Characterization and modeling of thermally-induced doping contaminants in high-purity Germanium
高纯锗（HPGe）是生产γ射线探测器的关键材料。在形成探测器结所需的工艺过程中，其高纯度水平（<2x 10 ^（-4）ppb的掺杂杂质）必须保持在体中。为了提高器件性能和扩大应用领域，本文对多种掺杂工艺进行了评价，以验证它们对材料纯度的影响。更详细地，我们研究了由常规和非常规表面掺杂工艺（例如B离子注入、来自旋涂掺杂（SOD）源的P和Ga扩散、来自远程溅射源的Sb平衡扩散和溅射Sb的激光热退火（LTA））引起的体HPGe内部的污染掺杂缺陷或杂质的电激活。掺杂缺陷，在高温退火过程中被热激活，通过电测量表征。建立了描述污染过程的唯象模型，并用于分析扩散参数和可能的工艺热窗口。其结果是，被限制在HPGe表面的非平衡掺杂过程具有更高的可能性被成功地用于薄接触的形成，保持了体材料的原始纯度。其中，激光热退火是最有前途的。
2018-07-02 physics.ins-det
Performance of bare high-purity germanium detectors in liquid argon for the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）将在INFN的国家格兰萨索实验室寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。富含76 Ge的裸高纯度锗探测器将浸没在液态氩中，同时作为屏蔽外部放射性和冷却介质。在GERDA第一阶段，将重新部署以前由海德堡-莫斯科和IGEX合作运行的再处理富锗探测器。在操作浓缩探测器之前，在GERDA地下探测器实验室用非浓缩裸HPGe探测器进行测试，以测试第一阶段探测器组件、探测器处理协议、翻新技术，并研究在液氩中的长期稳定性。在不同的γ辐照条件下，对液态氩和液态氮中的漏电流进行了广泛的研究。总共有三个非浓缩的高纯度p型原型锗探测器已成功运行。探测器性能在长期测量中保持稳定。首次报道了高纯锗裸探测器在液氩中的性能。
2008-12-10 hep-ex physics.ins-det
Fabrication and Characterization of High-Purity Germanium Detectors with Amorphous Germanium Contacts
无中微子双β衰变和暗物质实验需要大型高纯锗（HPGe）探测器。目前，大的（直径> 4英寸）HPGe晶体可以在南达科他大学（USD）生长。我们验证生长的晶体的质量是足够的，用于大型探测器制造和表征较小的HPGe探测器由这些晶体。我们报告的结果，从八个探测器制造超过六个月，使用晶体生长在USD。非晶锗（a-Ge）接触用于阻挡电子和空穴。两种类型的几何形状被用来制造HPGe探测器。因此，在USD的小型平面探测器的制造过程中进行了详细的讨论。针对8个探测器分析了程序和几何结构对探测器性能的影响。我们通过测量泄漏电流，电容和能量分辨率在662千电子伏的Cs-137源，其特征在于检测器。四个探测器表现出良好的性能，这表明在USD生长的晶体是适合用于制作HPGe探测器。
2019-02-14 nucl-ex physics.ins-det
High-precision efficiency calibration of a high-purity co-axial germanium detector
高纯同轴锗探测器在宽能量范围内的效率校准精度约为0.15%。探测器晶体的高精度扫描和伽马射线源测量已被比较到蒙特卡罗模拟，以调整探测器模型的尺寸。为此，使用了标准校准源和短寿命在线源。由此产生的效率校准达到所需的精度，例如，超允许的β衰变的分支比测量的弱相互作用标准模型的测试。
2014-04-04 nucl-ex physics.ins-det
First operation of poly(ethylene naphthalate) enclosures for high-purity germanium detectors in liquid argon for $^{42}$K/$^{42}$Ar mitigation
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文研究了PEN屏蔽在高纯锗探测器中用于抑制液氩中$^{42}$K/$^{42}$Ar背景的效果，发现屏蔽不会影响探测器性能，并展示了对$^{42}$K的抑制能力。
2025-11-21 physics.ins-det
DetMesh-Gadep: Triangulated Surface Modeling and GPU-based Monte Carlo Efficiency Calibration of High-Purity Germanium Detectors
提出DetMesh-Gadep框架，通过三角化曲面建模和GPU加速蒙特卡洛模拟，实现高纯锗探测器无源效率刻度，在精度、易用性和计算速度上优于传统CPU方法。
2026-05-25 physics.ins-det
High Purity Germanium Based Radiation Detectors with Segmented Amorphous Semiconductor Electrical Contacts: Fabrication Procedures
由大体积高纯度Ge（HPGe）单晶构造的辐射探测器广泛用于伽马射线光谱学。用于该应用的检测器可以是简单的，因为它们仅需要具有用于电压施加和信号读出的两个电触点。这种基于HPGe的探测器已经使用标准半导体制造工艺商业生产了几十年。然而，对于伽马射线成像和粒子跟踪的应用，需要检测器内的相互作用位置测量以及沉积能量的测量。这需要更复杂的检测器，其通常具有被分成大量段的电触点，这些段可以被单独地仪表化以用于信号读出。可靠且经济高效地实施标准商业流程的联系人细分是一项挑战。劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）开发了一种基于薄膜非晶半导体层的替代制造技术，可用于生产精细分段、完全钝化的HPGe探测器。在过去的近二十年里，大量的分段接触HPGe探测器已在LBNL使用该技术生产。本文提供了一套程序，已在LBNL用于制造的分段非晶半导体接触HPGe探测器。
2020-06-09 physics.ins-det
Precision efficiency calibration of a high-purity co-axial germanium detector at low energies
继在100 keV以上的能量区域中完成工作之后，在100 keV以下的能量区域中继续对同轴高纯锗探测器进行高精度校准。先前的测量或蒙特卡罗模拟已重复更高的统计数据和新的源测量已被添加。已经达到了在高能部分中的精度，即0.2%的检测效率的绝对精度。锗探测器的低能行为通过研究用于探测低能光子的锗X射线逃逸概率来进一步检查。此外，一个实验点，在2168 keV的伽马射线从38 K的衰变，已被包括的总峰比同意与模拟。同样的伽马射线也被添加到单次和双次逃逸概率中。最后，锗探测器的效率的长期稳定性进行了研究，定期测量的全能量峰值效率与精确校准的60钴源，并发现是完全稳定的一段时间超过10年。
2020-04-06 nucl-ex physics.ins-det
Prototyping a High Purity Germanium cryogenic veto system for a bolometric detection experiment
本研究针对稀有事件搜寻实验的热辐射计外部本底抑制问题，研制高纯锗低温反符合系统原型，通过实验与模拟验证其抑制效果，并预测4π覆盖的系统可实现对类γ、类μ子事件分别超70%、97%的抑制能力。
2024-03-29 hep-ex physics.ins-det
Post-diffusion cooling effects on Hall-derived active lithium donor profiles in high-purity germanium
University of South Dakota（南达科他大学）
该研究探究了高纯锗探测器锂扩散后冷却工艺对活性锂施主分布的影响，采用霍尔效应测量等方法明确了短、长冷却对施主分布参数的差异，为探测器制造优化提供了依据。
2026-08-25 physics.ins-det
Evaluation of cosmogenic Ge-68 background in a high purity germanium detector via a time series fitting method
本文通过时间序列拟合方法评估了锦屏地下实验室HPGe探测器中Ge-68本底，获得初始活度477.0±112.4 μBq/kg，并估计了氡子体浓度变化，为低本底测量提供参考。
2025-03-27 physics.ins-det
Pulse shape simulation for the reduced charge collection layer in p-type high-purity germanium detectors
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文提出了一种新的三维脉冲形状模拟方法，用于p型高纯锗探测器中减少电荷收集层的模拟，以提高低本底实验中对本底事件的识别和排除能力。
2026-03-09 physics.ins-det
A feasibility study of multi-electrode high-purity germanium detector for Ge-76 neutrinoless double beta decay searching
本文通过全连接神经网络和lightGBM模型对多电极高纯锗探测器中的单电子本底与双电子0νββ信号进行脉冲形状判别，验证了该方法用于76Ge无中微子双贝塔衰变搜寻的可行性。
2022-12-01 physics.ins-det
Pulse shape discrimination for $α$ event rejection in BEGe-type high-purity germanium detectors
M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University（马泰乌什·斯莫卢霍夫斯基物理研究所，雅盖隆大学）；Jagiellonian University, Doctoral School of Exact and Natural Sciences（雅盖隆大学，精确与自然科学学院博士学校）
研究利用仅基于γ射线数据训练的脉冲形状鉴别分类器，有效区分并抑制α事件，为下一代中微子双β衰变搜索提供新策略。
2026-07-31 hep-ex physics.ins-det
Bayesian inference of high-purity germanium detector impurities based on capacitance measurements and machine-learning accelerated capacitance calculations
Max Planck Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文提出利用机器学习和贝叶斯推断方法，通过电容测量和加速计算来推断高纯锗探测器中杂质的分布。
2022-09-25 physics.comp-ph physics.ins-det
Low thermal noise mirror coatings utilising titanium dioxide and germanium dioxide mixtures
针对地面引力波天文台升级对低热噪声反射镜涂层的需求，本研究制备了以TiO₂:GeO₂为高折射率层、SiO₂为低折射率层的多层涂层，其热噪声较现有涂层降低25%且光吸收低于1ppm，为提升探测器灵敏度提供了新途径。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
CycleGAN-Driven Transfer Learning for Electronics Response Emulation in High-Purity Germanium Detectors
University of Delaware（特拉华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文提出基于CycleGAN的CPU-Net方法，通过迁移学习实现高纯锗探测器脉冲形状的高保真模拟，提升事件分类的准确性。
2026-01-14 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of High-Purity Germanium (Ge) Crystals for Developing Novel Ge Detectors
高纯锗（HPGe）晶体在制作成锗探测器之前需要进行良好的表征。HPGe晶体的表征通常使用霍尔效应系统来执行，该系统测量载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。报道的值具有很强的依赖于欧姆接触的尺寸和用于进行霍尔效应测量的样品的几何形状。我们进行了一个系统的研究，使用四个样品从同一位置切割的HPGe晶体制成不同尺寸的欧姆接触或不同的几何形状，研究测量参数的变化从霍尔效应系统。并将所得结果与由同一晶体制成的Ge探测器所提供的C-V测量值进行了比较。我们报告的系统误差与霍尔效应系统，并找到一个可靠的技术，最大限度地减少系统误差只有百分之几的霍尔效应测量。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Ultra-Low Noise Mechanically Cooled Germanium Detector
低电容、大体积、高纯锗（HPGe）辐射探测器已成功应用于低本底物理实验。然而，一些物理过程可能无法用现有的检测器检测到，现有的检测器的能量阈值受到电子噪声的限制。本文提出了降低这类探测器电子噪声的方法。通过超低振动的机械冷却和引线键合的CMOS电荷敏感晶体管的子pF的p型点接触HPGe探测器，我们证明电子噪声水平低于40 eV-FWHM。
2015-12-02 physics.ins-det
Evaluating the Effective Segregation Coefficient in High-Purity Germanium (HPGe) Crystals for Ge Detector Development in Rare-Event Searches
University of South Dakota（南达科他大学）
本研究通过高分辨率分析HPGe晶体中杂质分布，确定有效分离系数和初始熔体浓度，为优化HPGe晶体生长工艺和提升稀有事件探测器性能提供关键数据。
2025-11-25 physics.app-ph physics.ins-det
Effect of SiO2 coating in bolometric Ge light detectors for rare event searches
在用于封装测辐射热计的锗基光检测器中，通常将SiO $_2$抗反射涂层施加在锗晶片的暴露于光的一侧上，目的是提高其光收集效率。在本文中，我们报告了一个测量，在25-35 mK的温度范围内，由于这种方法，这导致了20%的顺序获得的光收集增加。所遵循的程序经过精心选择，以尽量减少系统性影响。所采用的光源具有相同的光谱特征（峰值在$\sim 630$ nm波长处），这将支持未来在同位素$^{82}$ Se上和基于ZnSe晶体（如LUCIFER）的无中微子双β衰变实验。源和光探测器之间的耦合再现了用于校准测辐射热计的配置。本测量澄清了SiO $_2$涂层的作用，并描述了一种方法和一个设置，可以扩展到其他类型的涂层和发光材料的研究。
2012-12-01 nucl-ex physics.ins-det
Modeling the Charge Collection Efficiency in the Li-diffused Inactive Layer of a P-type Point-Contact Germanium Detector
建立了P型高纯锗探测器中锂扩散非活性层的模型，描述了载流子的输运过程，并计算了其中的电荷收集效率。该模型被应用于计算一个用于稀有事件物理实验的P型点接触锗探测器的电荷收集效率，并在另一个P型半平面锗探测器中得到验证。计算出的电荷收集效率曲线与两种探测器的测量结果一致。在此基础上讨论了Li掺杂工艺对电荷收集效率的影响。该模型可以很容易地推广到其他P型锗探测器，如P型宽能锗探测器和P型倒同轴点接触探测器。
2022-12-28 physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched Powder Sample for an AMoRE Crystal Material by using Fourteen High-Purity Germanium Detectors
先进钼基稀有工艺实验第二阶段将在200公斤钼基晶体中寻找100 Mo的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。为了在100 Mo的双β衰变Q值的能量范围内实现零本底水平，AMoRE晶体中的放射性污染水平应该是低的。使用富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末来生长AMoRE晶体。一个屏蔽阵列的14个高纯度锗探测器与70%的相对效率每个用于测量的背景活动在一个样品的9.6公斤的粉末。位于阳阳地下实验室的CAGe探测器系统旨在测量天然放射性同位素或宇宙成因核素（如228 Ac，228 Th，226 Ra，88 Y和40 K）的低水平放射性。粉末样品中228 Ac和228 Th的活度分别为0.88 \pm 0.12 mBq/kg和0.669 \pm 0.087 mBq/kg。测量226 Ra的活性为1.50 \pm 0.23 mBq/kg。~（88）Y放射性活度为0.101 \pm 0.016 mBq/kg。40 K活性为36.0 \pm 4.1 mBq/kg。
2020-09-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Three-dimensional position reconstruction of orthogonal-strip planar high-purity germanium detectors using maximum likelihood estimation
针对正交条HPGe探测器传统三维位置重建对噪声敏感且存在偏差的问题，提出基于MLE的多参数联合方法并采用积分参数，显著降低了重建偏差、提升了高噪声下的分辨率。
2025-07-24 nucl-ex physics.ins-det
A Low-noise Germanium Ionization Spectrometer for Low-background Science
最近在研制极低噪声高纯锗电离光谱仪方面取得了进展，研制出了质量为1.2公斤、噪声性能优良的仪器。探测器安装在一个低背景低温恒温器中，用于直接探测低质量的WIMP暗物质。该交易报告的低温恒温器的热特性，新制备的1.2公斤p型点接触锗探测器的规格，和集成系统的光谱性能。集成探测器和低背景低温恒温器实现了电子脉冲发生器峰值98 eV的半峰全宽噪声性能和1332 keV Co-60伽马射线的1.9 keV噪声性能。
2016-03-04 physics.ins-det
Efficient Machine Learning Approach for Optimizing the Timing Resolution of a High Purity Germanium Detector
University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
我们在这里描述了一种有效的基于机器学习的方法，用于提取波形的到达时间的参数的优化，特别是那些由60立方厘米的同轴高纯锗探测器（HPGe）的511 keV湮灭伽马射线的检测所产生的。该方法利用一种称为自组织映射（SOM）的人工神经网络（ANN），根据其上升沿的形状对HPGe波形进行聚类。通过最小化HPGe信号和BaF 2闪烁探测器产生的信号之间的时间差来找到属于特定簇的HPGe波形的最佳定时参数。将这些可变定时参数应用于HPGe信号，在511 keV光峰值（定义为511 +- 50 keV）处实现了约4.3 ns的伽马符合定时分辨率，并且对于整个伽马光谱实现了约6.5 ns的定时分辨率-而不会拒绝任何有效脉冲。这种定时分辨率接近模拟核电子学获得的最佳结果，而没有模拟优化过程的相应复杂性。我们进一步证明了机器学习方法的普遍性和有效性，通过将该方法应用于在样品上注入高能正电子后生成次级电子飞行时间谱。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci cs.LG hep-ex
LArGe: Background suppression using liquid argon (LAr) scintillation for 0$νββ$ decay search with enriched germanium (Ge) detectors
报道了在海德堡MPIK公司的19 kg液氩闪烁探测器中，对裸露的p型高纯锗二极管（HPGe）的测量结果。液态氩-锗系统（LArGe）作为4 $π$反康普顿谱仪操作以抑制HPGe中的背景。这项研究与发展是在GERDA实验的框架内进行的，该实验用富含$^{76}$ Ge的HPGe探测器寻找0 $νββ$衰变。这项工作的目标是开发一种新的方法来区分背景0 $νββ$搜索，这将最终允许调查的有效中微子质量的背景事件下降到逆质量等级规模。在低背景计数的其他应用是预期的。
2006-12-29 physics.ins-det
Characteristics of Signals Originating Near the Lithium-Diffused N+ Contact of High Purity Germanium P-Type Point Contact Detectors
本文研究了p型点接触高纯锗探测器（HPGe）锂扩散n+接触附近的信号。活性锗和n+接触的完全死层之间的过渡区进行检查。在这个过渡区的能量沉积示出导致部分电荷收集。这提供了一种机制，使具有明确定义的能量的事件有助于在较低能量处的能谱的连续性。介绍了一种新的技术，以量化的贡献，从这个来源的背景。以非常低的能量阈值操作锗检测器的实验可以受益于本文所提出的方法。
2012-07-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the Background Activities of a 100Mo-enriched powder sample for AMoRE crystal material using a single high purity germanium detector
先进的钼基稀有过程实验（AMoRE）研究了100 Mo在富集钼晶体中的无中微子双β（0ν \b{eta} \b{eta}）衰变。AMoRE晶体必须具有低水平的放射性污染，以获得能量接近100 Mo 0ν \b{eta} \b{eta}衰变的Q值的低背景信号。为了生产低放射性晶体，必须控制和量化用于形成晶体的原材料中的放射性污染物。富含100 Mo同位素的100 EnrMoO 3粉末特别令人感兴趣，因为它是晶体中100 Mo的来源。一台相对效率为100%的高纯锗探测器CC 1正在阳阳地下实验室运行。使用CCl，我们收集了1.6公斤的100 EnrMoO 3粉末样品富集到96.4%的100 Mo的γ能谱。分析了同位素228 Ac、228 Th、226 Ra和40 K的放射性。它们是天然存在的长寿命同位素，可以在目标区域产生AMORE背景信号。228 Ac和228 Th的放射性在90%置信水平（C.L.）下均< 1.0 mBq/kg。测量226 Ra的活性为5.1 \pm 0.4（stat）\pm 2.2（syst）mBq/kg。在90%C. L时，~（40）K活性<16.4mBq/kg。
2020-08-11 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Charge-carrier collective motion in germanium detectors for ββ-decay searches
高纯锗探测器中载流子漂移引起的信号的时间分析提供了事件拓扑的信息。在典型的事件中产生数百万个载流子。它们的初始分布、随机扩散和库仑自排斥影响信号的时间结构。我们提出了一个全面的研究这些影响，并评估其对事件的歧视能力的三种几何形状，将用于在Legend实验的中微子双β衰变的影响。
2021-01-25 hep-ex physics.ins-det
Investigation of the Electrical Conduction Mechanisms in P-type Amorphous Germanium (a-Ge) Used as a-Ge Contacts for Ge Detectors
对用于高纯锗探测器接触的p型非晶锗（a-Ge）在无序材料体系中的导电机制进行了实验研究。用三个高纯平面Ge探测器测量的表面漏电流确定了a-Ge中的局域长度和跳跃参数。本文给出了高纯Ge平面探测器电接触材料a-Ge的跳变距离和跳变能量随温度的变化关系。结果表明，随着温度的升高，a-Ge的跳跃能增加，而跳跃距离减小。a-Ge的局域化长度在$2.13^{-0.05}_{+0.07} A^\circ$到$5.07^{-0.83}_{+2.58}A^\circ$的数量级上，取决于带隙内费米能级附近的态密度。使用这些参数，我们预测，从Ge探测器的表面泄漏电流与a-Ge接触可以远小于一个yocto安培（yA）在氦温度下，适合于稀有事件物理搜索。
2020-09-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Identification and simulation of surface alpha events on passivated surfaces of germanium detectors and the influence of metalisation
Max Planck Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本研究通过模拟和实验分析，探讨了锗探测器钝化表面α事件的识别与电荷陷阱影响，并首次提出描述电荷陷阱效应的模型。
2022-06-30 physics.ins-det
Discrimination of nuclear and electronic recoil events using plasma effect in germanium detectors
本文报道了一种利用高纯锗探测器中等离子体效应引起的等离子体时间差来区分核反冲事件和电子反冲事件的新方法。详细讨论了等离子体效应的物理机制。本文建立了一个计算锗探测器中不同能量核反冲和电子反冲等离子体时间的数值模型。可以表明，在某些条件下，等离子体时间差大到足以观察到。在实现这样的歧视锗探测器的实验方面进行了讨论。
2016-07-13 nucl-ex physics.ins-det
The upgraded low-background germanium counting facility Gator for high-sensitivity $γ$-ray spectrometry
我们描述了高纯度锗计数设备Gator的升级和性能，该设备专用于低本底$γ$射线光谱测量。Gator在意大利Gran Sasso地下实验室运行，平均深度为3600米水当量，用于天体粒子物理学超低背景、稀有事件搜索实验中的材料筛选和选择。探测器配备有由铜、铅和聚乙烯层制成的被动屏蔽，样品腔用保持正压的气态氮吹扫，以抑制氡。在升级其外壳后，在100 keV至2700 keV的能量范围内，本底率为（82.0 $\pm$ 0.7）计数/（kg $\cdot$天），与先前报告的速率相比降低了20%。我们显示了作为时间的函数的各种操作参数的稳定性。我们还总结了样品分析程序，并证明鳄鱼的灵敏度通过检查一个材料样品，候选人的达尔文实验的光电传感器。
2022-07-05 physics.ins-det
Investigation of Amorphous Germanium Contact Properties with Planar Detectors Made from Home-Grown Germanium Crystals
对自制晶体制作的探测器进行表征是研究晶体性质最直接的方法。我们制作了平面探测器从高纯度锗（HPGe）晶体生长在南达科他大学（USD）。在制造过程中，从USD生长的晶体切割的HPGe晶体切片涂覆有非晶Ge（a-Ge）的高电阻率薄膜，随后在a-Ge膜的顶部上沉积铝的薄层以限定接触的物理区域。我们研究了探测器的性能，包括$I$ - $V$特性，$C$ - $V$特性和一些探测器的光谱测量。结果证明了超声波生长的晶体和电接触的良好质量。
2018-12-13 nucl-ex physics.ins-det
A novel wide-angle Compton Scanner setup to study bulk events in germanium detectors
一种新型的康普顿扫描仪装置已经在慕尼黑的马克斯-普朗克物理研究所建造、调试和运行，以收集高纯度锗探测器中体事件的脉冲，用于脉冲形状研究。在这种全自动设置中，被测探测器从顶部接受661.660 keV伽马射线照射，其中一些伽马射线在探测器内部发生康普顿散射。当用放置在检测器侧面的像素化相机检测散射伽马时，可以重建检测器中的相互作用点。广泛接受的康普顿角的结果在较短的测量时间相比，类似的设置，其中只有垂直散射的伽玛被狭缝准直器选择。本文详细介绍了康普顿扫描器的结构、校准和重建锗探测器中相互作用点的过程。描述了用于n型分段点接触锗探测器的第一脉冲形状库的创建。通过与测量的表面脉冲的比较，验证了沿束轴的空间重构。康普顿扫描仪脉冲模拟脉冲的第一个比较，演示康普顿扫描仪的功率测试模拟输入和模型。
2022-10-07 physics.ins-det
Development of the measurement for radium using germanium detector with molecular recognition resin
高纯锗（HPGe）探测器广泛用于低浓度放射性的测量。在Super-Kamiokande-Gadolinium项目中，使用HPGe探测器测定Gd $_2$（SO $_4$）$_3{\cdot}$ 8 H $_2$ O中的镭浓度。样品的量通常受到HPGe检测器的样品空间的大小的限制。这导致了探测器效率的限制。为了解决这一问题，提出了一种新的分子识别树脂化学萃取方法。用本法可从Gd $_2$（SO $_4$）$_3{\cdot}$ 8 H $_2$ O中萃取镭，并浓缩至少量树脂中，回收率为81 $\pm$ 4%，用钡作回收率指示剂估算。这使得可以将样品设置得更靠近HPGe晶体并减小自屏蔽效应，从而提高HPGe探测器的探测效率。开发的方法在这封信中报告。
2018-08-10 physics.ins-det
GIOVE - A New Detector Setup for High Sensitivity Germanium Spectroscopy At Shallow Depth
我们报告的开发和建设的高纯锗光谱仪设置GIOVE（锗内外否决），最近建成，现在运行在浅层地下实验室的马克斯普朗克研究所für核物理，海德堡。特别注意的是一种新的被动和主动屏蔽的设计，旨在有效地拒绝环境和μ子感应辐射背景。在典型的γ射线样品筛选测量中，对U和Th原生放射性核素的灵敏度水平达到<100 μBq/kg，这在位于极浅深度的仪器中是独一无二的，可以与更深地下站点的仪器竞争。
2015-07-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Next Generation Multi-element monolithic Germanium detectors for Spectroscopy: First integration at ESRF facility
该研究首次集成并表征了用于同步加速器光谱学的多元素单体锗探测器，其具备新型传感器、改进冷却和低噪声CMOS电子链，可在5-100 keV范围实现高计数率，实验验证了其噪声和光谱性能。
2025-04-23 physics.ins-det
Low-Energy Solar Neutrino Detection Utilizing Advanced Germanium Detectors
我们探讨了利用先进的锗探测器作为低能太阳中微子观测站的可能性。利用杂质电离产生的载流子进行内电荷放大的Ge探测器是一种具有实验灵敏度的探测低能太阳中微子的新技术。Ge内电荷放大（GeICA）是通过声子发射来放大中微子与Ge原子相互作用产生的载流子。正是这些声子将通过杂质的电离产生电荷载流子，以实现$\sim$ 0.01 eV的极低能量阈值。我们证明了声子的吸收，激发和电离概率的杂质在锗探测器与杂质水平为3 $\times$ 10 $^{10}$ cm $^{-3}$，9 $\times$ 10 $^{10}$ cm $^{-3}$，和2 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-3}$。我们介绍了这样的Ge实验在低能区检测太阳中微子的灵敏度。我们表明，如果GeICA技术变得可用，那么一个新的机会出现，观察$pp$和7 Be太阳中微子。这样一种仅用1公斤高纯Ge的新型探测器将对$pp$中微子每年产生$\sim$ 10个事件，对7 Be中微子每年产生$\sim$ 5个事件，探测能量阈值为0.01 eV。
2021-09-02 physics.ins-det
A precise method to determine the activity of a weak neutron source using a germanium detector
用标准高纯锗探测器测量了一个弱铍铍-铍（AmBe）中子源的中子活度。γ射线是由中子分别在铝片和丙烯酸片上诱发的~（27）Al（n，n ′）、~（27）Al（n，γ）和~ 1H（n，γ）反应产生的。这些伽马射线使用HPGe探测器测量。鉴于非正统的实验安排，一个蒙特卡罗模拟开发的探测器系统，以确定从测量的伽马射线的中子活性的效率建模。我们的中子源的活性被确定为307.4 +/- 5.0 n/s，并且对于不同的中子感生伽马射线是一致的。
2016-07-28 nucl-ex physics.ins-det
Monte Carlo Studies and Optimization for the Calibration System of the GERDA Experiment
锗探测器阵列（GERDA）使用浸没在液态氩中的裸露高纯锗探测器来搜索Ge-76中的无中微子双β衰变。为了校准这些探测器，伽马发射源必须从低温恒温器顶部的停放位置下降超过五米，直到锗晶体。借助蒙特卡罗模拟，确定了标定系统的相关参数。结果发现，三个Th-228源，每个源在两个不同的垂直位置上的放射性为20 kBq，将需要在不到四个小时的校准时间内在所有探测器中达到足够的统计。当在停放位置用6 cm钽从下方屏蔽时，这些源将对实验的本底产生贡献，其总量为（1.07 +/- 0.04（stat）+0.13 -0.19（sys））10^{-4} cts/（keV kg yr）。
2013-08-12 physics.ins-det
Crystal growth and detector performance of large size high-purity Ge crystals
使用直拉法在氢气氛中生长直径约12 cm的高纯度锗晶体。晶体的位错密度被确定为在2000 - 4200 cm-2的范围内，这满足用作辐射检测器的要求。测量了晶体中杂质的轴向和径向分布，并进行了讨论。一个平面探测器也从一个晶体制造，然后评估的电气和光谱性能。对Cs-137和Am-241源的γ能谱测量表明，该探测器具有良好的能量分辨率。
2015-05-07 nucl-ex physics.ins-det
Hydrogen reduction of enriched germanium dioxide and zone-refining for the LEGEND experiment
目前正在建设中的LEGEND实验将运行一个大型Ge探测器阵列，用于搜索$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变。在本文中，我们报告的工艺开发的氢还原的二氧化锗富集在$^{76}$锗的努力，以制造探测器的LEGEND实验的一部分。通过动力学未反应收缩模型优化该过程，并用一批天然GeO $_2$进行测试。我们完成了一批23公斤同位素富集锗的还原，平均收率为99.85%。随后，通过区域精炼将Ge纯化至本征纯度，并且实现了99.05%的Ge总收率。使用一个中间的地下存储，平均宇宙成因暴露156小时的积累。特别注意避免和回收过程中的损失。
2020-09-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Study on cosmogenic activation in germanium detectors for future tonne-scale CDEX experiment
为了评价天然锗探测器和$^{70}$锗探测器的宇宙成因背景水平，开展了锗的宇宙成因活化研究。用Geant 4和CRY计算了长寿命放射性核素的产生率。通过比较CDEX-1B探测器的模拟光谱和实验光谱，验证了计算结果。基于验证后的程序，预测了未来吨级CDEX实验的宇宙成因背景水平。通过地下锗晶体生长和高纯锗探测器的制作可以达到抑制宇宙起源背景水平的目的，以达到直接探测暗物质的灵敏度要求。在低宇宙成因背景下，开辟了太阳中微子研究和无中微子双β衰变实验等新的物理渠道，并进行了相应的模拟和评价。
2018-10-20 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Phonon Quasidiffusion in Cryogenic Dark Matter Search Large Germanium Detectors
我们目前的结果准扩散研究大，3英寸直径，1英寸厚[100]高纯度锗晶体，在真空中的稀释冰箱冷却到50 mK，并暴露于59.5 keV的γ射线从Am-241校准源。我们比较了在两种不同的探测器类型，不同的声子传感器面积覆盖范围，从Monte Carlo的结果得到的数据。蒙特卡罗包括声子准扩散和由载流子产生的声子的产生，因为它们通过电离读出通道在检测器上漂移。
2011-07-18 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
Machine learning-assisted techniques for Compton-background discrimination in Broad Energy Germanium (BEGe) detector
本研究针对宽能锗探测器的康普顿背景干扰问题，提出自编码器-MLP和无监督GMM两种脉冲形状机器学习方法，显著提升137-Cs峰康比与信背比，助力低浓度放射性核素探测。
2024-12-11 physics.ins-det
Signal modeling of high-purity Ge detectors with a small read-out electrode and application to neutrinoless double beta decay search in Ge-76
GERDA实验使用富含Ge-76的高纯度锗探测器寻找Ge-76的无中微子双β衰变。信号时间结构的分析为鉴别无中微子双β衰变事件和区分γ射线诱发的本底事件提供了有力的工具。最近报道了具有小读出电极的“宽能锗”探测器的增强的脉冲形状辨别能力。本文介绍了这样的探测器的响应的完整模拟，包括辐射相互作用的蒙特卡罗建模和随后的信号形状计算。基于最大电流信号幅度和施加到模拟数据的事件能量之间的比率的脉冲形状判别方法显示出与校准源获得的实验数据的定量一致性。模拟已被用来研究的检测器体积内发生的衰变，很难评估实验的生存概率。宇宙成因放射性同位素Ge-68和Co-60以及Ge-76的无中微子双β衰变产生了这种内部衰变事件。当2.614 MeV光子双逃逸峰的实验接受度为90%时，在Qbb = 2.039 MeV处，Ge-76无中子双β衰变的存活几率为（86 ± 3）%，Ge-68子体Ga-68的存活几率为（4.5 ± 0.3）%，Co-60的存活几率为（0.9 ± 0.4-0.2）%.
2011-01-17 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of Germanium Detectors for the First Underground Laboratory in Mexico
本文报道了两种高纯锗探测器的特性，通过提取和比较它们的效率，使用实验数据和蒙特卡罗模拟。计算了点状$γ$射线源和扩展校准源的效率。探测器的特性，如能量线性，能量分辨率，和全能量峰值效率的报告从表面实验室进行的测量。探测器将部署在$γ$射线分析设施中，该设施将位于墨西哥的第一个地下实验室--位于Comarca Minera联合国教科文组织世界地质公园的Chico矿物质地下实验室（LABChico
2020-09-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Characterisation of an n-type segmented BEGe detector
一个四重分段n型点接触“宽能量”高纯锗探测器SegBEGe已在慕尼黑的马克斯-普朗克物理研究所进行了表征。探测器的主要特点进行了说明，并提出了第一次测量有关的探测器性能。使用镜像脉冲来确定源位置的可能性进行了讨论，以及观察到的核心接触附近的电荷损失。
2018-10-22 physics.ins-det
Signal recognition efficiencies of artificial neural-network pulse-shape discrimination in HPGe $0νββ$-decay searches
采用基于人工神经网络的脉冲形状判别方法，对锗探测器内不同背景、信号和类信号相互作用的模拟脉冲进行了判别。模拟脉冲被用来调查效率的变化作为所使用的训练集的函数。结果表明，神经网络适用于高纯锗同轴探测器背景脉冲的识别。利用校准测量得到的类信号评价样本对信号识别效率的系统不确定度估计为5%。这种不确定性是由于信号和校准样品之间的差异。
2015-07-21 nucl-ex physics.ins-det
MAJORANA Collaboration's Experience with Germanium Detectors
\textsc{Majorana} \textsc{Demonstrator}项目的目标是在$^{76}\mathrm{Ge}$中寻找0 $νββ$衰变。在$νββ$的所有候选同位素中，$^{76}\mathrm{Ge}$具有一些最有利的特性。锗探测器是一种成熟的技术，在寻找0 $νββ$时，高纯度锗晶体同时用作源和探测器。此外，p型锗探测器提供了出色的能量分辨率，特别设计的点接触几何形状允许灵敏的脉冲形状辨别。本文将总结\textsc{Majorana}与ORTEC $^{\circledR}$生产的富锗探测器合作的经验。将描述从生产到表征和集成到\textsc{Majorana}安装结构中的过程。将给出所有富集锗探测器的性能的总结。
2015-02-05 nucl-ex physics.ins-det
HEROICA: an Underground Facility for the Fast Screening of Germanium Detectors
位于比利时摩尔的HADES地下研究实验室设计并建造了一个表征锗探测器的基础设施。由于223米的粘土和沙子覆盖层，μ子通量降低了四个数量级。这种天然屏蔽使放射性纯锗材料暴露于宇宙辐射的程度最小化，从而显著抑制锗探测器中的宇宙源激活。该项目的主要动力是为GERDA实验专门生产锗探测器。GERDA目前正在INFN的Gran Sasso国家实验室收集数据，正在寻找76 Ge的无中微子双β衰变。在不久的将来，GERDA将通过增加新的宽能锗（BEGe）探测器来增加其质量和灵敏度。BEGe探测器的生产是在距离地下试验场约30公里的Olen（比利时）的堪培拉完成的。因此，HADES既可用于二极管生产过程中晶体的过夜储存，也可用于表征测量。2012年初，制造商交付了首批七台原型探测器，并在其上建立和测试了完整的质量控制链。筛选能力表明，安装的设置实现了对二极管的快速和完整的测量，它可以被看作是一个通用的测试设施，用于快速筛选高纯锗探测器。这些结果对于未来锗二极管的大规模生产和表征链具有重要意义，预计下一代76 Ge的1吨双β衰变实验可能会用到锗二极管。
2013-02-18 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of reactor thermal neutron fluence of NTD-Ge by activation High-Purity Ge itself
在中子嬗变掺杂锗中，反应堆辐照的热中子注量高达10 $^{18}$ ~n $\cdot$ cm $^{-2}$。出于辐射安全的原因，一般的Co或Au中子通量监测器不能轻易使用。我们首次从实验上证明了测量NTD-Ge自身发射的X射线来确定绝对热中子注量的可行性。建立了微兆气体探测器（MMD）和硅漂移探测器（SDD），用于探测由$^{71}$ Ge衰变产生的9.2 keV和10.3 keV的KX射线。结合GEANT 4计算的探测效率，MMD和SDD给出的中子注量率计算结果具有较好的一致性。
2023-02-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
