Detection of Scintillation Light of Liquid Xenon with a LAAPD
本文报道了用大面积雪崩光电二极管在液体中首次观测到α粒子和γ射线引起的液体氙闪烁现象。用5.5 MeV α粒子和511 keV γ射线分别测量了10%的能量分辨率（FWHM）和小于1 ns的符合时间分辨率（FWHM）。氙闪烁光（波长178 nm）的光电二极管的量子效率估计为~ 100%。
2002-03-05 physics.ins-det
Thermodynamic Stability of Xenon-Doped Liquid Argon Detectors
液态氩探测器被广泛应用于核物理和粒子物理实验中。在氩气中加入少量的氙可以改变其闪烁、电离和电致发光特性，并可以提高其作为检测介质的性能。然而，液态氩-氙混合物会产生不稳定性，特别是在需要相变或利用高氙浓度的系统中。在这项工作中，我们讨论了这种不稳定性的原因，并描述了一个小的（升规模）装置，一个独特的低温电路专门设计用于处理氩氙混合物。该系统能够冷凝与O（1%）氙体积混合的氩气，并在氙饱和极限附近保持稳定的液体混合物，同时积极地使其在气相中循环。我们还展示了控制不稳定性，当探测器条件允许偏离优化设置。这一进展使未来的液氩探测器能够受益于高浓度氙掺杂的影响，例如更有效地检测低能电离信号。这项工作还开发了研究和减轻使用低浓度氙掺杂的大型氩探测器不稳定性的工具。
2022-09-12 physics.ins-det
Development of a TDC to equip a Liquid Xenon PET prototype
设计了一种用于液氙PET样机的时间数字转换器（CMOS 0.35 $ \mum）.该电路被证明能够在-120摄氏度下工作，同时显示250 ps的分辨率。该电路实现低读出死区时间（<90 ns），并提供完全同步的数字接口，便于数据检索。
2005-06-02 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
Measurement of scintillation from proportional electron multiplication in liquid xenon using a needle
本研究提出在液氙中使用针状高压电极替代细线，成功演示了正比电荷倍增与次级闪烁产生，为开发大型单相双读出时间投影室电极结构奠定重要里程碑。
2024-01-04 physics.ins-det
A flexible test facility for liquid xenon detector development
Stanford University（斯坦福大学）
针对液态氙时间投影室规模扩大带来的工程挑战，本文介绍了一种大型灵活多功能测试设施，采用浸没式低温冷却系统，支持探测器关键方面开发，提升稳定性并提供多个应用示例。
2025-11-13 physics.ins-det
PANCAKE: a large-diameter cryogenic test platform with a flat floor for next generation multi-tonne liquid xenon detectors
本研究介绍了全球最大液氙测试平台PANCAKE的平底大直径低温恒温器等系统构成与400千克氙储量的调试进展，可低成本支持下一代液氙实验全尺寸组件测试。
2024-05-15 physics.ins-det
First observation of liquid-xenon proportional electroluminescence in THGEM holes
首次用光电倍增管记录了从浸没在液体氙中的厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔发射的辐射诱导比例电致发光紫外信号。使用0.4 mm厚的电极和0.3 mm直径的孔观察到显著的光子产率;在2 kV穿过THGEM时，光子产率估计为~600 UV光子/电子超过4pi。这可能为实现结合液体空穴倍增器（LHM）的新型单相贵液体辐射探测器铺平道路;提出了它们的概念。
2013-10-15 physics.ins-det
Large-Scale, Precision Xenon Doping of Liquid Argon
液态氩闪烁光的探测是当前和未来许多核/粒子物理实验的关键实验技术，如中微子物理、无中微子双β衰变和暗物质研究。虽然添加少量氙（掺杂）以提高光产额的想法引起了相当大的兴趣，但这种技术从未在必要的规模或精度上得到证明。在这里，我们报告氙掺杂在100升低温容器。以1.00 $\pm$ 0.06 ppm、2.0 $\pm$ 0.1 ppm、5.0 $\pm$ 0.3 ppm和10.0 $\pm$ 0.5 ppm的四种浓度进行氙掺杂。这些测量代表了出版时最精确的氙掺杂测量。我们观察到在掺杂剂浓度为10 ppm时，平均光产率增加了1.92 $\pm$ 0.12（系统）$\pm$ 0.02（统计）倍。
2021-06-23 physics.ins-det
Scalability, scintillation readout and charge drift in a kilogram scale solid xenon particle detector
我们报告了一个示范的可扩展性的光学透明的氙在固相用作粒子探测器以上的公斤级。我们采用液氮冷却的低温恒温器结合氙净化和冷却系统来测量闪烁光输出和电子漂移速度从固相和液相的氙。利用一套适用于低温应用的高量子效率光电倍增管测量密封放射源的闪烁光输出。我们观察到，在固相中的光子量减少相比，在液相中。我们使用传统的时间投影室系统来测量电子漂移时间在一公斤的固体氙和观察到更快的电子漂移速度在固相氙相比，在液相中。
2014-10-23 physics.ins-det
Measurements of proportional scintillation and electron multiplication in liquid xenon using thin wires
液体氙中的比例闪烁在直接暗物质探测领域具有很好的应用前景，可能允许更简单、更灵敏的探测器。然而，目前对这一现象的基本特性及其实际使用准则的了解有限。我们在这里报告测量的比例闪烁光发射的液体氙周围细导线。使用直径为10 $μ$ m的镀金钨丝获得了每个漂移电子的$287^{+97}_{-75}$光子的最大比例闪烁增益。电子倍增和比例闪烁的阈值分别测量为$725^{+48}_{-139}$和$412^{+10}_{-133}$ kV/cm。比例闪烁的阈值与之前发表的结果非常一致，而电子倍增阈值则代表了一种新颖的测量方法。首次获得了一套完整的参数，为实际应用的电子倍增和比例闪烁过程中的液体氙。
2014-11-10 physics.ins-det
Design, construction and commissioning of the PandaX-30T liquid xenon management system
本文介绍PandaX-30T的First-X液氙管理系统，通过高压低温储罐、换热器和无排放液相输送方案实现6吨级氙的安全储存与快速灌注、回收，速率较PandaX-4T提升数十倍。
2023-04-15 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
Transmission of xenon scintillation light through PTFE
聚四氟乙烯（PTFE），也称为特氟龙，是一种常见的材料，用于建设液体氙探测器，由于其高反射率的真空紫外闪烁光的氙。我们目前的传输测量PTFE的氙闪烁光的峰值发射波长为175 nm。不同厚度的PTFE盘以两种设置安装在光电传感器的前面。一个充满气态氙，另一个充满液态氙。在室温下用气态氙装置进行的测量产生$λ= \bigl(350{{}^{+60}_{~-0}}{}\,{\mathrm{(sys)}}\,\pm\, 50\,{\mathrm{(stat)}}\bigr)\,\mathrm{μm}$的透射系数。这被认为是在协议中使用液体氙装置所作的观察。
2020-07-21 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
Test of SensL SiPM coated with NOL-1 wavelength shifter in liquid xenon
已在液体氙中测试了涂覆有NOL-1波长移位器的SensL MicroFC-SMT-60035 6x6 mm $^2$硅光电倍增器，以检测175 nm闪烁光。为了比较，在相同条件下测试Hamamatsu真空紫外线敏感MPPC VUV 3 3 × 3 mm $^2$。相应地，获得了$13.1 \pm 2.5$ %和$6.0 \pm 1.0$ %的光电探测效率。
2017-05-03 physics.ins-det
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
Development and Performance of a Sealed Liquid Xenon Time Projection Chamber
液态氙（LXe）时间投影室（TPC）技术正在探测从亚GeV到几TeV的大范围暗物质质量。为了进一步提高其对亚GeV暗物质的灵敏度，并利用相干弹性中微子-核散射（CEvNS）监测反应堆中微子，需要对单电子/少电子本底率有更多的了解和抑制。在这里，我们报告的设计和性能的密封LXeTPC与石墨烯涂层的熔融石英窗口作为阴极。密封TPC的目的是将液体氙目标体积与检测器容器中的大部分释气材料隔离，从而提高液体氙净化效率并降低杂质诱导的单个/少数电子背景。我们研究了出气率和净化效率使用的数据从密封TPC与一个简单的净化模型。获得了稀土中杂质光电离的单电子信号，并研究了它们与稀土纯度的关系。将石墨烯涂覆的电极上的光电子发射速率与不锈钢的光电子发射速率进行比较，不锈钢是通常用于LPEG 4检测器的电极材料。我们讨论了可能的进一步改进和潜在的应用密封TPC的下一代液体氙实验的暗物质和中微子物理。
2021-01-21 physics.ins-det
The XeBRA platform for liquid xenon time projection chamber development
XeBRA是一个灵活的低温平台，旨在对寻找稀有事件的液体氙探测器进行研究和开发。其超大的外部低温恒温器使安装各种探测器设计成为可能。我们介绍了该系统，包括它的低温，气体处理，数据采集和缓慢控制子系统。两个双相时间投影室的敏感质量在1公斤规模迄今已在XeBRA。利用这些数据，我们确定了液体氙中电子漂移速度的场依赖性。我们还测量了相对电荷和光产额为41.5 keV的能量存款从氪-83米与50 V/cm和677 V/cm之间的电漂移场。
2023-02-09 physics.ins-det
Characterisation of Silicon Photomultipliers for Liquid Xenon Detectors
硅光电倍增器（SiPMs）被认为是一种固态传感器，在使用液体氙（LXe）作为辐射检测介质的实验中可替代光电倍增管。其主要要求是对来自LIGHTE的178 $\,$ nm的真空紫外闪烁光进行单光子探测，具有高分辨率和高探测效率以及低噪声率。对暗物质和双β衰变研究的进一步要求是所有成分的放射性水平都要超低，包括基底和冷电子器件。在这里，我们描述了我们在氮气中在110-300 $\,$ K温度范围内对Hamamatsu 6 $\times$ 6 $\,$ mm $^2$ SiPM的表征，以及在172 $\,$ K和185 $\,$ K的冷氮气中的长期测量。在我们介绍了实验装置，数据采集方案和分析方法之后，我们展示了单光子响应，增益与偏置电压的关系，以及暗噪声和相关噪声率。我们证明了在低温下的长期稳定性，并得出结论，SiPM阵列是有前途的候选人，在液体氙探测器的光电传感器阵列。此外，我们研究了放射性的原料SiPM材料与γ谱仪和电感耦合等离子体质谱仪，并得出结论，SiPM是适合用于低本底实验。
2018-10-21 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
Operating a large-diameter dual-phase liquid xenon TPC in the unshielded PANCAKE facility
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗赖堡大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
在未屏蔽的PANCAKE设施中，通过稳定运行大直径双相液氙TPC，验证了在高背景环境下进行TPC性能表征的可能性，并展示了降低TPC阈值的潜力。
2026-01-22 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
A liquid xenon TPC for a medical imaging Compton telescope
“3γ成像”是我们课题组近年来研究的一项新的医学成像技术。为了证明这种技术的可行性，我们已经建造了一个小型的液体氙时间投影室原型。采用超低噪声前端电子学，高精度地测量了511 keV γ射线能量沉积和分辨率随漂移电场（E）的变化。通过测量载流子的漂移速度和时间分辨率，估计z分辨率为500 μm。
2011-12-05 physics.ins-det
Compton Imaging of MeV Gamma-Rays with the Liquid Xenon Gamma-Ray Imaging Telescope (LXeGRIT)
液体氙伽马射线成像望远镜（LXeGRIT）是第一个实现液体氙时间投影室，用于天体物理学中MeV伽马射线源的康普顿成像。通过测量单个γ射线散射点的能量沉积和三个空间坐标，利用康普顿运动学重建来推断源在天空中的位置。角分辨率由探测器的能量和空间分辨率以及第一和第二散射之间的空间间隔确定。LXeGRIT的成像响应是在2000年气球飞行任务之前，在哥伦比亚天体物理实验室校准和积分期间，用放射源的伽马射线确定的。在本文中，我们详细描述了与LXeGRIT成像源所涉及的各个步骤，并提出了实验结果的角分辨率和其他参数，表征其性能作为康普顿望远镜。
2008-05-02 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
Direct comparison of high voltage breakdown measurements in liquid argon and liquid xenon
随着贵液时间投影室尺寸的增长，其高电压要求增加，并且需要对介电击穿和电致发光的开始进行详细的、可再现的研究以告知其设计。氙击穿装置（XeBrA）是一个5升低温室，用于表征液态氙和液态氩的直流高压击穿行为。在阴极-阳极间距为1 ~ 6 mm、电压差为75 kV的条件下，对面积达33 cm $^2$的电极进行了测试。观察到击穿电场与电极面积之间呈幂律关系。在相同的实验装置中，液氩和液氙的击穿行为是可比的。
2019-12-16 hep-ex physics.ins-det
First results of a large-area cryogenic gaseous photomultiplier coupled to a dual-phase liquid xenon TPC
我们讨论了低温气体光电倍增管（GPM）的发展的最新进展，可能用于暗物质和其他稀有事件的搜索使用贵液体目标。我们目前的结果，从10厘米直径的GPM耦合到双相液体氙（LPERS）TPC，证明-第一次-的可行性，记录主要（“S1”）和次要（“S2”）的闪烁信号。该探测器包括三重厚气体电子倍增器（THGEM）结构，第一个元件上有碘化铯光电阴极;它被证明在180 K下稳定工作，增益超过10^5，即使在存在包含数千个光电子的大α粒子诱导的S2信号的情况下也能提供高的单光子探测效率。以1.2 ns（RMS）的时间分辨率记录S1闪烁信号。5.5 MeV α粒子的S2电致发光的能量分辨率（σ/E）为~ 9%，这与在具有PMT的XENON 100 TPC中获得的能量分辨率相当。结果进行了讨论的背景下，潜在的GPM部署在未来的多吨贵液探测器。
2015-08-03 physics.ins-det
Recent Advances in Bubble-Assisted Liquid Hole Multipliers in Liquid Xenon
我们报告了气泡辅助液孔倍增器（LHM）操作的最新进展。通过将蒸汽泡限制在浸没在液体氙中的穿孔电极下方或附近，我们可以记录稀有液体中的辐射诱导电离电子和初级闪烁光子。四种类型的LHM电极进行了研究：THGEM，标准的双锥GEM，50 $μ$ m厚的单锥GEM（SC-GEM）和125 $μ$ m厚的SC-GEM -都涂有碘化铯光电阴极。125 $μ$ m厚的SC-GEM提供了最高的电致发光（EL）产率，在4个$π$上每个电子高达约400个光子，对于包含约7000个初级电子的事件，RMS脉冲高度分辨率达到5.5%。在整个气泡上施加高转移场，EL产率进一步增加约5倍。第一次证明了垂直模式左手材料的可行性，其中气泡被限制在两个垂直电极之间，以及两级左手材料配置的操作。我们结合静电模拟与观察到的信号，得出结论的液体-气体界面的位置，并提出了一个解释所观察到的差异，在EL产率之间的调查电极。
2018-11-03 physics.ins-det
On the operation of a Micropattern Gaseous UV-Photomultiplier in Liquid-Xenon
本文介绍了一种通过氟化镁窗口耦合到液氙闪烁体的紫外敏感气体光电倍增管（GPM）的工作结果。它由一个反射CsI光电阴极沉积在一个厚气体电子倍增器（THGEM）的顶部;进一步的倍增阶段是第二个THGEM或一个并行电离倍增器（PIM），然后是一个MICROMEsh Gaseous结构（MICROMEGAS）。GPM在气流模式下使用不可冷凝的气体混合物操作。在Ne/CH 4（95：5）、Ne/CF 4（95：5）和Ne/CH 4/CF 4（90：5：5）中，用173 K的软X射线，用CsI涂层的双THGEM探测器测得增益为10^4。本文首次用双THGEM GPM（He/CH_4（92.5：7.5））和三结构THGEM/PIM/MICROMEGAS GPM（Ne/CH_4（90：10））测量了α粒子在液态氙中引起的闪烁信号。
2011-01-20 physics.ins-det
Liquid Xenon Detectors for Particle Physics and Astrophysics
本文综述了近20年来液体氙探测器的发展及其在粒子物理、天体物理和医学成像实验中的应用。我们首先总结了液体氙作为辐射探测介质的基本性质，根据最新的理论和实验信息。在简要介绍了不同类型的液体氙探测器后，我们继续回顾了过去，现在和未来的实验，使用液体氙寻找罕见的过程和图像辐射在空间和医学。我们将介绍每个应用程序的基本科学动机和实验要求的简要调查，然后审查每个实验的基本特征和预期性能。在这十年内，以不同模式运行的大容量液体氙探测器似乎将有助于回答粒子物理学，天体物理学和宇宙学中一些最基本的问题，满足最苛刻的探测挑战。从MEG这样的实验，目前运行中最大的液体氙闪烁探测器，致力于罕见的mu -> e +伽马衰变，到未来的XMASS，它也只利用液体氙闪烁来解决罕见事件搜索的雄心勃勃的计划，到时间投影室的类别，如XENON和EXO，它们利用液体氙的闪烁和电离来获得暗物质和无中微子双β衰变，分别，我们预计在未来几年无可匹敌的性能和重要贡献的物理学。
2009-10-26 hep-ex physics.ins-det
Progress with Xenon Liquid Hole Multipliers
气泡辅助液体空穴倍增器（LHM）是近年来提出的一种在贵液时间投影室中联合探测电离电子和初级闪烁光子的概念。LHM包括浸没在液体中的穿孔微图案电极（例如，厚气体电子倍增器（Thick Gas Electron Multiplier）- THGEM或气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier）- GEM），其中惰性气体的气泡支撑在下面。从碘化铯光电阴极中提取的电离电子和双折射诱导的光电子漂移通过电极的孔，并在气泡中诱导电致发光（EL）信号;这些信号由位于电极下方的光子探测器记录。我们提出了最近的结果在LHM的发展，比较不同的电极电离和光子诱导的电子的响应。
2017-07-31 physics.ins-det
First Imaging Results of a Bubble-assisted Liquid Hole Multiplier with SiPM readout in Liquid Xenon
首次给出了液体空穴倍增器（LHM）与四极硅光电倍增器（SiPM）阵列耦合后在液体氙中的成像结果。由5.5 MeV α粒子沉积在惰性液体中的电离电子被收集到厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔中，该电极具有被捕获在下面的氙气气泡。它们通过液-气界面漂移，在气泡内引起电致发光。由此产生的光子用Hamamatsu VUV 4 quad-SiPM阵列检测-提供具有6.6%的仅电荷RMS分辨率的沉积能量。图像重建分辨率估计为~200 um（RMS）。
2019-01-14 hep-ex 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
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
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
Pulse-shape discrimination and energy resolution of a liquid-argon scintillator with xenon doping
液氩闪烁探测器用于基础物理实验，并正在考虑用于安全应用。先前的研究已经表明，添加少量的氙掺杂剂改善了光或信号产率、能量分辨率和粒子区分方面的性能。在这项研究中，我们研究了探测器的响应氙掺杂剂浓度从9 +/- 5 ppm到1100 +/- 500 ppm氙（按重量计）在6个步骤。3.14升检测器使用四苯基丁二烯（TPB）波长移位器与双光电倍增管，并在单相模式下运行。使用掺杂剂后，γ射线相互作用信号产率从4.0 +/- 0.1光电子/keV提高到5.0 +/- 0.1光电子/keV。掺杂后662 keV能量分辨率从（4.4 +/- 0.2）%（σ）提高到（3.5 +/- 0.2）%（σ）。脉冲形状歧视性能大大降低，在第一次加入掺杂剂，略有改善，与额外的添加，然后迅速改善我们的掺杂剂范围的末端附近，与性能变得比纯氩在最高测试掺杂剂浓度略好。观察到随着掺杂剂浓度的增加中子闪烁效率降低的一些证据。最后，TPB区域外的波形形状进行了讨论，这表明氙产生的光的波形的贡献主要是在慢分量的最后一部分。
2014-04-21 physics.ins-det
Feasibility Study to use Neutron Capture for an Ultra-low Energy Nuclear-recoil Calibration in Liquid Xenon
超低能量的核反冲测量在液体氙使用中子捕获的可行性进行了研究，为一个小的（亚千克）液体氙探测器，优化了高闪烁增益，和脉冲中子源。测量使用在中子俘获之后的去激发过程期间赋予氙核的反冲能量，其中迅速发射的$γ$级联可以由于动量守恒而为核提供高达$0.3$ keV $_\text{nr}$的反冲能量。一个成功的校准闪烁光子和电离电子产额低于这个能量将有助于更高的灵敏度液体氙实验中寻找轻WIMP。
2022-10-18 hep-ex physics.ins-det
Background Discrimination for Neutrinoless Double Beta Decay in Liquid Xenon Using Cherenkov Light
液态氙中的无中子双β衰变产生大量的切伦科夫光，其光子数和角分布将这些事件与普通背景区分开来。使用GEANT4模拟来模拟液体氙探测器中的切伦科夫光子产生和测量，并且使用多层感知器来分析所得到的分布以基于其切伦科夫光子对事件进行分类。我们的研究结果表明，一个温和的改进，无中微子双β衰变搜索的灵敏度是可能的，使用这种技术，但无中微子双β衰变和电子散射在液体氙中的运动学基本上限制了这种方法。
2018-12-13 nucl-ex physics.ins-det
The Cryogenics and Xenon handling system for the PandaX-4T Experiment
PandaX-4 T是PandaX探测器的新一代，是氙双相探测器，以约6吨的液态氙作为暗物质搜索的目标。一个低温和氙气处理系统的目的是液化和净化这个大型探测器。本文报道了低温及气体处理系统的调试结果。在178 K时，采用三个冷头协同工作，获得了~ 580 W的最大制冷功率.采用辅助液氮冷却的灌装速度可达~ 700 kg/天。液氮的平均恢复率约为440公斤/天。两个循环回路的最大总净化速度高达~ 155 slpm。每个回路都使用大型热交换器，测得的热交换效率为~ 97.5 ± 0.5%。
2020-12-19 physics.ins-det
Leakage Tests for Am-241 Solid Sources Used for Liquid Xenon Detector Monitoring
本文介绍了对用于监测液体氙探测器工作的固体Am-241放射源进行检验的实验测试。特别是，在极端温度条件下，在液氮中浸泡不同时间后，对放射性泄漏进行了测试。从所考虑的来源中没有检测到放射性损失。本文介绍了源的特性，测试方法和获得的结果。
2005-09-13 physics.ins-det physics.med-ph
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
A Xenon Condenser with a Remote Liquid Storage Vessel
我们描述了氙液化系统的设计和操作，其中冷凝器与液体储存容器分离。冷凝器由脉冲管制冷机冷却，而容器仅由液体氙本身冷却。这种布置通过允许容易地接近容器的上凸缘和下凸缘而便于液体粒子探测器研究。我们发现，一个外部的氙气泵是有用的，以增加冷却功率被输送到容器的速率，我们提出的功率和效率的设备的测量。
2009-07-25 nucl-ex physics.ins-det
Distillation of Liquid Xenon to Remove Krypton
构建了一个从氙气中去除氪的高效蒸馏系统，并实现了Kr/Xe = $\sim 3 \times 10^{-12}$的纯度水平。这一发展对于促进高灵敏度低背景实验至关重要，例如在宇宙中寻找暗物质。
2009-02-02 physics.ins-det
Field dependence of electronic recoil signals in a dual-phase liquid xenon time projection chamber
我们目前的测量光和电荷信号的双相时间投影室在电场变化从10 V/cm到500 V/cm和零场使用511 keV的伽马射线从$^{22}$钠源。我们确定的漂移速度，电子寿命，扩散常数，并在511千电子伏的电场的函数的光和电荷产量。此外，我们拟合的闪烁脉冲形状的有效指数模型，在低场的衰减时间为43.5 ns，在高场降低到25 ns。
2018-09-11 physics.ins-det
Attenuation of vacuum ultraviolet light in pure and xenon-doped liquid argon - an approach to an assignment of the near-infrared emission from the mixture
本文介绍了真空紫外光通过11.6cm长的纯氩和掺氙氩液氩池的透射实验结果。纯液氩在118 nm的实验短波长截止处没有衰减。基于保守的方法，可以推导出其自身闪烁光衰减长度的下限为1.10 m。将氙以百万分之几的浓度添加到液氩中，导致强氙相关的吸收特征，其用于最近发现的在电子束激发的液体氩-氙混合物中观察到的近红外发射的尝试性分配。三个吸收功能中的两个可以解释由受扰氙跃迁和第三个被困激子（Wannier-Mott）杂质状态。提供了连接140 nm处吸收线的等效宽度与氙浓度的校准曲线。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
A LN$_2$ Based Cooling System for a Next Generation Liquid Xenon Dark Matter Detector
近年来，由于目标质量在100 - 1,000 kg范围内的暗物质探测器的发展，用于液体氙（LXe）探测器的冷却技术得到了发展。下一代基于LIGO的DM探测器将在50，000 kg（50 t）范围内，需要超过1 kW的冷却功率。大多数现有的冷却方法在这个水平上变得不切实际。为了冷却50吨级LN 4探测器，提出了一种方法，其中液氮（LN $_2$）在一个小的本地水库冷却氙气通过冷指。指状冷却器包含加热单元以提供温度调节。所提出的冷却方法是简单的，可靠的，并适合于所需的长期运行的稀有事件搜索。该设备可以很容易地集成到现有的冷却系统中，例如用于PandaX I和II实验的“冷却总线”。仍然可以间接冷却，冷却或温度控制系统的任何部分都不直接接触检测器中的清洁氙气。此外，冷却装置可以安装在大的距离处，即，检测器从5 - 10 m的距离远程冷却。该方法在哥伦比亚大学的实验室中进行了测试，用一个小型的Lemp探测器进行了不同的测量，结果完全符合预测。
2019-09-20 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
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
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
Design, construction and commissioning of a high-flow radon removal system for XENONnT
为了减少氙探测器中氡引起的本底，研制了一种基于低温蒸馏的高流量除氡系统。需要在高达71 kg/h（200 slpm）的工艺流量下对8.4吨的XENONnT液体氙存量进行连续净化，以实现探测器内氡源的氡减少两倍。为了达到如此高的流量，蒸馏塔的设计特点是液体氙入口和出口以及具有高液化能力的新型定制浴式热交换器。蒸馏过程的设计使用的McCabe-Thiele方法的修改没有底部产品提取。热力学概念是基于具有相变介质的克劳修斯-朗肯冷却循环，在这种情况下是氙本身。为了大幅度降低外部冷却功率需求，开发了一种节能热泵概念，将定制的四缸磁耦合活塞泵用作压缩机。蒸馏系统在（91 $\pm$ 2）kg/h（（258 $\pm$ 6）slpm）的工艺流量下在热力学稳定的条件下操作，超过设计30%。在此流量下，根据测得的氡源分布，预计XENONNT探测器内的$^{222}$ Rn放射性浓度<1 $μ$ Bq/kg。
2022-05-23 physics.ins-det
Development of liquid xenon detectors for medical imaging
本文介绍了我们研制的用于医学成像、正电子发射断层成像和单光子成像的液体氙探测器。文中还简要地叙述了几种适用于探测氙闪烁的光子探测器（光电倍增管和大面积雪崩光电二极管）的研究结果。
2002-11-28 physics.ins-det physics.med-ph
Proof-of-concept of a xenon-based cryogenic heat pump demonstrator for future liquid xenon observatories
Institut für Kernphysik, Universität Münster（明斯特大学核物理研究所）
本文提出了一种小型低温热泵演示器，用于未来液氙观测站中去除$^{222}$Rn的高流速氙气精馏系统，通过氙作为相变工作介质，实现低温热泵的可行性验证。
2026-04-22 physics.ins-det
Radon background in liquid xenon detectors
222Rn的放射性子体同位素是针对小信号率的液体氙探测器中风险最高的污染物之一。惰性气体从探测器表面永久地散发出来，并与氙靶混合。由于其半衰期长，222 Rn均匀分布在目标中，其随后的衰变可以模拟信号事件。由于没有屏蔽是可能的，这个背景源可以在未来的大规模实验中占主导地位。本文提供了一个概述的策略，用于减轻这种来源的背景材料的选择和在线除氡技术。
2017-12-20 astro-ph.IM physics.ins-det
