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
Comparative Simulation of CEvNS Recoil Observables in Geant4 Using Germanium, Argon, and Xenon Targets
本研究基于Geant4模拟了锗、氩、氙靶的CEvNS反冲可观测量，实现了含Helm形状因子的模型，揭示了核质量对反冲能谱和形状因子抑制的影响，为相关研究提供模拟框架。
2025-10-17 hep-ex physics.ins-det
Observing the Migdal effect from nuclear recoils of neutral particles with liquid xenon and argon detectors
近年来，暗物质直接探测实验激发了人们对米格达尔效应的兴趣，在米格达尔效应中，它被用来将灵敏度扩展到较低的暗物质质量。由于缺乏对米格达尔效应的观测，信号的计算受到很大的理论不确定性的影响。因此，希望尝试对米格达尔效应进行第一次测量，并测试米格达尔效应的理论预测，以校准对潜在暗物质信号的实验响应。在这项工作中，我们探讨的可行性，观察在氙和氩的Migdal效应。我们对来自过滤源的低能中子进行了概念验证计算，并使用反应堆，Spanish中子源或$^{51}$ Cr作为潜在的中微子源。我们进行探测器模拟氙目标，并发现，与现有技术，低能量中子源是最有前途的，只需要一个温和的中子通量，探测器的大小，和曝光时间。
2022-04-27 hep-ph 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
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
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
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
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
High Voltage Insulation and Gas Absorption of Polymers in High Pressure Argon and Xenon Gases
高压气体时间投影室（HPGTPC）由多种材料制成，其中许多材料在高压惰性气体环境中还没有很好地表征。随着HPGTPC的尺寸向吨级探测器扩展，组件变得更大，更复杂，需要详细了解结构支撑和高压绝缘体的行为。这包括识别具有可预测机械性能且没有可能导致场变形或火花的表面电荷积累的材料。本文研究了高压气体环境对绝缘聚合物PTFE、HDPE、PEEK、POM和UHMW在氩气和氙气中的机械和电气效应，包括吸收、溶胀和高压绝缘强度。
2018-08-10 hep-ex nucl-ex 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
Xenon-Doped Liquid Argon TPCs as a Neutrinoless Double Beta Decay Platform
本研究探讨了在10 kton级地下液氩TPC中掺杂2%氙以搜寻无中微子双贝塔衰变的方案，分析了设计要求与背景抑制，发现该探测器有望达到2-4 meV的$m_{ββ}$灵敏度。
2022-03-24 hep-ex nucl-ex 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
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
Search for Light Dark Matter Interactions Enhanced by the Migdal effect or Bremsstrahlung in XENON1T
基于液态氙靶的直接暗物质探测实验正在引领对质量高于$\sim$ 5 GeV/c $^2$的暗物质粒子的搜索，但由于暗物质-核弹性散射中的动量转移较小，因此对较轻质量的灵敏度有限。然而，伴随着弹性散射的非弹性过程有不可减少的贡献，这导致反冲原子的激发和电离（Migdal效应）或韧致辐射光子的发射。在这封信中，我们报告了一个探测低质量暗物质的质量下降到约85兆电子伏/c $^2$通过寻找电子反冲引起的Migdal效应和韧致辐射，从XENON 1 T实验的数据。除了同时检测闪烁和电离信号的方法外，我们还利用了一种仅使用电离信号的方法，该方法允许较低的检测阈值。这种分析显著增强了XENON 1 T对以前无法触及的光暗物质的敏感性。
2020-08-18 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Photon emission and atomic collision processes in two-phase argon doped with xenon and nitrogen
本文对掺氮、掺氙的两相氩中的光子发射和原子碰撞过程进行了全面的分析。掺杂剂旨在将纯Ar的VUV发射转换为液相中的N2掺杂剂的UV发射和气相中的N2掺杂剂的近UV发射。这种混合物与两相暗物质和低能中微子探测器有关，具有增强的初级和次级闪烁信号的光子收集效率。基于这种分析，我们表明，最近提出的假设增强的激发转移从Ar到N2物种在两相模式是不正确的或需要假设一个新的极端机制的激发转移生效在较低的温度下，特别是通过ArN2化合物（范德华分子）的共振激发转移。
2017-02-13 astro-ph.IM hep-ex physics.atm-clus
Drift velocity and gain in argon- and xenon-based mixtures
我们目前的测量漂移速度和增益的气体混合物的基础上，Ar和CO2，CH 4，和N2作为淬灭剂，并比较它们与计算。特别是，我们展示了Ar-和Xe-CO2漂移速度的依赖性，并获得了气体中氮污染物的量，这在实际实验中可能会通过泄漏建立。提出了一种定量化的潘宁机制，有助于一个给定的气体混合物的汤森系数。
2004-02-09 physics.ins-det
Predicting Transport Effects of Scintillation Light Signals in Large-Scale Liquid Argon Detectors
液态氩被用作中微子物理学和暗物质研究的探测介质。近年来，为了扩大闪烁光在液氩时间投影室中微子探测器中的应用，需要发展先进的模拟闪烁光的方法。目前可用的方法往往是令人望而却步的缓慢或不精确的，由于检测器的大小和中微子束相互作用沉积的能量的组合。在这项工作中，我们提出了一个半解析模型来预测氩闪烁光的数量观察到的光探测器的精度优于$10\%$，仅基于闪烁和光探测器之间的相对位置。我们还提供了一种方法来预测这些光子的传播效应占到达时间的分布。此外，我们提出了一个等效模型来预测探测器阴极上存在波长漂移、高反射层的情况下的光子数量及其到达时间。我们提出的方法可以用来模拟光在大型液氩探测器，如DUNE或SBND，也可以应用到其他探测器介质，如液体氙或氙掺杂液氩。
2021-04-05 hep-ex physics.ins-det
VUV Reflectance Measurements for Materials Relevant to Argon and Xenon Experiments
Universiteit van Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Nikhef National Institute of Subatomic Physics（NIKHEF国家亚原子物理研究所）；Instituto de Física Corpuscular, CSIC and Universitat de València（瓦伦西亚大学与西班牙高等科学研究委员会粒子物理研究所）
本研究开发了一种在氩气环境中测量探测器材料反射率的系统，验证了铝和不锈钢在紫外和真空紫外范围的反射率，为下一代实验提供关键数据。
2026-04-02 hep-ex physics.ins-det
Two-phase argon and xenon avalanche detectors based on Gas Electron Multipliers
我们研究了基于气体电子倍增器（GEMs）的两相雪崩探测器的性能，并在Ar和Ar的电子雪崩模式下工作。研究了探测器的发射、增益、能量分辨率和稳定性等特性。相当高的增益，达到5000，和稳定的操作几个小时，观察到在两相氩雪崩探测器使用三GEM倍增器。成功地记录了X射线、β粒子和γ射线引起的信号。在两相雪崩探测器中得到了初步的结果：在两相雪崩和两相雪崩+2%CH_4中，三重GEM的最大增益约为200。所获得的结果在用于暗物质搜索、相干中微子散射、PET和数字射线照相的两相探测器领域中是相关的。
2005-10-30 physics.ins-det
Application and modeling of an online distillation method to reduce krypton and argon in XENON1T
为XENON 1 T暗物质实验开发了一种新的在线蒸馏技术，以减少探测器工作时比氙更易挥发的本征背景组分，如氪或氩。该方法基于使用XENON 1 T低温蒸馏柱对检测器系统的气体体积进行连续纯化。氙中氪浓度达到$(360 \pm 60)$ ppq。这是迄今为止在运行的暗物质探测器的基准体积中测量到的最低浓度。开发了一个模型，并拟合数据，以描述在550天的时间跨度内，包括XENON 1 T的调试和科学运行的几种操作模式下，探测器系统的液体和气体体积中的氪演变。在线蒸馏也被成功地应用于去除Ar-37注入后的低能校准XENON 1 T。这使得将来可以使用Ar-37作为常规校准源。在线蒸馏可以应用于下一代实验，以在任何科学运行之前或期间去除氪。这里开发的模型允许进一步优化的蒸馏策略，为未来的大规模检测器。
2022-06-14 hep-ex physics.ins-det
Intense Vacuum-Ultraviolet and Infrared Scintillation of Liquid Ar-Xe Mixtures
在液体惰性气体粒子探测器的背景下描述了掺氙液态氩的真空紫外光发射。研究了从0.1 ppm到1000 ppm的液氩中的氙浓度。通过记录光发射谱，观察到氩的第二准分子连续谱（$\sim$ 127 nm）向氙的第二准分子连续谱（$\sim$ 174 nm）的能量转移。在氙浓度为$\sim$ 10 ppm时，转移几乎饱和，另外，在峰值波长为1.17 $μ$ m的红外线中的强发射，在真空紫外辐射的峰值波长为174 nm处，电子沉积的能量为每MeV（13000 $\pm$ 4000）个光子（氙的第二受激准分子连续谱）被确定为每MeV电子能量沉积（20000 $\pm$ 6000）个光子。在这些激发条件下，纯液态氩发射（22000 $\pm$ 3000）光子/MeV电子能量沉积在峰值波长127 nm处。本文报道了10 ppm Ar-Ar液体混合物的电子束感生发射光谱，其波长范围为115 nm ~ 3.5 $μ$ m。还显示了氙浓度从0.1 ppm到1000 ppm呈指数变化的氙掺杂液氩的VUV发射光谱。在真空紫外线以及在近红外线的明确定义的波长位置的光发射的时间结构测量。
2015-11-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Scintillation and Ionization Ratio of Liquid Argon for Electronic and Nuclear Recoils at Drift-Fields up to 3 kV/cm
两相氩探测器基于脉冲形状鉴别和电离/闪烁比（S2/S1）在电子反冲和核反冲事件之间具有高鉴别能力。这一特性非常适合于暗物质搜寻建立低本底实验。然而，与氙相比，氩的S2/S1的基本性质并不为人所知。我们报告的S2/S1属性的评估与两相检测器在漂移场为0.2-3.0 kV/cm。最后讨论了S_2/S_1对电子反冲本底的分辨能力。
2018-09-26 hep-ex physics.ins-det
Energy resolution of alpha particles in a microbulk Micromegas detector at high pressure Argon and Xenon mixtures
最新的Micromesh气体放大结构（Micromegas）正在实现对低能光子的出色能量分辨率，在大气压下，$^{55}$ Fe在氩气/异丁烷混合物中的5.9 keV谱线的FWHM值低至11%。在更高的能量（MeV规模），这些测量是更复杂的，由于在限制室中的事件的困难，虽然没有根本的原因，为什么不能达到1%的半高宽或以下的分辨率。由于Micromegas读数可能应用于$^{136}$的双β衰变搜索，或在其他需要在同一检测器中进行量热和拓扑的实验中，因此有很大的动机在实验上证明这一事实。在本文中，我们报告的系统测量的能量分辨率与国家的最先进的Micromegas使用5.5兆电子伏的α源在高压Ar/异丁烷混合物。已经获得了低至1.8%FWHM的值，可能有证据表明可以实现更好的分辨率。目前正在进行类似的测量，初步结果也在此列出。
2009-07-20 physics.ins-det
Study of radon reduction in gases for rare event search experiments
稀有元素氩和氙经常被用作弱相互作用粒子（如中微子和暗物质）的目标和事件探测器。对于这种罕见的过程，背景辐射必须小心地最小化。氡是最重要的污染物之一，因为它是微量天然铀的必然产物。为了设计减少这种污染的净化系统，在190-295 K温度范围内，以0.5和2标准升/分钟的流速，研究了具有不同吸附性能和固有放射性纯度的各种木炭对氮气、氩气和氙气载气中氡的吸附特性。各种炭的基本性能参数包括平均穿透时间（$τ$）、动态吸附系数（k $_a$）和理论级数（n）。它示出的k $_a$ -值的氡在氮气中，氩气中，氙气的碳陷阱的温度降低而增加，并且它们是显着大于在氮气和氩气中比在氙气由于吸附饱和效应。结果表明，与氙不同，氡在氮和氩中的动态吸附系数严格遵守阿仑尼乌斯定律。实验结果强烈表明，硝酸蚀刻Saratech是所有使用的木炭品牌中的最佳候选者。它可以降低LZ液体氡探测器中的总氡浓度，以满足寻找暗物质的最终目标。
2018-06-29 physics.ins-det
Scintillation light detection in the 6-m drift length ProtoDUNE Dual Phase liquid argon TPC
深地下中微子实验（DUNE）是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前沿实验。ProtoDUNE-Dual Phase（DP）是一个6x6 x6 m $^3$液氩时间投影室（LArTPC），于2019-2020年在CERN中微子平台上运行，作为DUNE远探测器的原型。在ProtoDUNE-DP中，LArTPC中宇宙μ子产生的闪烁和电致发光由放置在离电离轨道7米远的光电倍增管收集。在本文中，我们提出了性能的ProtoDUNE-DP光子探测系统，比较不同的波长移动技术和使用的氙掺杂LAr作为一个有前途的选择，为未来的大型LArTPC。闪烁光的产生和传播过程进行了分析，并与模拟进行了比较，提高了对液态氩特性的理解。
2021-11-18 hep-ex physics.ins-det
Radio Frequency and DC High Voltage Breakdown of High Pressure Helium, Argon, and Xenon
由于有可能将子离子从双β衰变事件引导到用于钡标记的单离子传感器，NEXT合作正在开发一项研发计划，以测试射频（RF）地毯在高压氙气中的离子传输。这将需要在比先前报道的更高压力下的状态下的毯式功能，这意味着相应地比现有系统中更大的电极电压。由于高压氙相对于低压氦（大多数现有RF毯装置中的工作介质）的更高的预测击穿强度，这种操作模式对于当代RF毯几何形状似乎是合理的。在本文中，我们提出了第一次测量的高压介质强度的氙气在高压下，并在相关的RF频率的离子传输（在10 MHz的范围内），以及新的DC和RF测量的高压氩气和氦气的介电强度在小间隙尺寸。我们发现击穿电压是与稳定的RF地毯操作给定的气体，压力，电压，材料和几何形状的利益。
2020-04-23 nucl-ex physics.ins-det
A Noble Gas Detector with Electroluminescence Readout based on an Array of APDs
我们提出的雪崩光电二极管（APD）的阵列的电致发光检测器的读出操作的结果。探测器包含24个APD，它们之间的间距为15 mm，允许同时进行能量和位置测量。在氙（3.8巴）和氩（4.8巴）进行测量，显示出良好的能量分辨率为5.3%FWHM在60 keV的氙和9.4%，在氩气中分别。在蒙特卡洛研究之后，可以通过减小传感器之间的间距来显著提高性能。
2015-11-06 physics.ins-det
High Efficiency Detection of Argon Scintillation Light of 128nm Using LAAPDs
研究了有效收集和探测氩气、氪气和氙气发出的真空紫外光的可能性。在这些波长下，大面积雪崩光电二极管（LAAPD）的绝对量子效率。真空紫外光的波长下降到128 nm的Ar发射被证明是可检测的硅雪崩光电二极管在量子效率超过42%。经测量，涂覆有Al+MgF $_2$的柔性聚酯薄膜箔在氩发射波长下具有$\sim$ 91%的镜面反射率。低压氩气显示出发射大量的非紫外线辐射。在此压力下，在氩气中产生非UV光子的平均能量消耗被测量为低于378 eV。
2005-11-10 physics.ins-det
Development & Characterization of Electrodes for large-scale Xenon Time Projection Chambers
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文介绍了大规模氙时间投影室电极的设计与制造，通过模拟和测试实现了高电压电极的开发，并在XENONnT实验中安装用于探测暗物质和稀有事件。
2026-01-14 astro-ph.IM hep-ex 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
The DEAP-3600 liquid argon optical model and NEST updates
本文介绍了DEAP-3600暗物质探测器的液氩光学模型，通过综合热力学数据估算关键光学参数及其不确定性，并展示了NEST模拟软件的更新。
2024-01-03 hep-ex physics.ins-det
Photoluminescence of resin-based solder flux residue under ultraviolet excitation from 120 nm to 310 nm
研究探讨了不同商用焊剂残留物在紫外线激发下的光致发光特性，发现所有测试的焊剂残留物在VUV光照射下均在可见光谱区域发光，可能对粒子探测器的事件重建造成干扰。
2026-11-09 hep-ex physics.ins-det
R2D2 TPC: first Xenon results
本文报告R2D2项目首次氙气运行结果，比较球形与圆柱形径向TPC性能，CPC在1 bar氙气、17 cm漂移距离下实现1.4% FWHM能量分辨率，为ββ0ν搜寻提供新探测途径。
2023-09-24 hep-ex physics.ins-det
Studies of a three-stage dark matter and neutrino observatory based on multi-ton combinations of liquid xenon and liquid argon detectors
我们研究了一个三级暗物质和中微子天文台，该天文台基于多吨级的两相液态氘和氩探测器，这些探测器具有足够低的背景，对低至10 E-47 cm ^2的WIMP暗物质相互作用截面敏感，并通过使用质量比为5：1的两个靶元素来提供WIMP质量的识别和两个独立的测量，给出了事件数的预期相似性。同样的探测系统也将允许测量pp太阳中微子光谱，银河系超新星的中微子通量和温度，以及136 π ~ 10 E27 - 10 E28 y的无中微子双β衰变，对应于从当前中微子振荡数据预测的马约拉纳质量。所提出的方案将分三个阶段G2、G3、G4运行，从基准质量1吨的氘+ 5吨的氩（G2）开始，进展到10吨的氘+ 50吨的氩（G3），然后根据后者的结果和性能，扩展到100吨的氘+ 500吨的氩（G4）。这种按比例放大的方法提供了将一个级的Ar容器和辅助系统用于随后级的Ar检测器的优点，在每个级仅需要一个新的检测器容器。模拟表明，通过利用靶材料的增加的外部厚度作为自屏蔽，可以将所有外部和内部背景水平降低或排除到对于每个后续质量水平每年<1次事件的水平。随着质量尺度的增加，该系统对每年的信号调制变得越来越敏感，氘和氩的结果一致证实了信号的银河起源。暗物质的自旋依赖性和非弹性相互作用的敏感性也包括在内，我们的结论与讨论可能的进一步收益从使用氘/Ar混合物。
2012-04-15 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Magnetically-coupled piston pump for high-purity gas applications
基于稀有元素（如气态或液态氩或氙）的实验利用靶材料的电离和闪烁特性来探测辐射诱导反冲。对高光和电荷产率的要求是将负电性杂质减少到远低于ppb水平。为了实现这一点，目标材料在气相中连续循环通过净化器并返回到检测器。此外，所需的低本底指示接触气体的所有组件的低Rn散发速率。由于商用泵通常会从内部组件上的润滑剂或通过小的空气泄漏引入负电性杂质，并且其设计不符合放射性纯度要求，因此定制泵是一种有利的替代方案。与斯坦福大学的nEXO小组和伦斯勒理工学院的nEXO/XENON小组合作，在明斯特开发了一种新的泵，该泵基于密封的低Rn辐射容器中的磁耦合活塞。这款泵可提供高性能的惰性气体，氩气可达到210标准升/分钟（slpm）以上，氙气可达到170标准升/分钟以上，同时保持高达1.9 bar的压缩，展示了其用于惰性气体检测器和其他需要高标准气体纯度的应用的能力。
2018-06-19 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
Detection of scintillation light in noble gases with wavelength-shifting optical fibers
Donostia International Physics Center, BERC Basque Excellence Research Centre（多诺西亚国际物理中心，BERC巴斯克卓越研究中心）；Ikerbasque (Basque Foundation for Science)（伊克拉巴斯克（巴斯克科学基金会））；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC & Universitat de València（粒子物理研究所（IFIC），西班牙国家研究委员会与瓦伦西亚大学）；Department of Physics, Universidad del Pais Vasco (UPV/EHU)（巴斯克国立大学（UPV/EHU）物理系）；Nuclear Research Center Negev（内盖夫核研究中心）
研究用涂有四苯基丁二烯的波长转移光纤，在高达8.5巴压力的气态氙和氩中探测闪烁光，通过两种探测器配置及连续气体净化，用宇宙射线μ子和α粒子表征探测器响应，测量光收集效率等。
2026-07-07 hep-ex physics.ins-det
Electroluminescence and electron avalanching in two-phase detectors
电致发光和电子雪崩是用于暗物质搜索和中微子探测的两相氩和氙探测器中的物理效应，用于直接放大低温惰性气体介质中的初级电离信号。我们审查的概念，这样的光和电荷信号放大，包括其组合，在气相和液相中。解释了两相探测器中电致发光和电子雪崩物理学的令人困惑的方面，并描述了基于这些效应的探测技术。
2020-06-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A comprehensive study of rate capability in Multi-Wire Proportional Chambers
系统地测量了在氙、氩和氖混合气体中使用CO2作为UV猝灭剂的薄MWPC的倍率性能。数据和现有的模型之间已经发现了一个很好的协议，使我们能够提出的速率能力的MWPC在一个全面的方式，并最终将其与漂移离子的迁移率。
2009-09-01 physics.ins-det
Large Gaseous Detector of Ionizing Eradiation in Search for Coherent Neutrino-Nucleus Scattering
本文提出用三段低本底正比计数器探测中微子-核相干散射。作为工作介质，我们计划使用氩气和氙气在约1 MPa。我们已经表明，使用实验室规模的组件，脉冲形状的歧视，使能够有效地抑制噪声脉冲的电磁干扰和颤噪效应的能量区域中，其中一个预期的信号从CNNS（从20 eV到100 eV）的一个因素约为$10^3$。我们已经计算了宇宙射线的μ子产生的中子的背景。提出了实验装置。
2013-11-28 hep-ex physics.ins-det
A Rn-220 source for the calibration of low-background experiments
我们表征两个40 kBq源的电沉积Th-228用于低本底实验。这些源有效地散发Rn-220，一种可以在检测器体积中扩散的惰性气体。Rn-220及其子体同位素产生α、β和γ辐射，这些辐射可用于校准各种探测器响应和特征，然后在短短几天内完全衰变。我们进行各种测试，以限制其他长寿命同位素的释放。特别地，我们发现Th-228的放射性小于0.008 atoms/min/kBq（90%CL），Ra-224的放射性为1.53 atoms/min/kBq。这些源特别适用于校准采用液态稀有元素（如氩和氙）的探测器。随着源安装在惰性气体系统中，我们证明了过滤器在进一步降低这些长寿命同位素的活性方面非常有效。因此，我们确认了这些源的适用性，甚至用于下一代实验，如XENON 1 T/XENONnT，LZ和nEXO。
2016-05-25 astro-ph.IM physics.ins-det
$\rm ^{83}Rb$/$\rm ^{83m}Kr$ production and cross-section measurement with 3.4 MeV and 20 MeV proton beams
$\rm ^{83m}Kr$寿命短，是液体氙或液体氩探测器的理想校准源。$\rm ^{83m}Kr$异构体可以通过$\rm ^{83} Rb$同位素的衰变产生，该同位素通常由质子束轰击天然氪原子产生。在本文中，我们报告了一个成功的生产$\rm ^{83}Rb/^{83m}Kr$与质子束能量为3.4 MeV，和生产率的第一次测量与这样的低能量质子束。另一个生产尝试是使用新提供的20 MeV质子束在中国，和测量的生产率是一致的与以前的测量。所产生的$\rm ^{83m}Kr$源已被成功地注入到PandaX-II液体氙探测器中，产生足够的统计数据用于探测器校准。
2022-01-07 nucl-ex physics.ins-det
Results of a Search for Sub-GeV Dark Matter Using 2013 LUX Data
亚GeV质量的暗物质（DM）粒子的散射很难用基于液态氙的DM搜索仪器探测到，因为核反冲过程中的能量转移小于典型的探测器阈值。然而，树能级的DM-核散射图可以伴随着韧致辐射光子或所谓的“Migdal”电子的同时发射，这在比相应的核反冲更高的能量下为实验特征提供了电子反冲分量。该特征的存在允许液体氙探测器在分析中使用闪烁和电离信号，其中核反冲信号将不可见。我们报告了质量为0.4-5 GeV/c $^2$的DM粒子的自旋无关DM-核子散射的约束条件，使用1.4 $\times10^4$ kg $\cdot$ day的搜索曝光量，来自大型地下氙（LUX）实验的2013年数据，用于四种不同类型的介质。该分析将基于液体氙的DM搜索仪器的范围扩展到比以前实现的更低的DM质量。
2019-10-16 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Recent results in the search for dark matter with noble liquid detectors
暗物质直接探测领域近年来在涉及液态稀有气体，特别是液态氩和液态氙的实验中做出了重要贡献。这些检测介质提供了许多被认为在这项研究中有用的特性，包括快速闪烁响应，电荷读出，3-D位置重建和核反冲歧视。稀有液体的快速出现和主导地位的部分原因是这些技术很容易扩展到几乎任意的尺寸和质量。然而，最近的结果的物理影响已经质疑我们对这些检测介质的低能量响应的理解，鉴于DAMA/LIBRA和CoGeNT实验中观察到的可能的低质量WIMP信号的明显矛盾。我讨论最近的结果，并检查这种不一致的细节。
2011-05-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Pressure effect in the X-ray intrinsic position resolution in noble gases and mixtures
本文研究了气体介质中相互作用X射线或γ射线光子位置分辨中的气压效应。纯稀有气体（氩和氙）和它们的混合物与CO2和CH 4的固有位置分辨率计算了几种气体压力（1- 10巴）和光子能量在5.4和60.0 keV之间，有可能建立一个线性匹配的固有位置分辨率和气体压力的倒数在该能量范围内。为了评估质量的方法在这里描述的，可用的实验数据和计算的一个在这项工作中，进行了比较和讨论。在大多数情况下，观察到强烈的一致性。
2016-05-24 physics.atom-ph physics.ins-det
