seasonal Variation Effect
将DAMA的季节变化模式解释为暗物质（DM）效应，是基于这样一个假设，即所有的可变背景源都已从测量中排除。我们已经确定了一个被忽视的背景，模仿DM签名-一个大的，明显存在的影响，与检测内的干扰。这一过程完全发生在单个光电倍增管（PMT）中，有两个熟悉的参与者（电子和氦原子），两个熟悉的过程（氦穿透玻璃和离子后脉冲），以及一个简单的故事情节：（a）在破坏DAMA探测器的绝缘后，来自可变局部环境的氦原子穿透PMT真空;（b）来自PMT光阴极的热离子电子轰击氦原子;（c）来自每个氦离子的次级电子撞击光阴极形成后脉冲，从而有效地增强和扩展波形。我们证明，这种膨胀的暗噪声波形的偶然巧合，源自任何一对光电倍增管，模仿闪烁事件的速率为$\approx$ 1 cpd/kg/keV，这是一致的DAMA结果。因此，所报告的$\sim$ 1%的季节变化暗示了当地环境中氦浓度的等效变化。我们预测，DAMA探测器与修改后的读出逻辑-盲目的DM闪烁事件\textendash将测量相同的，氦-驱动的季节性变化模式作为原来的探测器。
2019-01-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Characterisation of the Hamamatsu R12199-01 HA MOD photomultiplier tube for low temperature applications
我们提出了一个新的滨松R12199-01 HA MOD 3英寸的光电倍增管（PMT），这是正在考虑使用在南极的深冰中微子探测器的分段光学模块的详细特性。由于显着较低的工作温度范围相比，标准的应用程序，我们的研究重点在于调查的背景特性（暗计数率，相关脉冲的概率），定时特性，增益和峰谷比的这种PMT类型的温度依赖性。此外，还测试了用于降低背景的“HA涂层”的性能，以及光电阴极附近的导电物体（如反射器）对PMT噪声率的影响。由于南极的深冰具有可忽略不计的光学背景，因此低背景率特别重要。我们发现，新的PMT类型是非常适合预期的应用。
2019-03-11 physics.ins-det
High-sensitivity low-noise photodetector using large-area silicon photomultiplier
与传统的光电倍增管（PMT）相比，硅光电倍增器（SiPM）技术由于其更好的光子检测效率而在单光子水平上用于弱光检测的应用已经扩展。具有大检测面积的SiPM最近已经商业化，使得光子通量在时间和空间上都很低的应用成为可能。另一方面，SiPM的使用存在几个缺点，例如更高的暗计数率，许多读出通道，响应时间慢和光学串扰;因此，用户需要仔细考虑权衡。本工作提出了一种SiPM嵌入式紧凑型大面积光子探测模块。采用各种技术来克服SiPM的缺点，使其可以普遍用作PMT的升级。采用简单的冷却元件和最近发展的光学串扰抑制方法，以降低噪声，这是更严重的大面积SiPM。专用的读出电路提高了响应频率并减少了读出通道的数量。我们有利地比较这种设计与传统的光电倍增管，并获得更高的光子探测效率和更大的面积接受。
2022-11-09 physics.ins-det
